[发明专利]一种增强黄孢原毛平革菌固态发酵中木质素降解的技术

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程领域，特指用过氧化氢预处理未经高温、高压处理的秸秆，增强黄孢原毛平革菌固态发酵秸秆木质素降解，抑制纤维素降解的技术。

背景技术

能源是经济和社会发展的重要物质基础。工业革命以来，世界化石能源资源消耗迅速，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展受到严重威胁。上世纪70年代以来，可持续发展思想逐步成为国际社会共识，可再生能源开发利用受到世界各国高度重视，许多国家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的可再生能源发展目标，制定了鼓励可再生能源发展的法律和政策，可再生能源得到迅速发展。目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，但人均能源消费水平还很低。随着经济和社会的不断发展，我国能源需求将持续增长。增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境、促进经济和社会的可持续发展，是我国经济和社会发展的一项重大战略任务。可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面已发挥了重要作用。其中生物质能的开发是可再生能源的一个重要方面。而以纤维质原料发酵生产燃料乙醇或其他生物燃料是生物质能开发的一个重要方面。然而纤维质原料中存在含量仅次于纤维素含量的木质素，它以晶体形式包裹在纤维素周围，保护纤维素不容易被微生物或酶制剂降解，因此以纤维质原料发酵生产生物燃料的存在的最主要的问题是如何破坏纤维质原料中的木质素。

目前破坏秸秆中木质素的主要方法有蒸汽汽爆预处理、硫酸预处理、氢氧化钠预处理、氨水预处理和生物预处理等5种方法。这些方法普遍由于投资大、成本高、二次污染等问题，而难以工业化生产。近年来利用生物降解秸秆木质素的专利及论文已有大量的报道如专利（申请号/专利号:200810064332）介绍了强化白腐真菌分泌锰过氧化物酶方法，此方法比现有的白腐真菌发酵锰过氧化物酶的方法提前了三天，发酵周期缩短了一半，酶产量高于900U/L；专利（申请号：200680022879）目标是增加白腐担子菌生产胞外漆酶和锰过氧化物酶的产量，并降低成本，此方法相对于现有培养技术，可使漆酶和锰过氧化物酶产量显著增加；专利（申请号：200910079781）介绍了另一种锰过氧化物酶产生菌——哈茨木霉，该菌可在短期内（4-5天）形成大量分生孢子，其形成分生孢子的速度比黄孢原毛平革菌快约一周时间，且产孢子能力可以达到黄孢原毛平革菌的10倍，而黄孢原毛平革菌则是担子菌中生长和产孢子能力较强的菌种；专利（申请号：200610109413）的目的在于克服目前白腐真菌降解木质素的不足之处，而提供一种新型的降解木质素的微生物菌剂以及利用上述菌剂降解木质纤维素的方法。

但是这些专利技术都有一个共性问题就是生物在降解木质素时，如何控制纤维素的降解，因为纤维素是生物发酵乙醇的主要原料，只有在生物预处理过程中控制纤维素的降解才能提高生物乙醇、丁醇等燃料的得率。

本发明人经过深入的研究，摸索出一种以秸秆为主要原料，通过黄孢原毛平革菌固体培养降解秸秆中木质素的方法。该方法与过去的方法不同之处在于所使用的菌种黄孢原毛平革菌菌种，采用秸秆作为主要原料，通过固态发酵降解秸秆中木质素，同时控制纤维素的降解。

发明内容

本发明一个目的是提供了一种以黄孢原毛平革菌为菌种，通过固态发酵降解秸秆木质素的同时控制纤维素的降解技术，采用此技术发酵秸秆所得到的发酵物用于发酵生物燃料，如乙醇和丁醇，可以极大的提高生物燃料的得率。

一种增强黄孢原毛平革菌固态发酵中木质素降解的技术，以黄孢原毛平革菌为出发菌株，发酵秸秆原料，进行试管扩大培养、液体摇瓶培养、一级种子培养和固体发酵培养，得到含有锰过氧化物酶的黄孢原毛平革菌固体发酵物。

本发明所用的菌种是黄孢原毛平革菌任何一种菌种（Phanerochaete chrysosporium），如中国普通微生物菌种保藏管理中心（CCGMC）、中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC)、中国工业微生物菌种保藏管理中心 (CICC)、中国医学微生物菌种保藏管理中心(CMCC)、国家兽医微生物菌种保藏中心 (CVCC)和抗生素菌种保藏管理中心等等保藏的菌种。

本发明所使用的原料是任意一种秸秆，如玉米秸秆、稻草秸秆、麦秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆等等所有含有木质素的农作物秸秆，秸秆首先经过粉碎，过20～100目的筛。