[发明专利]物理-化学-生物预处理玉米秸秆的方法

说明书

本发明涉及一种物理‑化学‑生物预处理玉米秸秆的方法，玉米秸秆先进行粉碎物理处理，再进行稀碱化学处理，最后利用黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)和纤维素降解菌对玉米秸秆进行生物处理。本发明采用稀碱处理有助于木质素的去除，采用混菌发酵有助于充分降解玉米秸秆，提高其利用率，预处理后的秸秆接入产乙醇微生物生产乙醇，或接入饲料酵母生产蛋白饲料。本发明工艺较为简单，便于实施。

技术领域

本发明涉及秸秆的预处理方法，具体涉及一种物理-化学-生物预处理玉米秸秆的方法，属于生物化学技术领域。

背景技术

秸秆是一种非常丰富的可再生能源，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。其中木质素是一种高分子芳香族化合物，不能水解成糖，而纤维素和半纤维素都是潜在的可发酵糖的来源。将植物秸秆糖化（酶水解），转化为可发酵糖，通过微生物发酵生产燃料酒精、单细胞蛋白和有机酸被认为是利用植物秸秆的有效途径之一，但秸秆中纤维素、半纤维素和木质素互相交织在一起形成细胞壁结构，并把细胞黏合在一起，这种相互交织的结构决定了任何一类成分的降解必然会受到其它成分的制约，特别是木质素对纤维素的包覆作用。此外，纤维素大分子间通过大量的氢键连接在一起形成晶体结构的纤维束，这种特殊结构使得葡萄糖链有序且紧密的堆积，形成了高度结晶的结构。因此这些特点使许多纤维素分解菌降解秸秆效率低下。所以对秸秆进行有效预处理是秸秆资源化利用中最为重要的一个环节。常见的预处理方法为物理预处理(例如机械粉粹、研磨、蒸汽爆破、辐射处理、微波预处理、超声波预处理等) 、化学预处理(稀酸、稀碱、氨水等) 、生物预处理(复合菌剂、白腐真菌、酶等) 和组合预处理(如超声波与碱法联合预处理等)。由于各个处理方法都有一定缺陷，比如化学、 物理法处理有环境污染、 能耗高的问题，而生物法处理周期长，效率低。

发明内容

本发明的目的是：提供一种物理-化学-生物预处理玉米秸秆的方法，采用复合技术即物理、化学和生物方法混合使用，弥补各自的不足，发挥最大的效应。

本发明的技术解决方案是该预处理玉米秸秆的方法包括以下步骤：

（1）物理处理：玉米秸秆先通过粉碎机进行粉碎，粉碎后过40目筛；

（2）化学处理：用质量浓度1.0%的NaOH溶液处理粉碎后的玉米秸秆，固液比为1：10，100℃1h，过滤，滤渣水洗至中性，烘干至恒重，作为发酵底物；

（3）生物处理：先制备每10mL含 FeSO₄·7H₂O 0.0005g、MnSO₄·7H₂O 0.0016g、ZnSO₄·7H₂O 0.0014g、CoCl₂0.002g的微量元素混合液；其次制备营养溶液，营养溶液中各组分的质量百分比浓度是：(NH₄)₂SO₄ 1%，KH₂PO₄ 0.3%，MgSO₄ 0.05%，CaCl₂ 0.05%，其余是水；接着制备混合液，混合液由每100mL营养溶液中添加微量元素混合液1mL制得；向步骤（2）的发酵底物中依料液比为1:2.25加混合液，调节pH5.5，在121℃灭菌20min，得固态发酵培养基；将配制成菌浓度为10⁶ 个/mL的黄孢原毛平革菌孢子悬浮液以质量10%的接种量接入固态发酵培养基中，发酵10d；再以质量10%-14%的接种量接入10⁶ 个/mL的纤维素降解菌孢子悬浮液，28 ℃培养3-5 d后，得到预处理产物。