一种黄芪药渣发酵制备乙醇的方法

1.本发明涉及黄芪药渣再利用领域，尤其涉及一种黄芪药渣发酵制备乙醇的方法。


背景技术：

2.黄芪为常见中草药，因其有健脾补中、提高机体免疫功能、益卫固表、抗衰老等功效，被广泛应用至生产提取物及其制剂、中成药、饮片等领域。
3.黄芪药渣为提取黄芪有效成分后的遗留物，长久以来，关于黄芪药渣的处理方式可归结为作为生物质燃料或者直接丢弃等，但，结合实际情况来看，被丢弃的黄芪药渣长期放置也不易降解，对堆放空间、时间、环境都有不小的影响。
4.黄芪在提取过程中，受目前提取技术的限制，有效成分提取并不充分，因而黄芪药渣中残留部分的黄芪皂苷、黄芪多糖、黄酮、维生素等有效成分和营养元素，据此，本发明从黄芪中培养提取一些可以使黄芪变质的微生物，复配其他微生物，将其用在黄芪药渣的降解中，从而改进降解方式、降解菌种，加速黄芪药渣的降解速度，发酵得到生物能源燃料乙醇，达到废物再利用，生态循环、提高附加值的目的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种黄芪药渣发酵制备乙醇的方法，以解决目前黄芪药渣再利用程度低，药材资源浪费现象凸显的技术问题。
6.本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：
7.一种黄芪药渣发酵制备乙醇的方法，包括如下制备步骤：
8.1)镰刀菌的制备，该制备过程包括将黄芪置于保鲜袋内，于室温下静置20天，待其自然霉变后，选取典型霉变组织，经漂洗晾干，置于马铃薯葡萄糖琼脂培养基上，于28℃恒温培养箱中培养3-5天，随后，根据菌落形态对产生的真菌采用划线分离法接种于马铃薯葡萄糖琼脂培养基上，在28℃下培养，挑取单个菌落进行纯化，直至得到纯分离株，将纯化后的致病菌接种于pda培养基上，28℃下培养5天，观察菌落形态，并记录菌落生长速率及颜色变化，由至少一种以上鉴定方式鉴定菌落，并获取镰刀菌；
9.2)复配菌种的制备，该制备过程包括将酵母菌和镰刀菌混合，得到复配菌种；
10.3)黄芪药渣处理，该处理过程包括将黄芪药渣粉碎破壁，使其成为絮状体，随后，将絮状体置于压力容器内蒸煮，待蒸煮完毕后置于发酵容器内冷却至室温；
11.4)按照复配菌种和黄芪药渣的质量比为1:10～1000000，将复配菌种接种到处理后的黄芪药渣中，期间，加入甘氨酸、硝酸钠、硫酸铵及尿素中的一种或几种，以及葡萄糖、果糖、环糊精、麦芽糖、蔗糖、d-果糖及甘露醇中的一种或几种，于温度10-40℃，ph在2-9范围下，密封培养48小时以上；
12.5)乙醇蒸馏，蒸馏过程包括将发酵完的黄芪药渣过滤，滤液加入蒸馏装置，调节加热温度至溶液沸腾，收集78℃左右的馏分，获得生物能源燃料乙醇。
13.优选的，所述步骤1)中典型霉变组织为黄芪病健交界处3
×
3mm的组织。
14.优选的，所述步骤1)中漂洗晾干为在75％酒精中浸泡5秒，用无菌水漂洗3次后晾干。
15.优选的，所述步骤2)中酵母菌和镰刀菌的质量比为10:1-100。
16.优选的，所述步骤3)中蒸煮温度控制在60-120℃中，压力控制在0.5-3atm内，蒸煮时间在0.5-2小时期间。
17.优选的，所述步骤4)中甘氨酸、硝酸钠、硫酸铵及尿素中的一种或几种与药渣的质量比为1:10～100000。
18.优选的，所述步骤4)中葡萄糖、果糖、环糊精、麦芽糖、蔗糖、d-果糖及甘露醇中的一种或几种与药渣的质量比为1:10～100000。
19.本发明的有益效果是：
20.1.本发明从腐烂的黄芪中分离、鉴定出镰刀菌菌株，该菌株能够使黄芪腐烂，相应的也能使黄芪药渣腐烂，使，菌的选择性更有针对性，镰刀菌使黄芪药渣腐烂的过程中，会降解掉黄芪药渣中一些难易降解的物质，例如木质素、半纤维、纤维等物质，生成一些营养物质，这些营养物质，即可以维持镰刀菌自身生长繁殖，也可以为酵母菌提供生长繁殖所需，两种菌复配，发挥各自功能，利用各自优势，相互影响，进而更好地将黄芪药渣降解，将药渣中的有用物质转化为生物能源燃料乙醇。
21.2.本发明将黄芪药渣作为制备生物能源燃料乙醇的原料，即拓展了制备乙醇的原料，也解决了黄芪药渣堆放容易腐臭，利用附加值不高的问题，变废为宝。
22.3.本发明利用了黄芪药渣提取完有效成分，富含营养物质的特点，通过加入复配菌微生物，发酵制备生物能源燃料乙醇。
具体实施方式
23.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
24.下面描述本发明的具体实施例。
25.实施例1
26.在本实施例中提出了一种黄芪药渣发酵制备乙醇的方法，该方法的实施过程如下：
27.镰刀菌的制备、复配菌种的制备、黄芪药渣的处理、发酵以及乙醇蒸馏。
28.以上所罗列的制备过程为关于黄芪药渣发酵制备乙醇总体陈述；
29.以下，对制备过程做进一步说明：
30.关于镰刀菌的制备，其过程在于取无明显机械损伤、虫蛀的健康黄芪，置于保鲜袋中，室温(23～27℃)放置20天，待其自然霉变，选取典型的霉变组织，用灭菌刀片切取病健交界处3
×
3mm的组织，在75％酒精中浸泡5秒，用无菌水漂洗3次，晾干后，置于马铃薯葡萄糖琼脂(pda)培养基上，于28℃恒温培养箱中培养3-5天，根据菌落形态对产生的真菌采用划线分离法接种于pda培养基上，在28℃下培养，挑取单个菌落进行纯化，直至得到纯分离株；
31.将纯化后的致病菌接种于pda培养基上，28℃培养5天，观察菌落形态，并记录菌落生长速率，及颜色变化，通过光学显微镜、扫描电子显微镜、its序列分析、鉴定菌种，获得镰刀菌。
32.关于复配菌种的制备，其过程在于将酵母菌和镰刀菌混合，得到一种复配菌种，需要注意的是，酵母菌和镰刀菌的质量比为10：1～100。
33.关于黄芪药渣的处理，其过程在于将黄芪药渣加入研磨机破壁，研磨成絮状。将研磨后的黄芪药渣加入压力容器，加水浸过黄芪药渣，蒸煮，调节温度60～120℃，压力0.5～3atm，蒸煮0.5～2小时，蒸煮完后，将其加入干净的发酵容器，温度降至室温。
34.关于发酵，其过程在于按照复配菌种和黄芪药渣的质量比为1:10～1000000，将复配菌种接种到处理后的黄芪药渣中，加入甘氨酸、硝酸钠、硫酸铵及尿素中的一种或几种(甘氨酸、硝酸钠、硫酸铵及尿素中的一种或几种，与药渣的质量比为1:10～100000)，加入葡萄糖、果糖、环糊精、麦芽糖、蔗糖、d-果糖及甘露醇中的一种或几种(葡萄糖、果糖、环糊精、麦芽糖、蔗糖、d-果糖及甘露醇中的一种或几种，与药渣的质量比为1:10～100000)，调节温度10～40℃，ph在2～9，密封，培养48h以上。
35.关于乙醇蒸馏，其过程在于将发酵完的黄芪药渣过滤，滤液加入蒸馏装置，调节加热温度至溶液沸腾，收集78℃左右的馏分，获得生物能源燃料乙醇。
36.需要说明的是：
37.本实施例中所涉及的制取生物能源燃料乙醇的原料(黄芪药渣)，包括提取有效成分后的黄芪根、茎叶，也可包括未提取有效成分的黄芪根、茎叶；
38.本实施例中所涉及的镰刀菌，包括镰刀菌，镰刀菌的突变菌，酵母菌，包括酵母菌，酵母菌的突变菌。
39.本实施例中所涉及黄芪药渣发酵制备乙醇的方法，包括镰刀菌的制备、复配菌种的制备、黄芪药渣的处理、发酵、乙醇蒸馏等工序，这些工序的制备先后顺序，部分也可以调整，有些工序也可以同时进行。
40.本实施例中所涉及的复配菌种接种发酵是在密封的容器中进行，属于厌氧发酵，发酵可以是固态、半固态或者液态发酵。
41.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。