[发明专利]一种以餐厨垃圾厌氧发酵液为底物合成聚羟基脂肪酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵合成聚羟基脂肪酸酯的方法，具体涉及以餐厨垃圾厌氧发酵液为底物发酵的聚羟基脂肪酸酯生产方法。

背景技术

随着“地沟油”和“垃圾猪”等食品安全与环境污染问题日益凸显，近年来我国对餐厨垃圾处理工作非常重视。餐厨垃圾的厌氧发酵处理因兼顾资源化和能源化特点，已经成为目前我国规模化餐厨垃圾处理工程(大于200吨/日)的主流技术。餐厨垃圾厌氧生物处理产生的发酵液(沼液)的进一步处理与资源化利用是目前亟待突破的关键技术。

将餐厨垃圾处理过程中产生的废水和发酵液当作一种高浓度含盐有机废水处理，不仅处理成本高，而且造成发酵液中有机物、营养物资源的浪费。而将餐厨垃圾脱油废水作为生产食用菌液体菌种的资源化利用途径，仍然存在食品安全隐患。当将餐厨垃圾进行发酵处理，产生的餐厨垃圾厌氧发酵液是一种难处理的高浓度有机废水，一方面它含有高浓度COD、氨氮等有机污染物、色度高、浊度高、且伴有恶臭，另一方面它的化学组成以蛋白质、糖类、动物脂肪为主，具有一定的资源化利用价值。餐厨垃圾厌氧发酵液虽然同传统沼液成分接近，但盐分过高成为限制其资源化利用的主要瓶颈。发酵液中的盐分一般高达1.0—1.5％，将其直接还田利用存在土壤盐分累积带来的盐碱化问题。目前在厌氧发酵处理成套技术中，一般将餐厨垃圾发酵液等同于垃圾渗滤液高污染有机废水处理，采用膜处理技术路线，其处理成本高昂(一般在15—30元/吨)，占餐厨垃圾处理成本的30％以上。

专利CN101235400B公开了一种利用活性污泥生产聚羟基脂肪酸酯的方法，该方法利用污水处理过程中所产生的剩余活性污泥为原料，具体公开了使用活性污泥进行水解酸化，得到有机酸，使用分离的有机酸利用含有fadD和fadE基因的基因工程菌发酵生产PHAs。该方法使用的剩余活性污泥为污水处理过程中所产生，其含盐量低，对微生物的正常生长和代谢过程无不利影响；且该工程菌是经人工重组产生，因此该方法适应面小。

专利申请CN102505025A公开了一种以剩余污泥发酵液为底物合成聚羟基脂肪酸酯的方法，该方法使用剩余污泥进行厌氧发酵，分离产生的挥发性脂肪酸发酵液，该挥发性脂肪酸发酵液与经过好氧曝气、连续驯化18～22个周期(每个周期22～24小时)的活性污泥，另外添加乙酸钠为外加碳源，进行聚羟基脂肪酸酯的合成。该方法使用的剩余活性污泥同样为污水处理过程中所产生，其含盐量低；此外需另外添加碳源以生产聚羟基脂肪酸酯。

专利申请CN103074272A公开了一种甲基营养型芽孢杆菌(Bacillusmethylotrophicus)三炬-04及其应用，该甲基营养型芽孢杆菌的液体培养基包括：蔗糖0.5～2％，酵母膏0.5～2％，磷酸二氢钾0.05～0.02％、硫酸镁0.01～0.10％、氯化钠0.01～0.10％、碳酸钙0.01～0.10％，pH5-9。该甲基营养型芽孢杆菌适宜培养含盐量为氯化钠0.01～0.10％，且公开了该菌用于对植物青枯病、炭疽病的防治。该专利申请表明该甲基营养型芽孢杆菌适宜培养含盐量为氯化钠0.01～0.10％，说明甲基营养型芽孢杆菌适宜生长环境中含盐量低，且现有技术中未曾公开其具有生产PHAs功能。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种使用微生物以餐厨垃圾厌氧发酵液为底物生产聚羟基脂肪酸酯的方法，该方法不受餐厨垃圾厌氧发酵液中高盐浓度的影响，微生物不仅能在高盐环境正常生长且能高效合成PHAs。且本发明方法无需额外添加碳源即可实现在产业上生产聚羟基脂肪酸酯。

本发明主要目的在于提供一种以餐厨垃圾厌氧发酵液为底物合成聚羟基脂肪酸酯的方法，所述方法包括：(1)使用脂肪酶和淀粉酶进行对餐厨垃圾厌氧发酵液的预处理；以及(2)在所述步骤(1)进行预处理后的餐厨垃圾厌氧发酵液中接种功能菌进行聚羟基脂肪酸酯的合成。

术语“餐厨垃圾”指餐饮垃圾和处于垃圾的总称。餐饮垃圾指餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物。厨余垃圾指家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾。

术语“厌氧发酵”指废物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷和CO₂产生。厌氧发酵液是指有机废弃物在厌氧发酵后产生的剩余液体。

术语“餐厨垃圾厌氧发酵液”指餐厨垃圾进行厌氧发酵处理后产生的废水。