[發明專利]一種從木質纖維素水解殘渣中富集高質量木質素的方法

有效

• 申請號: 201711376718.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108103135B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 湯曉玉;祝其麗;李強;王文國;吳波;朱桃
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: C12P39/00
• 分類號: C12P39/00;C12P7/02;C12R1/01;C12R1/07
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發明公開了一種從木質纖維素水解殘渣中富集高質量木質素的方法，包括以下步驟：(1)將接種物接種于木質纖維素生物煉制后的水解殘渣中；(2)接種后將體系的pH值調節到7.0～8.0，再密封并通入氮氣以排出空氣，然后在厭氧環境下進行厭氧消化處理，得到聚糖含量低而木質素含量高的產物。本發明能選擇性地分解木質纖維素水解殘渣中難降解性的聚糖，并且保留木質素的完整性，在不修飾木質素結構和性質的前提下自然地富集木質素，最終得到聚糖含量低而木質素含量高的產物，使得可以回收木質素并轉化為高值產品。

技術領域

本發明涉及木質素高值利用領域，具體為一種從木質纖維素水解殘渣中富集高質量木質素的方法。

背景技術

木質纖維素生物質是地球上最豐富的可再生資源之一，對其進行能源化利用有助于緩解能源危機及溫室氣體排放等問題。近年來，通過生物煉制將木質纖維素轉化為燃料、生物基產品和電能逐漸成為各國研究的熱點。對于大多數木質纖維素的生物煉制，采用生物化學方法將其轉化為生物燃料的同時會產生大量富含木質素的水解殘渣(約占總量的25-35％)。目前這部分廢渣通常被生物煉制廠用于發電和產熱，利用價值很低。實際上，水解殘渣中木質素含有的芳香化合物可以進一步升級為大宗和精細化學品、生物基材料以及生物燃料等高附加值的產品，從而降低整個生物煉制的成本。

木質素高值利用的關鍵之一是要獲得高質量的木質素底物，即木質素純度高且不含共價結合的糖類，提取過程對其化學修飾程度低且能保留天然木質素的主要化學官能團。然而木質纖維素生物煉制產生的水解殘渣通常含有較高的難降解性糖、蛋白質、脂肪和灰分，難以滿足高值利用對底物的要求。其次，木質素是由松柏醇、介子醇和香豆醇三種苯丙烷單體通過各種化學鍵連接形成的不規則多酚聚合物，并且還常以共價鍵的形式與多種糖類結合，也使得水解殘渣的結構十分復雜和多樣化。

目前，采用常規的分離技術能有效地去除蛋白質、灰分和脂肪等組分，但是缺乏既能將木質素與共價連接的糖分離，又不顯著影響木質素天然結構的經濟可行的提取方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種從木質纖維素水解殘渣中富集高質量木質素的方法，能選擇性地分解木質纖維素水解殘渣中難降解性的聚糖，并且保留木質素的完整性，在不修飾木質素結構和性質的前提下自然地富集木質素。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種從木質纖維素水解殘渣中富集高質量木質素的方法，包括以下步驟：

(1)將接種物接種于木質纖維素生物煉制后的水解殘渣中；

所述接種物中，按菌數份數計，含有如下菌種：

(2)接種后將體系的pH值調節到7.0～8.0，再密封并通入氮氣以排出空氣，然后在厭氧環境下進行厭氧消化處理，得到聚糖含量低而木質素含量高的產物。

本發明所述接種物中的菌種：

Gelria glutamica屬于Gelria屬，優選菌的編號DSM 14054或ATCC BAA-262；

Anaerobaculum thermoterrenum(熱土厭氧棒菌)屬于厭氧棒菌屬，優選菌的編號為DSM 13490或ACM 5076。

Caldicoprobacter guelmensis屬于Caldicoprobacter屬，優選菌的編號為JCM17646或DSM 24605；

Bacillus thermocloaceae(熱陰溝芽孢桿菌)屬于芽孢桿菌屬，優選菌的編號為DSM 5250、ATCC 49805或LMG 17772；

Tepidimicrobium ferriphilum屬于Tepidimicrobium屬，優選菌的編號為DSM16624或VKM B-2348；