[发明专利]一种酸水解植物纤维制备生物燃料过程中抑制剂的降解方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酸水解植物纤维制备生物燃料过程中抑制剂的降解方法。

背景技术

由于陆地石油资源的逐渐枯竭和海洋石油的开采困难，人们致力于开发新能源。天然生物质废弃物资源丰富，具有价廉、可降解和减少生态环境污染等优点，因此利用天然的纤维素材料制备生物能源受到国家和社会的高度重视。天然的生物质废弃物主要包括农林生产的废弃物和剩余物，例如水稻、小麦等的秸秆、麸皮、甘蔗渣、木材边角料、芒草等，是地球上最丰富的可再生资源。我国的天然生物质资源十分丰富，可以大力发展生物能源。生物质废弃物的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素三种成分，纤维素经过酸处理和酶解生成葡萄糖等可发酵糖。

秸秆等天然生物质材料的稀酸处理水解工艺被认为是目前最容易实现商业化的生产工艺,国内外在该领域进行了大量和深入的研究。但到目前为止,国内外在用稀酸水解木质纤维素生产燃料方面还存在着一些问题未能解决,其中一个重要问题是稀酸水解木质纤维素时会产生糠醛及其衍生物，这些物质会抑制能源微生物发酵产生生物燃料。

木质纤维素由纤维素、半纤维素与木质素构成，天然植物秸秆中半纤维素占14-30%的比例，半纤维素经过酸水解工艺生成木糖为主的五碳糖。酸水解过程中水解温度在100^oC以上的高温高压状态进行，水解过程中部分五碳糖在酸催化下转化成糠醛和糠醛的衍生物，酸水解液成分复杂，包括糠醛、羟甲级糠醛、葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖等10余种成分，其中糠醛含量较低，约占水解液的3-9%，因此对于糠醛等抑制剂的回收成本较高、回收利用的价值较低。

目前降解糠醛及其衍生物的方法很多，主要有TiO₂催化超声降解糠醛、微电解-UASB组合工艺、微波氧化降解糠醛。这些工艺都存在成本高的缺点。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种经济、环保的酸水解植物纤维制备生物燃料过程中抑制剂的降解方法，可以加速生物质燃料工业化进程，同时避免了酸处理法制备生物燃料含糠醛等废水的处理费用。

技术方案：本发明所述酸水解植物纤维制备生物燃料过程中抑制剂的降解方法，包括如下步骤：

（1）将植物纤维用稀酸进行预处理，处理后溶液中含有糠醛及其衍生物的溶液，用碱调节PH值；

（2）将斜面培养的漆酶产生菌、纤维素酶产生菌同时接入液体发酵培养基中，进行混合发酵，发酵时加入甘蔗渣滓或秸秆作为诱导剂诱导产生纤维素酶和漆酶，离心收集发酵液，采用盐析和透析法获得漆酶-纤维素酶混合酶；

（3）将步骤（2）制得的漆酶-纤维素酶混合酶加入到步骤（1）的溶液中进行酶解，混合酶中的纤维素酶将植物纤维降解成可发酵的糖，混合酶中的漆酶将糠醛及其衍生物降解成无毒的物质。

在步骤（3）之后，将酵母等能源微生物接种至步骤（3）获得的糖液中，进行发酵制备生物乙醇和生物油脂等生物燃料。

步骤（1）中，所述稀酸的浓度为0.1-3%。

优选的，步骤（1）中，PH值为4.0-4.5，此时，漆酶-纤维素酶混合酶的酶解效果最佳。

本发明方法中，是采用对峙实验确定混合发酵菌株的。采用对峙实验，确定漆酶产生菌（平菇、秀珍菇、蟹香菇、木耳、双孢菇、杏鲍菇）与纤维素酶产生菌（里氏木霉、绿色木霉、康氏木霉、黑曲霉）混菌培养的生长规律和联合产酶规律，确定黑曲霉-平菇、康氏木霉-平菇组合可以在同一个生境中培养；所以，步骤（2）中，所述漆酶产生菌-纤维素酶产生菌组合为平菇-黑曲霉组合或平菇-康氏木霉组合。

步骤（2）中，所述盐析为采用硫酸铵盐析；所述透析为采用透析袋透析。

优选的，步骤（2）中，诱导剂的重量为混合液重量的2%，因为甘蔗渣滓和秸秆诱导纤维素酶和漆酶的效果都较好，因此诱导剂主要是甘蔗渣滓和秸秆。