[发明专利]马铃薯渣高效催化合成聚乳酸和5-羟甲基糠醛的方法

说明书

本发明提供了一种马铃薯渣高效催化合成聚乳酸和5‑羟甲基糠醛的方法，其包括：（1）对马铃薯渣进行打浆处理，制备得到浆料悬液；（2）利用催化剂A对步骤（1）所得物进行催化反应，反应温度为350~400℃；（3）对步骤（2）所得物进行固液分离；（4）利用L‑乳酸工程菌对步骤（3）所得液体部分进行膜细胞循环发酵，获得乳酸，再将所得乳酸在纳米锌基催化剂作用下催化反应合成聚乳酸，反应温度为120℃~200℃；（5）用有机溶液溶解步骤（3）所得固体渣，得到悬浮渣液，在铁基催化剂的催化反应下合成5‑羧甲基糠醛，反应温度为160℃~250℃，反应压力为0.1~1.0MPa；本发明实现了对马铃薯渣的完全利用，可高产率的获得聚乳酸和5‑羟甲基糠醛。

技术领域

本发明属于马铃薯利用领域，涉及马铃薯生物转化技术，具体涉及一种马铃薯渣高效催化合成聚乳酸和5-羟甲基糠醛的方法。

背景技术

马铃薯又称土豆或洋芋，其栽培历史悠久，分布广，产量高，被称为世界第四大粮食作物。马铃薯被誉为“十全十美”的营养品，富含膳食纤维，脂肪含量低，有利于控制体重增长、预防高血压、高胆固醇以及糖尿病等。

马铃薯渣中的蛋白质含量极低，而粗纤维含量高，饲喂效果差；且由于废渣含水量高，贮存不便，容易霉烂变质，造成环境污染。马铃薯渣含水量高达约90％，化学成分主要为淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、游离氨基酸、寡肽、多肽及灰分。马铃薯渣量大，其纤维素、半纤维素和果胶含量就较高，均可被提取，故是良好的果胶与膳食纤维来源。直接用作饲料，其蛋白质含量低，粗纤维含量高，适口性差，禽畜食后不长肉，饲料品质低；直接掩埋，则因其含有大量无机盐等而污染土壤和地下水；烘干则成本太高。因此，寻求一条安全合理的马铃薯渣开发利用技术，对提高我省马铃薯种植及加工效益、减少环境污染均有重要的意义。

乳酸作为三大有机酸之一，广泛应用于多个行业和产品中，最有潜力的是其共聚物聚乳酸用于生产环境友好的可降解塑料，替代PVC、PP等石化塑料和缓解“白色污染”。乳酸的市场流通价格低廉，以高纯度糖发酵生产乳酸显然是不经济的。开发利用工农业副产物特别是马铃薯渣等资源作为新型的碳源发酵生产乳酸，既可以提高乳酸生产的经济效益，又有利于环境保护。

中国专利CN 1560264A公布了一种利用马铃薯制备L-乳酸的方法，不过该方法对马铃薯的利用率很低，所得L-乳酸的含量非常的少，难以推广使用。

而在利用马铃薯制备5-羟甲基糠醛方面，现有技术鲜有报道。一般而言，制备5-羟甲基糠醛多采用离子液体作为溶剂和固体酸催化剂，但离子液体(如氮,氮-二甲基乙酰胺、和1-乙基-3-甲基咪唑氯)存在成本高、分离难度大和有毒性等缺陷，而固体酸催化剂(如CrCl₂、Na₂SO₄、CuCl₂和LiCl等)存在回收利用难度大、催化活性低的缺点，使得制备成本居高不下。

因此，本领域亟需找到一种可以利用马铃薯渣为原料进行相关产品合成，并实现马铃薯的完全利用的方法。特别的，本领域亟需找到一种可以利用马铃薯渣为原料并实现马铃薯渣的完全利用，以合成聚乳酸和5-羟甲基糠醛的方法。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种马铃薯渣高效催化合成聚乳酸和5-羟甲基糠醛的方法，该方法可以实现对马铃薯渣的完全利用，该方法包括如下步骤：

(1)对马铃薯渣进行打浆处理，制备得到浆料悬液；

(2)利用催化剂A对步骤(1)所得物进行催化反应，反应温度为350～400℃；

(3)对步骤(2)所得物进行固液分离；

(4)利用L-乳酸工程菌对步骤(3)所得液体部分进行膜细胞循环发酵，获得乳酸，再将所得乳酸在纳米锌基催化剂作用下催化反应合成聚乳酸，反应温度为120℃～200℃；