[发明专利]一种利用菌群降解的玉米秸秆物理预处理发酵工艺

说明书

技术领域

本发明设计为农业固体废弃物综合利用技术领域，特别是是一种利用菌群降解的玉米秸秆物理预处理发酵工艺。

技术背景

近年来，随着人们对环境保护的日益关注，秸秆的处理与利用备受重视。无论在农业领域还是在能源工业领域，目前研究遇到的主要问题是秸秆的利用效率和环境污染与环境保护之间的矛盾问题。农业领域的秸秆还田虽然激活了土壤中纤维素降解菌群，使得土壤的纤维素酶活性明显提高，但污染环境效应明显。能源领域中纤维素酶的开发虽然能够提高秸秆的降解效率但是纤维素酶产量甚微，成本太高；纤维素乙醇、甲烷等能源物质的开发从某种程度上解决了能源短缺的问题，但是大量温室气体的排放也危害着全球气候。

目前，秸秆的利用主要适用于饲料和造纸行业，在造纸行业秸秆的预处理始终是难以攻克的难题，生物处理法效率低、成本高，化学处理法需要酸、碱，会有大量的剩余酸、碱的产生，增加处理成本，不达标排放会严重污染环境。如何降低预处理成本减少环境污染，是本发明的主要目的。本发明可以从根本上解决秸秆利用的环境和经济效益问题使二者有机的结合，形成一套物理预处理秸秆——生物降解秸秆的工艺体系。

本发明在已有研究的基础上对降解秸秆的微生物资源进行整合，利用本实验室已经驯化得到的能够高效降解秸秆的微生物菌群发酵处理恒温法预处理的玉米秸秆，使还原糖量及玉米秸秆的木质结构得到明显改变，具有一定的经济效益和环境效益。

发明内容

本发明的主要目的是针对上述存在问题，提供一种可降低预处理成本和减少环境污染的利用菌群降解的玉米秸秆物理预处理发酵工艺。

本发明的技术方案：

一种苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)(HM770098.1)，已于2011年12月7号保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为：CGMCC No.5542。

一种粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)(GQ856253.1)，已于2011年12月7号保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为：CGMCC No.5543。

一种蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)(JF833090.1)，已于2011年12月7号保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为：CGMCC No.5544。

一种纤维微杆菌(Cellulosimicrobium sp.0707K4-3)(HM222665.1)，已于2011年12月7号保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为：CGMCC No.5545。

一种利用所述菌群降解的玉米秸秆物理预处理发酵工艺，步骤如下：

1)将玉米秸秆粉碎过筛，粒径40目；

2)将粉碎后的玉米秸秆进行恒温预处理，恒温温度为80℃，恒温时间为120min；

3)将预处理后的玉米秸秆粉碎料加入菌群悬液进行发酵，菌群包括苏云金芽孢杆菌、粪产碱菌、蜡状芽孢杆菌和纤维微杆菌，菌群悬液为无菌生理盐水配制的菌群溶液。

所述加入菌群进行发酵的工艺条件：发酵温度为37℃，并连续恒温振荡发酵7天。

所述菌群中苏云金芽孢杆菌、粪产碱菌、蜡状芽孢杆菌和纤维微杆菌的数量比为1∶1∶1∶1，菌群悬液的浓度为5×10⁷个/mL。

本发明的优点是：本工艺对玉米秸秆进行恒温预处理，以处理前后纤维素含量的相对提升率、木质素和半纤维素的相对脱除率为指标，结合扫描电镜观察，得到最佳的预处理工艺条件组合为：80℃作用120min，预处理后经微生物发酵得到对5号菌群最优发酵温度37℃，恒温振荡7天。该工艺能够促使玉米秸秆的微生物降解，减少了化学预处理环节的环境污染，可广泛应用于降解玉米秸秆发酵、造纸等工业领域。

附图说明

图1为未预处理的玉米秸秆样品电镜扫描图。

图2为恒温加热80℃120min预处理后的玉米秸秆样品电镜扫描图。

图3为5号菌群发酵预处理后玉米秸秆电镜图片。

具体实施方式

实施例：

一种利用菌群降解的玉米秸秆物理预处理发酵工艺，步骤如下：

1)将玉米秸秆粉碎过筛，粒径40目；