[发明专利]一种去除汽爆秸秆水洗液发酵抑制物的方法

说明书

技术领域

本方法属于生物质预处理领域，特别涉及一种去除汽爆秸秆水洗液发酵抑制物的方法。

背景技术

秸秆是地球上最丰富的可再生资源，以中国为例年产秸秆近7亿吨，将秸秆转化为生物基能源，生物基材料，生物基化学品，不仅有助于解决人类面临的能源环境问题，也有助于增加农民收入，实现现代化农业。秸秆是由纤维素，木质素，半纤维素三种主要成分组成的复杂化合物。纤维素是有葡萄糖组成的线性复合物，不仅可以作为重要的碳源也可以作为造纸原料等。木质素是复杂的、非晶性、三维网状化合物，被认为是工业上唯一能从可再生资源中获取的芳香族化合物。木质素有很好的分散性、阻燃性、热稳定性，在工业、农业、医药方面具有广泛的应用前景。但目前的生物质高值化利用过程中半纤维素往往作为副产物，只是简单的加以利用，或者作为废弃物而丢弃，造成严重的资源浪费和环境污染。因此，实现半纤维素的高值化利用具有重要意义。

半纤维素是一种由不同类型单糖组成的杂多糖，自然界中半纤维素含量仅次于纤维素，是构成植物细胞壁结构的第二大碳水化合物。组成半纤维素的单糖主要有五碳糖如木糖，阿拉伯糖，鼠李糖,岩澡糖等和六碳糖如半乳糖，甘露糖和葡萄糖等,有的还含有酸性多糖如半乳糖酸酸和葡糖醛酸等。其中木糖是主要的结构成分，木糖可以作为重要的五碳糖，为微生物生长提供重要的碳源。目前常用的从秸秆中分离半纤维素的方法包括稀酸水解法，和汽爆法。其中低压无污染蒸汽爆破是集物理撕裂、化学催化于一体的，有效的、低成本的预处理技术。经过汽爆预处理后，秸秆半纤维素转化为木糖、低聚木糖，存在于水洗夜中而得到分离。上述水洗夜含有丰富的木糖和低聚木糖，可作为发酵碳源供微生物生长利用。但汽爆水洗液中含有少量糠醛、5-羟甲基糠醛，甲酸、乙酸及水溶性木质素小分子化合物，这类化合物的存在抑制了微生物的生长，阻碍了汽爆水洗液的进一步利用，因此如何脱除汽爆水洗液中的上述抑制物是半纤维素高质化利用的前提。

目前常用的脱出汽爆水洗液的方法包括膨润土吸附法（CN201210230821.5），膜过滤法等（CN201110121160.8），但上述几种脱毒方法都尤其不足，因此有必要进一步探索新的水洗夜脱毒工艺。漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，具有较高的氧化还原电势，作用底物广泛，可以氧化降解酚型木质素结构单元、催化氧化多种酚和芳胺类化合物，在染料脱色，废水处理和生物修复等领域具有较广泛的应用前景。作为主要的木质纤维素氧化酶，漆酶在木质素氧化降解，氧化改性等方面同样发挥着重要作用。

本发明提出利用减压蒸馏的方式脱除汽爆秸秆水洗液中糠醛，5羟甲基糠醛，甲酸，乙酸等挥发性发酵抑制物，同时获得高浓度的糖液作为发酵碳源，利用木质素降解酶氧化脱除汽爆秸秆水洗夜中的水溶性木质素，最终得到了低抑制物浓度的糖溶液。本发明解决了汽爆秸秆水洗液利用过程中发酵抑制物浓度过高不利于微生物生长的问题，为秸秆高值化利用提供了新的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种去除汽爆秸秆水洗液发酵抑制物的方法，和难挥发性水溶性木质素抑制物的方法。即汽爆秸秆水洗液减压蒸馏浓缩脱除挥发性发酵抑制物；向浓缩后的汽爆秸秆水洗液中加入漆酶酶液，氧化脱除难挥发性水溶性木质素抑制物，作用后得到酶法脱毒处理的汽爆秸秆水洗液。

一种去除汽爆秸秆水洗液发酵抑制物的方法的技术方案如下：

（1）将汽爆秸秆水洗液减压蒸馏；

（2）蒸馏后的汽爆秸秆水洗液中加入木质素降解酶，加入比例为每毫升汽爆秸秆水洗液加入木质素降解酶2～30U，木质素降解酶处理的条件为，pH值为3～8，反应温度为20～60℃，反应氧压为0～0.6MPa，时间为3～24h，得到经木质素降解酶处理后的汽爆秸秆水洗液。

步骤（1）中汽爆秸秆水洗液为稻草秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆经过0.8MPa～2MPa汽爆处理后，以1～15倍的水，50～80℃水洗15～60min所的溶液。

步骤（1）减压蒸馏条件40～80℃。

步骤（2）木质素降解酶包括漆酶，锰过氧化物酶，木质素氧化酶之一或三种酶的任意组合。

一种去除汽爆秸秆水洗发酵抑制物的方法，其具有如下优点：

（1）脱毒过程中无外源化学物质加入，是真正的绿色无污染催化过程。

（2）同时得到了高浓度糖液，以利于发酵。

（3）脱毒成本较低，设备简单，便于操作。

具体实施方式

实施例1