[發明專利]利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的方法和應用

在審

• 申請號: 201710453769.2
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107177637A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 孫清;王博;葛竟峰;劉慶玉;陳富于
• 申請（專利權）人: 沈陽農業大學
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及木質纖維素類原料生產乙醇領域，尤其是一種利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的方法和應用。

背景技術

利用秸稈生產酒精已經成為傳統化石燃料能源的主要替代品，但由于秸稈中木質纖維素中生物聚合物相互交織緊密聯系的結構特點，使其水解的效率很難提高。近年來，人們在在食用菌的生產過程中，發現糙皮側耳可以在一定程度上可以降解秸稈中的木質素。在自然界中，雜色云芝是降解秸稈效率較高的菌株。

目前，乙醇作為安全、潔凈的燃料及汽油添加劑已經備受關注，大力發展可替代傳統汽油的新型燃料勢在必行。而乙醇汽油就是一個很好的解決方案，傳統的乙醇發酵工業主要以玉米、小麥等糧食淀粉或甘蔗汁為原料，但其原料成本高達總成本的40％。而中國地少人多的國情現狀，也決定基于糧食為原料的乙醇大規模生產必將導致“與人畜爭糧，與糧食爭地”的不利局面。在我國利用甘蔗等糖料作物生產燃料乙醇也將受到土地資源和原料成本的限制而無法大規模推廣。生物質是一種重要的可再生資源，利用生物質生產燃料乙醇是一種新的能源利用形式，環境污染小，是目前的研究熱點。我國生物質原料豐富，其中玉米秸稈年產量高達7億多噸，占生物質原料的35％。如果能將生物質資源轉化為可利用的液體或氣體燃料，將有力緩解人類所面臨的資源危機、能源短缺及環境污染等一系列問題，具備很好的應用前景。

通過秸稈生產燃料乙醇的主要方法之一是通過微生物水解產糖然后利用釀酒微生物生產燃料乙醇。但由于秸稈中木質纖維素中生物聚合物相互交織緊密聯系的結構特點，使其水解的效率很難提高。木質素中一般含有松柏醇、芥子醇和對香豆醇三種不同類型的苯基丙烷單體，它們隨植物品種、植物年齡甚至細胞壁形態部位的不同而存在著不同的比例。由于這三類醇的共聚化產生不均勻的、無旋光性的、交叉鍵合、高度分散性及高度抗生物降解性的芳香高聚物，對絕大多數微生物的攻擊均有抗性。因此，木質素的分解特別慢，而且在完整的木質組織中，木質素是以一種物理屏障存在的，它包圍纖維素，成為外圍基質，保護纖維素免遭微生物襲擊和降解酶的進攻，其降解必須先于纖維素分解。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的方法和應用，通過利用微生物對秸稈進行預處理生產酒精，為秸稈生產酒精提供新的生產工藝方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的方法，包括以下步驟：

(1)將玉米秸稈粉碎后，過篩，置于干燥器中備用；

(2)玉米秸稈置三角瓶中，經高壓滅菌后，接入雜色云芝與糙皮側耳混合菌液、無菌無機鹽以及石膏粉，最后加入無菌水，混勻后放入恒溫培養箱中進行微生物培養，待培養完畢后，將玉米秸稈依次進行真空抽濾、清洗和烘干，得到預處理的玉米秸稈。

所述的利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的方法，步驟(2)中，反應體系的固液質量比例為1：5～50。

所述的利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的方法，步驟(2)中，反應體系的混合菌液接種量為10mL～100mL/L。

所述的利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的方法，步驟(2)中，混合菌液中雜色云芝與糙皮側耳的混合質量比例為1:0.1～10。

所述的利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的方法，步驟(2)中，無機鹽的種類為KH₂PO₄、MgSO₄、FeSO₄、CaCl₂之一種或兩種以上，秸稈與無機鹽的質量比例為10～150：1，秸稈與石膏粉的質量比例為50～200：1。

所述的利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的方法，步驟(2)中，微生物培養的溫度為20℃～50℃，微生物培養的時間為7天～30天。

所述的利用微生物對玉米秸稈水解糖化預處理的應用，預處理的玉米秸稈在生物質燃料乙醇或生物質發酵工程中應用。

本發明的設計思想是：