[發明專利]一種提高煙桿生物轉化效率的預處理方法

在審

• 申請號: 201811351451.4
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109393540A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 郭國寧;宋旭艷;魏敏;潘曦;李冉
• 申請（專利權）人: 湖北中煙工業有限責任公司
• 主分類號: A24B3/04
• 分類號: A24B3/04;A24B3/10;A24B15/20
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 楊宣仙

本發明提供的一種提高煙桿生物轉化效率的預處理方法。所述預處理方法具體是取去煙葉后的新鮮煙桿，晾曬烘干后切碎后，按照固液比1:5?1:30的比例加入濃度為0.2％～5％的NaOH溶液；將固液混合物在80℃～90℃的水浴鍋中處理30min～120min，并進行水洗過濾至中性，收集處理后的纖維質殘渣于50～60℃條件下烘干得到預處理后的煙桿原料。經過處理后的煙桿進行酶解糖化的還原糖得率可達345.06mg/g，較未處理煙桿提高165.74％，葡萄糖和木糖是酶解液中的主要成分；在同樣條件下預處理后，煙桿經同步酶解糖化發酵的乙醇得率可達106.64mg/g，較未處理煙桿提高138％，大大提高了生物轉化得率。

技術領域

本發明屬于生物煉制技術，具體是一種提高煙桿生物轉化效率的預處理方法。

背景技術

煙草是世界上最重要的非食用經濟作物之一，為各國廣泛種植。煙葉是煙草工業的主要原料，在煙葉采收后，往往剩余大量煙桿。據估計，全球每年在煙草種植中產生的煙桿可達2.6億噸以上。這些煙桿即不能作為農用燃料，焚燒后又污染大氣，只能堆積在田間地頭自然腐爛，嚴重污染環境。

近年來，環境友好的生物煉制技術逐漸成為木質纖維素類農林廢棄物資源化利用的發展趨勢。該過程通常利用纖維素酶和微生物將木屑、秸稈等廢棄物轉化為糖、乙醇、乳酸等生物基產品。糖和乙醇是于煙草加工過程中的兩類重要輔料，通常應用于美拉德反應、香料提取等等方面。因此，如果利用生物煉制技術將煙桿轉化為糖和乙醇，不僅有助于實現廢棄物資源的高值化利用，又能為煙草企業提供廉價的輔料來源，這對提高煙草行業資源化循環利用水平無疑具有重要的意義。

然而，目前利用煙桿進行生物煉制的研究并不多見，其瓶頸在于木質纖維素結構對纖維素酶解的高抗性導致極低的生物轉化效率。近年來，研究者們發現預處理技術可以有效降低木質纖維素轉化抗性、提高轉化效率。常用的預處理方法包括酸預處理、堿預處理、蒸汽爆破預處理、超壓臨界水預處理和高壓濕氧化預處理等。通常不同原料所適用的預處理方式和條件并不相同，如農業秸稈廢棄物更適用于酸、堿等化學預處理方式。因此，選擇適當的預處理技術和處理條件將有望提高煙桿生物轉化效率，實現煙桿的高效生物煉制。

發明內容

本發明根據現有技術的不足，提供一種提高煙桿生物轉化效率的預處理方法，該方法可以增強煙桿轉化為糖和乙醇的生物煉制效率，為實現高效的煙桿生物煉制過程奠定基礎。

本發明提供的技術方案：所述一種提高煙桿生物轉化效率的預處理方法，其特征在于具體步驟如下：

(1)取去煙葉后的新鮮煙桿，晾曬烘干后切碎后，按照固液比1:5-1:30的比例加入濃度為0.2％～5％的NaOH溶液；

(2)將步驟(1)中的固液混合物在80℃～90℃的水浴鍋中處理30min～120min，并進行水洗過濾至中性，收集處理后的纖維質殘渣于50～60℃條件下烘干得到預處理后的煙桿原料。

本發明較優的技術方案：所述一種提高煙桿生物轉化效率的預處理方法的具體步驟如下：

(1)取去煙葉后的新鮮煙桿，晾曬烘干后切碎后，按照固液比1:10的比例加入濃度為2％的NaOH溶液；

(2)將步驟(1)中的固液混合物在90℃的水浴鍋中處理60min，并進行水洗過濾至中性，收集處理后的纖維質殘渣于50～60℃條件下烘干得到預處理后的煙桿原料。

本發明較優的技術方案：所述步驟(1)中在加入NaOH溶液之前，先將新鮮煙桿用自然水清洗掉表面的浮塵和雜質，于室外自然晾曬5～30天后，將其在50～60℃的烘箱中烘烤1～3天，隨后將其取出冷卻至室溫，并用粉碎機將其切碎至0.5～5cm長度的小段后放入1-10L反應器中。

本發明較優的技術方案：所述步驟(2)中的固液混合物在加熱處理之前，先在40～75℃的條件恒溫浸泡0.5～24小時。