[发明专利]一种利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种秸秆的处理方法，具体涉及一种利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷及其制备方法，属生物化学技术领域。

背景技术

秸秆作为地球上丰富的可再生资源，其成分主要是木质素、纤维素、半纤维素。木质素是由苯丙烷结构单元通过醚键和碳一碳键连接而成的具有三维空间结构的高分子芳香类聚合物，难以被酸水解，对酶的水解呈抗性，是公认的难降解物质。而木质素与半纤维素以共价键形式结合，将纤维素分子包埋在其中，形成一种天然屏障.使酶不易与纤维素分子接触.因此，秸秆的直接厌氧发酵由于难以脱除、破坏木质素，影响纤维素的转化效率，使其传统的发酵过程周期长、甲烷转化率低而难以推广应用。要解决这一问题，破坏木质素是关键。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足之处，提供一种利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷及其制备方法，利用白腐菌的降解木质素特性多应用于木材制浆、木质素废水处理、废物堆肥等好氧过程，而秸秆的发酵产甲烷是一个厌氧过程，把白腐菌用于秸秆发酵前的好氧预处理，以强化秸秆的发酵产甲烷，本发明利用白腐菌的良好的木质素降解效果对秸秆类生物质进行预处理以破坏其中的木质素结构，以期缩短厌氧发酵周期，提高甲烷转化效率，故对提高秸秆资源的生物转化率有十分重要的意义。

本发明是以如下技术方案实现的：一种利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷，其特征是：采用如下原材料：秸秆：取无髓的稻，去根及穗，风干后粉碎，过筛，截取能通过40目筛，但不能通过60目筛的细末；菌种：采用白腐菌典型菌种——黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)；培养基：葡萄糖10g，蛋白胨3g，酵母浸膏2g，微量元素70mL，琼脂20g，蒸馏水至1000mL，用盐酸将pH调节为4.5，于121℃下灭菌20min，微量元素混合液(g·L)：氨基乙酸0.5；马铃薯培养基：去皮马铃薯200g，切成块加水煮沸30min，再加葡萄糖200g，琼脂15～20g，蒸馏水至1000mL，用盐酸将pH调节为4.5。

一种制备如权利要求1所述的利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷的方法：其特征是：包括如下步骤：

(1)秸秆生物预处理：培养基上接种白腐菌，28℃培养一周后，使用直径为1am的打孔器打出3块，接种到100mL马铃薯培养基中，28℃、160r·min培养24h成为菌悬液，取菌悬液10mL分别加到90mL马铃薯培养基中，28℃、160r·min培养3d后与粉碎成2am长的稻草秸秆60g一起加入到反应器中加水定容至5L，调pH值为4.5，在恒温反应器中分别于室温和39℃下进行曝气处理；

(2)秸秆处理液作为菌源的连续序批式预处理方法39℃、10d预处理条件不变，按1/10的接种量将第一批秸秆生物预处理液转接到新的秸秆好氧发酵液中进行序批式处理，连续转接2次；

(3)发酵种泥的驯化：将15g稻草粉加入到600mL、接种生物量为13.1gSS·L的厌氧污泥中，并加入1g蔗糖和5mL的无机盐营养液，使C∶N∶P约为200∶5∶1，为保证反应系统处于无氧条件，用氮气吹脱后使用水封法于摇床中在(35~1)℃下进行驯化培养。

(4)厌氧发酵产甲烷：将驯化成熟的厌氧污泥以3000r·min离心，弃去上清液，加入清水进行厌氧发酵，即可产甲烷。

本发明的优点是：本发明利用白腐菌的良好的木质素降解效果对秸秆类生物质进行预处理以破坏其中的木质素结构，以期缩短厌氧发酵周期，提高甲烷转化效率，故对提高秸秆资源的生物转化率有十分重要的意义。

具体实施方式

实施例、

一种利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷，采用如下原材料：秸秆：取无髓的稻，去根及穗，风干后粉碎，过筛，截取能通过40目筛，但不能通过60目筛的细末；菌种：采用白腐菌典型菌种——黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)；培养基：葡萄糖10g，蛋白胨3g，酵母浸膏2g，微量元素70mL，琼脂20g，蒸馏水至1000mL，用盐酸将pH调节为4.5，于121℃下灭菌20min，微量元素混合液(g·L)：氨基乙酸0.5；马铃薯培养基：去皮马铃薯200g，切成块加水煮沸30min，再加葡萄糖200g，琼脂15～20g，蒸馏水至1000mL，用盐酸将pH调节为4.5。

一种制备如权利要求1所述的利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷的方法：包括如下步骤：