本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種稀酸法制備生物質(zhì)燃料工藝中糠醛的降解方法，包括：（1）將植物纖維用稀酸進行預(yù)處理，產(chǎn)生的植物纖維、糠醛及其衍生物的混合物，用堿調(diào)節(jié)pH值，然后采用纖維素酶進行酶解，產(chǎn)生可發(fā)酵的糖；（2）將斜面培養(yǎng)的糠醛降解菌接入液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)、離心收集細胞沉淀；（3）向步驟（1）的稀酸-纖維素酶酶解糖液中添加無機鹽配置成培養(yǎng)基，將步驟（2）的得到的糠醛降解菌與釀酒酵母一起接種到（1）所述的培養(yǎng)基中進行發(fā)酵，在發(fā)酵制備生物質(zhì)燃料的同時降解糠醛。本發(fā)明專利技術(shù)提供的一種方法糠醛等抑制劑降解效率高、成本低，綠色環(huán)保，適于大規(guī)模應(yīng)用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及。
技術(shù)介紹
目前石油等化石資源的逐漸枯竭，利用可再生資源生產(chǎn)生物能源的研究越來越受到國內(nèi)外研究者的關(guān)注。纖維素是地球上最豐富的可再生資源，具有價廉、可降解和減少生態(tài)環(huán)境污染等優(yōu)點，因此用木質(zhì)纖維素生產(chǎn)生物燃料替代石油燃料，對社會經(jīng)濟的可持續(xù) 發(fā)展具有重要的意義。在以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)生物燃料的研究開發(fā)領(lǐng)域中，木質(zhì)纖維素的稀酸水解被人為是最容易實現(xiàn)商業(yè)化的生產(chǎn)工藝，國內(nèi)外在該領(lǐng)域進行了大量和深入的研究。但到目前為止，國內(nèi)外在用稀酸水解木質(zhì)纖維素生產(chǎn)燃料方面還存在著一些問題未能解決，其中一個重要問題是稀酸水解木質(zhì)纖維素時會產(chǎn)生糠醛及其衍生物，這些物質(zhì)會抑制微生物發(fā)酵產(chǎn)生生物燃料。木質(zhì)纖維素由纖維素、半纖維素與木質(zhì)素構(gòu)成，天然植物秸桿中半纖維素占14-30%的比例，半纖維素經(jīng)過酸水解工藝生成木糖為主的五碳糖。酸水解過程中水解溫度在100°C以上的高溫高壓狀態(tài)進行，水解過程中部分五碳糖在酸催化下轉(zhuǎn)化成糠醛和糠醛的衍生物，酸水解液成分復(fù)雜，包括糠醛、羥甲級糠醛、葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖等10余種成分，其中糠醛含量較低，一般占水解液的3-9%，因此回收成本較高、回收利用的價值較低。目前降解糠醛及其衍生物的方法很多，主要有漆酶處理降解糠醛類物質(zhì)、TiO2催化超聲降解糠醛、微電解-UASB組合工藝、微波氧化降解糠醛。這些工藝都存在成本高的缺點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的本專利技術(shù)的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種經(jīng)濟、環(huán)保的稀酸法制備生物質(zhì)燃料工藝中糠醛的降解方法，可以避免含糠醛廢水的處理費用，減少生物質(zhì)燃料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，加速生物質(zhì)燃料工業(yè)化進程。技術(shù)方案本專利技術(shù)所述稀酸法制備生物質(zhì)燃料工藝中糠醛的降解方法，包括如下步驟 (1)將植物纖維用稀酸進行預(yù)處理，產(chǎn)生的植物纖維、糠醛及其衍生物的混合物，用堿調(diào)節(jié)PH值，然后采用纖維素酶進行酶解，產(chǎn)生可發(fā)酵的糖； (2)將斜面培養(yǎng)的糠醛降解菌接入糠醛降解菌液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)、離心收集細胞沉淀，并對細胞進行處理；所述糠醛降解菌液體培養(yǎng)基的成分為0. 15g酵母膏，I. 55 gK2HPO4, O. 85 g NaH2HPO4 · 2H20, 2. O g (NH4)2SO4, O. I g MgCl2 · 6H20, 10 mg EDTA, 2mg ZnS04 · 7H20，I mg CaCl2 · 2H20，5 mg FeSO4 · 7H20，0. 2 mg Na2MoO4 · 2H20，0. 2 mgCuSO4 · 5H20，0. 4 mg CoCl2 · 6H20，and I mg MnCl2 · 2H20，并且調(diào)節(jié) pH 為 5· 0 ;所述糠醛降解菌為貪銅菌； (3)向步驟(I)的稀酸-纖維素酶酶解糖液中添加無機鹽和生長因子配制成液體培養(yǎng)基(成分同糠醛降解菌液體培養(yǎng)基)，將步驟(2)的得到的糠醛降解菌與釀酒酵母按照1:2-5的重量比，同時接種到所述的培養(yǎng)基中進行混合發(fā)酵，在發(fā)酵制備生物質(zhì)燃料的同時降解糠醛。由于貪銅菌生長較慢，利用葡萄糖等生物質(zhì)降解糖的效率低，而釀酒酵母等能源微生物的生長較快，利用糖類能力強。因此，本專利技術(shù)采用貪銅菌與釀酒酵母等能源微生物進行混菌發(fā)酵。一邊降解糠醛等抑制劑一邊高效發(fā)酵制備生物質(zhì)燃料。優(yōu)選的，步驟(I)中，pH值為4. 8-5. 0，此時纖維素酶的酶解效果最好。對離心收集的糠醛降解菌細胞可以是游離細胞也可以是固定化的細胞，步驟(2)中，細胞處理方式為用液體培養(yǎng)基進行懸浮或者對細胞進行固定化。雖然固定化和游離的細胞均可用于后續(xù)工藝，但是固定化的細胞在長時間處理效果好，主要是因為固定化細胞·比較穩(wěn)定，對于糠醛的毒害死亡較少，而且可以回收再利用，所以比較優(yōu)選的處理方式為對細胞進行固定化。所述細胞固定化為采用海藻酸鈉和聚乙烯醇試劑對糠醛降解菌細胞進行固定化。有益效果1、本專利技術(shù)方法采用微生物降解對生物質(zhì)燃料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的糠醛進行降解，微生物降解糠醛不會產(chǎn)生新的污染物，具有經(jīng)濟、簡捷，環(huán)保的優(yōu)點，適于大規(guī)模應(yīng)用；2、本專利技術(shù)方法針對稀酸處理產(chǎn)生糠醛類抑制劑的缺點，利用糠醛降解菌(貪銅菌)可以高效降解糠醛類衍生物，而較少利用木質(zhì)纖維素降解產(chǎn)生的糖的優(yōu)勢，本專利技術(shù)采用貪銅菌與釀酒酵母等能源微生物進行混菌發(fā)酵，一邊降解糠醛等抑制劑一邊發(fā)酵制備生物質(zhì)燃料。具體實施例方式下面對本專利技術(shù)技術(shù)方案進行詳細說明，但是本專利技術(shù)的保護范圍不局限于所述實施例。實施例I稀硫酸處理甘蔗渣制備生物乙醇過程除糠醛 步驟如下 (1)稀硫酸預(yù)處理甘蔗渣與酶解在121°c條件下，用O.5%稀硫酸進行預(yù)處理100g/L的甘蔗渣3h，處理后物料中含有約5% (w/v)的糠醛及其衍生物，處理后用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至4. 8 (纖維素酶最佳酶解條件)，采用里氏木霉來源的纖維素酶進行酶解48h產(chǎn)生可發(fā)酵的糖； (2)糠醒降解菌(貪銅菌Cupriavidus如si細胞的準(zhǔn)備將斜面培養(yǎng)的貪銅菌Cupriavidus basilensis ACCC02582接入液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)36h, 5000r/min離心收集細胞沉淀。細胞固定化采用海藻酸鈉和聚乙烯醇試劑對貪銅菌細胞進行固定化，稱量海藻酸鈉和聚乙烯醇加入IOOml蒸餾水，100°C水浴溶解，配成不同的混合載體，然后在各個載體中分別加入Ig濕貪銅菌細胞(菌體由活化培養(yǎng)基發(fā)酵36h后離心得到)，混勻；稱取3g的無水氯化鈣分別加入到IOOml的飽和硼酸溶液中，制備成交聯(lián)劑，再將混有貪銅菌細胞的載體用Iml注射器勻速滴入交聯(lián)劑中。(3)共發(fā)酵制備生物質(zhì)燃料在步驟(I)的稀酸-纖維素酶酶解液中添加無機鹽等成分配置成培養(yǎng)基，終濃度分別為O. 15g酵母膏，I. 55 g K2HPO4, O. 85 g NaH2HPO4 · 2H20,2. O g (NH4)2SO4, O. I g MgCl2 ·6Η20, 10 mg EDTA, 2 mg ZnS04 ·7Η20, I mg CaCl2 ·2Η20,5mg FeSO4 ·7Η20, 0. 2 mg Na2MoO4 · 2H20, 0. 2 mg CuSO4 · 5H20, 0. 4 mg CoCl2 *6H20, andI mg MnCl2 · 2H20,并且調(diào)節(jié)pH為5. 0。將貪銅菌游離細胞或固定化細胞(0. 5%，v/v%)與釀酒酵母(2%，v/v%)同時接種在上述步驟得到的糖液中，進行混合發(fā)酵。結(jié)果表明，經(jīng)過混合發(fā)酵48h，游離的貪銅菌細胞與釀酒酵母混合發(fā)酵液中糠醛降解率90. 5% ;固定化貪銅菌細胞與釀酒酵母混合發(fā)酵液中糠醛降解率99. 3%。實施例2稀硫酸處理玉米秸桿制備生物柴油過程除糠醛 步驟如下 (1)稀硫酸預(yù)處理秸桿與酶解在121°C條件下，用O.8%稀硫酸進行預(yù)處理100g/L的 玉米秸桿2h，處理后物料中含有約8% (w/v)的糠醛及其衍生物，處理后用10% (w/v)的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至4. 8 (纖維素酶最佳酶解條件)，采用綠色木霉來源的纖維素酶進行酶解48h產(chǎn)生可發(fā)酵的糖； (2)糠醒降解菌(貪銅菌Cupriavidus如si細胞的準(zhǔn)備將斜面培養(yǎng)的貪銅菌Cupriavidus basilensis ACCC02582接入液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種稀酸法制備生物質(zhì)燃料工藝中糠醛的降解方法，其特征在于包括如下步驟：（1）將植物纖維用稀酸進行預(yù)處理，產(chǎn)生的植物纖維、糠醛及其衍生物的混合物，用堿調(diào)節(jié)pH值，然后采用纖維素酶進行酶解，產(chǎn)生可發(fā)酵的糖；（2）將斜面培養(yǎng)的糠醛降解菌接入糠醛降解菌液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)、離心收集細胞沉淀，并對細胞進行處理；（3）向步驟（1）的稀酸？纖維素酶酶解糖液中添加無機鹽和生長因子配置成培養(yǎng)基，將步驟（2）的得到的糠醛降解菌與釀酒酵母按照1:2～5的重量比一起接種到所述的培養(yǎng)基中進行發(fā)酵，在發(fā)酵制備生物質(zhì)燃料的同時降解糠醛。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李強，季更生，李泰瑩，費娟娟，谷緒頂，
申請(專利權(quán))人：江蘇科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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