一种用于制备正已酸、正丁酸复合菌棒的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开一种用于制备正已酸、正丁酸复合菌棒的方法，属于复合菌制备领域。
【背景技术】
[0002]正丁酸在工业上有着多种用途，作为化工原料，用于制造丁酸纤维素、合成丁酸酯，在食品行业，可直接添加在乳制品中以提高奶油风味，其酯类也在食品和香水中作为香料广泛使用。同时，正丁酸作为短链脂肪酸是人和其它单胃动物肠上皮细胞的优选能量来源，可以抑制肠炎发生，能维持和促进恢复肠道的正常功能。
[0003]正己酸是一种无色或淡黄色透明液体，几乎不溶于水，易溶于乙醇、乙醚，可作为己酸乙酯、己酸丙烯酯、三己酸甘油酯等香料的原料、长效避孕药己酸炔诺酮和癣药的原料，还可作为润滑剂的增稠剂。
[0004]它们两者及其衍生物既是重要的有机化工原料，又是重要的精细化学品，广泛用于食品、农业、医药、日用品、环保、化工、能源等领域。
[0005]目前正丁酸、正己酸的工业化生产均为化学合成法。
[0006](I)正丁酸的生产方法主要有正丁醛氧化法和正戊醇硝酸氧化法;所述正丁醛氧化法以正丁醛为原料，氧气或空气作为氧化剂，有无催化剂均可完成反应生成正丁酸;所述正戊醇硝酸氧化法以正戊醇为原料，在沸腾的浓硝酸中先发生消除反应，失去一分子水而生成烯烃，烯烃再进一步被硝酸氧化而失去一个碳原子，生成正丁酸；
(2)正己酸的生产方法主要有仲辛醇氧化法、正己醇氧化法、己腈水解法和正己醛氧化法;所述仲辛醇氧化法是将仲辛醇滴入工业硝酸中，在50?55°C进行反应，反应完后用水洗涤，得粗己酸，然后常压脱水，再减压蒸馏脱水，收取158°C(8KPa)馏分，即获正己酸;所述正己醇氧化法是将正己醇经空气或氧气氧化生成正己酸;所述己腈水解法是将己腈水解生成正己酸;所述正己醛氧化法是将正己醛氧化生成正己酸。
[0007]上述生产方法存在以上不足:
1、由于所用原料为石化产品，而石油是不可再生资源，呈现日益枯竭的状况，势必面临原料日益短缺，成本日益增加的局面；
2、通过化学方法合成的正己酸、正丁酸产品不能被食品添加剂行业所接受，因而使其在食品及食品相关行业的应用受到限制。
【发明内容】
[0008]本发明主要解决的技术问题:针对目前常用的正己酸、正丁酸在制备过程中均采用化学合成法，制成的不但产率低，而且不能被食品添加剂行业接受，另外在制备过程中采用的原料为不可再生资源石油，导致原料日益短缺，成本日益增加的现状，提供了一种首先利用酒糟及河道淤泥中丰富的微生物进行培养，随后对其进行筛选，培养有益菌种，再使用正丁醛和正戊醇对有益菌种进行定向培养，培养出目标菌种，然后使用小麦秸杆通过膨化，使其内部结构扩大，再经过炭化防止被细菌腐蚀，并将其与营养物浸泡，最后负载目标菌种，从而得到用于制备正已酸、正丁酸复合菌棒的方法。该方法操作简单易行，原料简单易得，降低了生产成本，在制备过程中不添加任何有害物质，生产方式天然、绿色，使得后续制备得到的正已酸、正丁酸不仅安全、卫生，满足食品及食品相关行业的安全性要求，而且总量达到了 50?55g/L，收率提高至85 %以上，适合大规模生产应用。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)按重量份数计，取15?20份胰蛋白胨、10?12份琼脂、30?50份酒糟、3?5份牛血清、5?7份硫酸镁、7?9份含水量为25%的河道淤泥、8?12份蔗糖、I?3份磷酸氢二钾及I?2份磷酸二氢钾，放入容器中，使用质量分数为15%的盐酸溶液调节pH为5.5?6.0;
(2)待上述pH调节完成后，将混合物倒入发酵池中，保持温度为30?35°C，向其中充入混合气将其中的空气排出，所述混合气是由二氧化碳及氧气按体积比6:1混合而成，随后静置发酵直至发酵物表面有菌丝产生，然后每隔8?12h，以转速120r/min，搅拌10?15min，发酵8?10天；
(3)待上述发酵结束后去除发酵液，再按重量份数计，取25?30份胰蛋白胨、35?40份琼脂及30?45份蔗糖，搅拌均匀后，向其中充入空气排出发酵池内的混合气，待混合气排完后向其中加入酒糟质量2?5%混合液进行发酵，所述混合液是由正丁醛和正戊醇按体积比为1:1混合而成；
(4)发酵6?7天后，增加混合液加入量，增加量为起始加入质量的2?5%，每隔10?15h添加一次，待混合液加入量为酒糟质量的26?28%时，检测发酵液中正已酸和正丁酸的含量，若两种物质中任一物质体积含量小于发酵液体积的20 %时，继续发酵，直至达到20 %时停止发酵；
(5)使用侧刀将小麦秸杆切割成长为3?5cm的小段，将其放入挤压机中加压成块后，将所得的块状物放入秸杆膨化机中进行膨化，随后将其放入240?260°C的炭化炉中进行炭化，待炭化结束后将其取出，使用破碎机将其破碎，再将其放入振荡机中进行振荡使其自然分散开，然后把分散后的炭化小麦稻杆放入容器中，再向其中加入与小麦稻杆等质量的步骤(I)中营养物，搅拌均匀，再向其中加入蒸馏水浸泡混合物，浸泡20?25h后，过滤，经压制机压制成棒；
(6)将上述压制成棒物质加入步骤(4)中发酵池内的发酵物中，待其表面有菌丝出现后，取出，即可得到一种正已酸、正丁酸复合菌棒。
[0010]本发明的应用方法是:将本发明制得的正已酸、正丁酸复合菌棒放置于长为60?70cm，直径为15?20cm的圆柱PV塑料管中，使得负载复合菌的炭化小麦秸杆充满PV塑料管，之后使用醋酸纤维素膜将圆柱PV塑料管一端包裹，并朝下，另一端以5?8mL/min的速率通入混合液，使其从醋酸纤维素膜自然流出，其中混合液为正丁醛和正戊醇按照体积比1:1混合而成，收集流出液，检测得正已酸、正丁酸总量达到了50?55g/L，收率提高至85%以上。
[0011]本发明的有益效果是:
(1)本发明操作简单易行，原料简单易得，与传统的化学合成法相比，制得的正已酸、正丁酸更加安全、天然，满足食品及食品相关行业的安全性要求；
(2)本发明摒弃了以不可再生资源石油为原料，节约了资源，复合低碳经济及可持续发展的方向；
(3)本发明最终获得的正已酸、正丁酸总量达到了50?55g/L，收率提高至85 %以上，适合大规模生产应用。
【具体实施方式】
[0012]首先按重量份数计，取15?20份胰蛋白胨、1?12份琼脂、30?50份酒糟、3?5份牛血清、5?7份硫酸镁、7?9份含水量为25%的河道淤泥、8?12份蔗糖、I?3份磷酸氢二钾及I?2份磷酸二氢钾，放入容器中，使用质量分数为15 %的盐酸溶液调节pH为5.5?6.0;待上述pH调节完成后，将混合物倒入发酵池中，保持温度为30?35°C，向其中充入混合气将其中的空气排出，所述混合气是由二氧化碳及氧气按体积比6:1混合而成，随后静置发酵直至发酵物表面有菌丝产生，然后每隔8?12h，以转速120r/min，搅拌10?15min，发酵8?10天；待上述发酵结束后去除发酵液，再按重量份数计，取25?30份胰蛋白胨、35?40份琼脂及30?45份蔗糖，搅拌均匀后，向其中充入空气排出发酵池内的混合气，待混合气排完后向其中加入酒糟质量2?5%混合液进行发酵，所述混合液是由正丁醛和正戊醇按体积比为1:1混合而成;之后发酵6?7天后，增加混合液加入量，增加量为起始加入质量的2?5 %，每隔10?15h添加一次，待混合液加入量为酒糟质量的26?28 %时，检测发酵液中正已酸和正丁酸的含量，若两种物质中任一物质体积含量小于发酵液体积的20 %时，继续发酵，直至达到20 %时停止发酵;使用侧刀将小麦稻杆切割成长为3?5cm的小段，将其放入挤压机中加压成块后，将所得的块状物放入秸杆膨化机中进行膨化，随后将其放入240?260°C的炭化炉中进行炭化，待炭化结束后将其取出，使用破碎机将其破碎，再将其放入振荡机中进行振荡使其自然分散开，然后把分散后的炭化小麦秸杆放入容器中，再向其中加入与小麦秸杆等质量的上述得到的营养物，搅拌均匀，再向其中加入蒸馏水浸泡混合物，浸泡20?25h后，过滤，经压制机压制成棒;最后将上述压制成棒物质加入上述发酵池内的发酵物中，待其表面有菌丝出现后，取出，S卩可得到一种正已酸、正丁酸复合菌棒。
[0013]实例I
首先按重量份数计，取15份胰蛋白胨、10份琼脂、30份酒糟、3份牛血清、5份硫酸镁、7份含水量为25%的河道淤泥、8份蔗糖、I份磷酸氢二钾及I份磷酸二氢钾，放入容器中，使用质量分数为15%的盐酸溶液调节pH为5.5;待上述pH调节完成后，将混合物倒入发酵池中，保持温度为30°C，向其中充入混合气将其中的空气排出，所述混合气是由二氧化碳及氧气按体积比6:1混合而成，随后静置发酵直至发酵物表面有菌丝产生，然后每隔Sh，以转速120r/min，搅拌1min，发酵8天;待上述发酵结束后去除发酵液，再按重量份数计，取25份胰蛋白胨、35份琼脂及30份蔗糖，搅拌均匀后，向其中充入空气排出发酵池内的混合气，待混合气排完后向其中加入酒糟质量2%混合液进行发酵，所述混合液是由正丁醛和正戊醇按体积比为1:1混