[發明專利]一種直接利用未解毒的酸預處理木質纖維素進行產氫的方法與應用

有效

• 申請號: 201710362258.X
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107177634B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 朱明軍;胡彬彬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00;C12R1/01
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蘇運貞

1.一種直接利用未解毒的酸預處理木質纖維素進行產氫的方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）將嗜熱解糖厭氧桿菌進行活化、擴大培養，得到種子液；

（2）將步驟（1）得到的種子液接種入發酵培養基中進行厭氧發酵，得到氫氣；

其中，所述的發酵培養基是以未解毒的酸預處理木質纖維素為碳源的培養基；

所述的未解毒的酸預處理木質纖維素通過如下方法得到：向木質纖維素原料中加入硫酸溶液進行反應，固液分離，取固體，得到未解毒的酸預處理木質纖維素；

所述的厭氧發酵為一個階段的厭氧發酵，或是為由至少兩個階段組成的厭氧發酵；

所述的厭氧發酵由至少兩個階段組成的厭氧發酵時，是每個階段的厭氧發酵完成后，將發酵液的pH值調節為6.5～7.0，以及進行抽真空和充入惰性氣體，再進行下一個階段的厭氧發酵；

所述的發酵培養基為發酵培養基II或發酵培養基III；

發酵培養基II的組成如下：發酵培養基I+纖維素酶，纖維素酶的添加量按每g甘蔗渣添加20U纖維素酶計算；

發酵培養基III的組成如下：發酵培養基II+有機酸，有機酸在發酵培養基III中的終濃度為0.2～10g/L；

其中：

發酵培養基I的組成如下：未解毒的酸預處理的木質纖維素20-100 g/L、氯化銨1g/L、氯化鈉1g/L、磷酸氫二鉀1 g/L、磷酸二氫鉀1 g/L、半胱氨酸0.5 g/L、六水合氯化鎂0.5 g/L、氯化鉀0.2 g/L、酵母粉2 g/L、蛋白胨2 g/L、微量元素貯液1 ml/L、維生素貯液1ml/L、濃度為0.01%（w/v）的刃天青1 ml/L，水余量；

微量元素貯液組成為：氯化亞鐵1.5 g/L，四水合氯化錳0.1 g/L，六水合氯化鈷0.19g/L，氯化鋅70mg/L，二水合氯化銅2 mg/L，硼酸6 mg/L，六水合氯化鎳24 mg/L，二水合鉬酸鈉36 mg/L，二水合鎢酸鈉15 mg/L，五水亞硒酸鈉15 mg/L；

維生素貯液組成為：硫辛酸50 mg/L，生物素20 mg/L，煙酸0.35g/L，鹽酸硫胺素5 mg/L，對氨基苯甲酸50 mg/L，葉酸20 mg/L，泛酸鈣50 mg/L，維生素B12 1 mg/L，鹽酸比多醇100 mg/L；

所述的發酵培養基的pH值為6.5～7；

所述的纖維素酶為纖維素酶CTec2；

所述的有機酸為甲酸、乙酸、乳酸和丁酸中的一種或至少兩種。

2.根據權利要求1所述的直接利用未解毒的酸預處理木質纖維素進行產氫的方法，其特征在于：

每個階段所述的厭氧發酵的發酵條件是于50～60℃、以100～200rpm的轉速進行發酵。

3.根據權利要求1所述的直接利用未解毒的酸預處理木質纖維素進行產氫的方法，其特征在于：

所述的木質纖維素為甘蔗渣。

4.根據權利要求1所述的直接利用未解毒的酸預處理木質纖維素進行產氫的方法，其特征在于：

所述的發酵培養基I的制備方法如下：將發酵培養基I中的各成分混合，置于能密封的容器中，抽真空和充入惰性氣體，滅菌，得到發酵培養基I；

所述的發酵培養基II通過步驟（A）或步驟（B）制備得到：

（A）將發酵培養基I中的各成分混合，置于密封容器中，抽真空和充入惰性氣體，滅菌；冷卻后加入纖維素酶，得到發酵培養基II；

（B）將發酵培養基I中的各成分混合，置于密封容器中，抽真空和充入惰性氣體，滅菌；冷卻后加入纖維素酶，于50～55℃酶解，得到發酵培養基II；

所述的發酵培養基III通過如下步驟制備得到：將發酵培養基I中的各成分混合，置于密封容器中，抽真空和充入惰性氣體，滅菌；冷卻后加入纖維素酶，于50～55℃酶解；最后加入有機酸，得到發酵培養基III。

5.根據權利要求1所述的直接利用未解毒的酸預處理木質纖維素進行產氫的方法，其特征在于：

步驟（1）中所述的嗜熱解糖厭氧桿菌為嗜熱解糖厭氧桿菌MJ1；

步驟（1）中所述的種子液在制備時所用到的種子培養基是以木糖為碳源的培養基。