[發明專利]一種提高木質纖維素水解液發酵速率的方法

有效

• 申請號: 201910235427.2
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN110029135B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 代立春;王薇婷;何明雄
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: C12P19/00
• 分類號: C12P19/00;C12R1/19;C12R1/01
• 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

本發明公布了一種提高木質纖維素水解液發酵速率的方法，所述方法包括如下步驟：1)制備木質纖維素水解液，然后向木質纖維素水解液中加入生物質炭，混勻得混合溶液，2)向混合溶液中加入發酵培養液，然后接種微生物，進行發酵，即可。本發明的有益效果：生物質炭的加入能減小木質纖維素水解液中抑制物乙酸、呋喃甲醛和酚類物質對微生物發酵的抑制作用，大幅提高發酵速率；本發明方法適用于任意發酵微生物參與的木質纖維素水解液的生物轉化；本發明方法簡單易操作，成本低廉。

技術領域

本發明屬于生物發酵技術領域，具體涉及一種提高木質纖維素水解液發酵速率的方法。

背景技術

我國每年產生數量龐大的固體廢棄物，焚燒已成為最常見的固廢處置方式，該方式不僅浪費資源，還嚴重影響空氣質量，農作物秸稈和木材廢棄物在固體廢棄物中占重要地位，其主要成分是木質纖維素；木質纖維素是一種典型的生物質，利用微生物代謝木質纖維素產生清潔能源已成為研究熱點之一，但是，在利用木質纖維素進行發酵時，木質纖維素中的纖維素與半纖維素等轉化為可發酵糖，在纖維素與半纖維素等大分子物質的分解過程中，引入了一些小分子化合物，這些物質對發酵有抑制作用，統稱為抑制物。

利用木質纖維素為原料生產清潔能源有著極為廣闊的前景，也是數十年來生物化工技術領域研究的一個焦點，木質纖維素制清潔能源至少需要經過預處理、酶解以及發酵三步完成，其中預處理過程中產生的抑制物(如乙酸、呋喃甲醛和酚類物質等)嚴重抑制微生物生長和發酵進程，成為纖維素能源生產的主要技術瓶頸。目前主要通過水洗、物理、化學和生物等方法對預處理木質纖維素及其酶解液進行深度脫毒才能實現較好的發酵效果，但是，復雜的工藝、昂貴的設備投資、大量的水耗以及可發酵糖的損失等極大地降低了纖維素能源生產的經濟效益，從而制約了纖維素能源的工業化進程。

因此，研究一種簡易的方法，能顯著減小木質纖維素水解液中的各類抑制物對微生物發酵過程的抑制作用，大幅提升發酵速率，具有突出的意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種提高木質纖維素水解液發酵速率的方法，通過減小木質纖維素水解液中抑制物(乙酸、呋喃甲醛和酚類物質)對微生物發酵的抑制作用來實現，同時，本發明方法適用于可降解木質纖維素的任意菌株對木質纖維素水解液的發酵。

本發明的技術目的是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種提高木質纖維素水解液發酵速率的方法，包括如下步驟：

1)制備木質纖維素水解液，然后向木質纖維素水解液中加入生物質炭，混合均勻，得到混合溶液；所述混合溶液中生物質炭與木質纖維素水解液的質量/ 體積比為0.01％-5％；

2)向步驟1)所得混合溶液中加入發酵培養液，然后接種微生物，進行發酵。

優選的，步驟1)中，所述木質纖維素水解液的制備步驟如下：

a.將預處理的木質纖維生物質經過降解后得到水解漿液；

b.將步驟a所得水解漿液進行過濾，去除固體殘渣，得到木質纖維素水解液；

所述預處理為酸預處理、堿預處理、微生物預處理、離子液體預處理、有機溶劑預處理和水熱預處理中的至少一種；

所述木質纖維素的降解，是通過酸水解、堿水解、水熱自水解和酶水解中的至少一種水解方式實現的。

優選的，步驟a中，所述木質纖維生物質包括農作物秸稈、畜禽糞便、木材及其加工廢棄物中的至少一種。

優選的，所述木質纖維素為原生生物質原料中的木質素；

所述原生生物質原料包括樹木、農作物秸稈、農產品加工業副產品、畜禽糞便和能源作物中的至少一種；

所述樹木為軟木/硬木。