[发明专利]纤维素生物质生产人造粮食的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由糖类和蛋白质组成的可食用物质的制备，尤其涉及一种使用纤维素生物质为原料制备人造粮食的方法和生产工艺。

背景技术

粮食，是以淀粉为主、蛋白质为辅的、用于食用，为身体提供能量和氨基酸的物质，即进入体内后，被转化为单糖为主、氨基酸为辅的物质。

全球人口的增长是不可逆转的趋势，而传统的粮食，各种谷物的种子，受可耕种面积的限制，增产的步伐无法跟上人口增加的速度，特别是全球暖化造成的恶劣天气，将直接影响谷物的生长。但是，很多纤维素生物质，如野草、芦苇、竹子、水生植物、等等，有时在恶劣天气下反而更易于增长。如何满足不断增长人口的粮食需求，对人类社会及其重要。2009年6月联合国的统计资料显示，当前有超过10亿人口处于饥饿状态。

纤维素生物质是地球上产量最大的有机碳源，每年再生，其产量远远高于谷物的产量。统计资料显示，中国每年的生物质产量超过21亿吨，而谷物的产量只有约5亿吨，也就是说，纤维素生物质的年产量，在中国，是谷物产量的3倍以上。如此类推，全球的纤维素生物质年产量，也至少是谷物年产量的3倍以上。如果能够从纤维素生物质中得到可以替代谷物的物质，就可以大幅提高全球粮食的年产量，解决人类的饥饿问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用纤维素生物质为原材料，制备以糖类为主、氨基酸为辅，和谷物进入体内消化后成分相类似的物质，即人造粮食的方法和生产工艺。

在本发明中，提供了一种人造粮食的制备方法，所述的方法包括步骤：

（1）将纤维素生物质和催化剂在50－150℃混合1分钟－9小时，过滤得到溶液1；

（2）调节溶液1的酸碱度，得到pH5.5－7.5的溶液2；和

（3）除去溶液2中的盐，得到液体的人造粮食。

在另一优选例中，步骤（1）中所述的催化剂选自有机酸、无机酸、或其混合;以所述纤维素生物质的重量计，催化剂的用量为0.1－10wt％。

在另一优选例中，步骤（1）中的纤维素生物质是经粉碎成粒度在1－3mm的纤维素生物质。

在另一优选例中，步骤（3）中的溶液2是经脱色处理的溶液。

在另一优选例中，步骤（3）中得到的液体的人造粮食电导率小于50μs/cm。

在另一优选例中，步骤（3）后还包括步骤（4）：将液体的人造粮食进行干燥，得到固体的人造粮食。

在另一优选例中，步骤（4）中的干燥方法选自喷雾干燥、真空干燥、低温冷冻干燥、薄膜干燥、沸腾干燥等。

在另一优选例中，步骤（1）中，纤维素生物质和催化剂在110－130℃混合30分钟－2小时。

在另一优选例中，步骤（1）中，以所述纤维素生物质的重量计，催化剂的用量为8－10wt％。

在本发明的第二方面，提供了一种纤维素生物质的用途，用于制备人造粮食。

据此，本发明从纤维素生物质中得到可以替代谷物的物质，可望大幅提高全球粮食的年产量，为解决人类的饥饿问题尽力。

具体实施方式

本发明的纤维素生物质（Cellulosic Biomass或称为Lignocellulosic Biomass）原料的定义是：含有纤维素的生物质，它们主要的有机高聚物成分包括纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、等，如各种硬木，软木，树皮、树叶、树根、藤条，野草，芦苇，竹子，水生植物、玉米秸秆、高粱秸秆、麦秸、豆秸、油菜秸、花生秧、薯类的秧、草本水果秧、和棉花秸、等等。

在本发明中，术语“人造粮食”和术语“粮食的替代品”可以互换使用，都是指由糖类和蛋白质组成的可食用物质，即以糖类为主、氨基酸为辅，和谷物进入体内消化后成分相类似的物质。优选地，是指来自纤维素生物质的半纤维素和蛋白质经过催化剂作用而得到的水溶性小分子的混合物。所述的水溶性小分子包括单糖、多糖、氨基酸、和肽。

降解的催化剂是酸性物质，可以是有机酸和无机酸，它们可以是液体、也可以是固体，可以是纯的单一酸，也可以是酸的混合物，或者固体载体上。

虽然无机酸都可以使用，但是由于食物中一般不允许其它酸根离子或含量有限制，酸催化剂优选盐酸。氯化钠在食品中是允许的，同时，由于氯化钠脱除技术相当的成熟，脱除成本相对较低。

催化剂的用量一般为0.1%-10%（对应于纤维素生物质，重量比），不在这个区间的催化剂用量也可以催化反应的进行，但是低于这个区间的催化剂用量，反应较慢，不优选；高于这个区间的催化剂用量，成本太高，也不优选。

反应过程一般包括以下步骤。