餐廚垃圾資源化利用之發(fā)酵制乳酸

餐廚垃圾資源化利用——發(fā)酵產(chǎn)乳酸演講人:郝靜文乳酸的性質(zhì)及應(yīng)用01乳酸發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)02廚余發(fā)酵制備乳酸技術(shù)的最新狀況03LOREM

IPSUM

DOLOR

LOREM1.乳酸的性質(zhì)及應(yīng)用乳酸的性質(zhì)乳酸，英文名Lactic

acid，學(xué)名為α-羥基

丙酸（α-hydrxy-propionic

acid），其分子式為C2H5OCOOH。乳酸易與水互溶，很不容易結(jié)晶析出，通常乳酸為無(wú)色或微黃色液體。由于乳酸分子中具有羧基和羥基，所以有自動(dòng)酯化能力。若加熱脫水，乳酸可通過自身酯化為環(huán)狀的內(nèi)交酯，形成樹脂狀高分子的聚乳酸。乳酸的應(yīng)用乳酸、乳酸鹽及其衍生物廣泛運(yùn)用于食品、醫(yī)藥、飼料、化工等領(lǐng)域。在食品工業(yè)上廣泛作為酸味劑、防腐劑和還原劑；乳酸還具有很強(qiáng)的殺菌作用，因而可直接用作手術(shù)室、病房、車間等場(chǎng)所的消毒劑；制成生物降解纖維，可用來(lái)制成手術(shù)縫合線。2.乳酸發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)2.1發(fā)酵的生物化學(xué)乳酸細(xì)菌不能直接發(fā)酵淀粉質(zhì)原料，必須經(jīng)過糖化過程，轉(zhuǎn)變?yōu)樘琴|(zhì)原料才能發(fā)酵。糖質(zhì)原料（葡萄糖、麥芽糖、半乳糖、乳糖、蔗糖、戊糖等）和短鏈糊精可由不同乳酸菌直接發(fā)酵生成乳酸。2.2發(fā)酵工藝流程①菌種在工業(yè)生產(chǎn)上，乳桿菌應(yīng)用最多，這是因?yàn)樗哂猩L(zhǎng)速率快、乳酸產(chǎn)率高、耐酸能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。此外，鏈球菌屬（Streptococcus）中的某些種以及凝結(jié)芽孢桿菌（Bacilluscoagulans）等也具有較高乳酸產(chǎn)率，由于衛(wèi)生問題而不適適宜做發(fā)酵菌株。霉菌中的米根霉（Rhizopus

oryzae）也是常用的乳酸生產(chǎn)菌，但因?yàn)槠錇楹醚蹙?，須通氧攪拌，能耗大，而且糖化轉(zhuǎn)化率低，故應(yīng)用范圍不廣。2.2發(fā)酵工藝流程②原料乳酸菌只能直接利用己糖和低聚糖作為碳源進(jìn)行發(fā)酵，其他多聚糖或高聚糖類型的原料發(fā)酵需經(jīng)水解、糖化等預(yù)處理。目前，發(fā)酵原料主要為農(nóng)業(yè)產(chǎn)品或農(nóng)業(yè)廢棄物，如大麥、小麥、玉米,葡萄蔓，馬鈴薯,木材及胡蘿卜、卷心菜、洋蔥等蔬菜。近年來(lái)，一些可再生的廢棄生物質(zhì)也被利用到乳酸發(fā)酵中。2.2發(fā)酵工藝流程利用農(nóng)業(yè)廢棄物或其他行業(yè)的可再生資源作為基質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是乳酸發(fā)酵研究的一個(gè)趨勢(shì)。相比于其他可再生資源，餐廚垃圾含有大量碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等有機(jī)物，及維生素、微量元素等生長(zhǎng)促進(jìn)因子，同時(shí)，餐廚垃圾無(wú)原料成本，又有穩(wěn)定的產(chǎn)生來(lái)源，如能運(yùn)用到乳酸生產(chǎn)上，將極大降低發(fā)酵的經(jīng)濟(jì)成本，具有廣闊的運(yùn)用前景。2.3發(fā)酵工藝缺點(diǎn)：水解糖化階段，水解酶極易受產(chǎn)物糖積累的抑制，并且工藝流程長(zhǎng)，因此發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，操作復(fù)雜，乳酸產(chǎn)率低。改進(jìn)：同步糖化發(fā)酵技術(shù)(Simultaneous

Saccharification

andFermentation，SSF)。SSF是指糖化與發(fā)酵同時(shí)在一個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行，即酶與乳酸菌同時(shí)加入進(jìn)行反應(yīng)。相比于傳統(tǒng)發(fā)酵，SSF不需要先提取糖，能降低水解糖積累對(duì)酶反應(yīng)的抑制，加速水解糖化速率，具有省體積，減少反應(yīng)時(shí)間，降低產(chǎn)物抑制及提高產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。3.廚余發(fā)酵制備乳酸技術(shù)的最新狀況pH=7,37℃,3~5天27～45ｇ／L乳酸。研究發(fā)現(xiàn),通過控制適宜的環(huán)境條件,可使廚房垃圾的發(fā)酵產(chǎn)物中乳酸占95%左右,并用分離、提純

得到的乳酸,成功聚合成了聚乳酸類生物降解塑料。研究進(jìn)展Saskai汪群慧等進(jìn)料純度要求很高,即分類收集要求高。由于餐廚垃圾油量和纖維素含量高,可能導(dǎo)致厭氧過程過度酸化。存在的問題12LOREM接種菌株方面的探索進(jìn)展乳桿菌DT175水解淀粉的乳酸細(xì)菌枯草桿菌耐熱乳酸菌TY50LOREM餐廚垃圾的開放式發(fā)酵底物滅菌單一菌種直接發(fā)酵混合菌