[发明专利]利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及木质纤维素类原料生产乙醇领域，尤其是一种利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的方法和应用。

背景技术

利用秸秆生产酒精已经成为传统化石燃料能源的主要替代品，但由于秸秆中木质纤维素中生物聚合物相互交织紧密联系的结构特点，使其水解的效率很难提高。近年来，人们在在食用菌的生产过程中，发现糙皮侧耳可以在一定程度上可以降解秸秆中的木质素。在自然界中，杂色云芝是降解秸秆效率较高的菌株。

目前，乙醇作为安全、洁净的燃料及汽油添加剂已经备受关注，大力发展可替代传统汽油的新型燃料势在必行。而乙醇汽油就是一个很好的解决方案，传统的乙醇发酵工业主要以玉米、小麦等粮食淀粉或甘蔗汁为原料，但其原料成本高达总成本的40％。而中国地少人多的国情现状，也决定基于粮食为原料的乙醇大规模生产必将导致“与人畜争粮，与粮食争地”的不利局面。在我国利用甘蔗等糖料作物生产燃料乙醇也将受到土地资源和原料成本的限制而无法大规模推广。生物质是一种重要的可再生资源，利用生物质生产燃料乙醇是一种新的能源利用形式，环境污染小，是目前的研究热点。我国生物质原料丰富，其中玉米秸秆年产量高达7亿多吨，占生物质原料的35％。如果能将生物质资源转化为可利用的液体或气体燃料，将有力缓解人类所面临的资源危机、能源短缺及环境污染等一系列问题，具备很好的应用前景。

通过秸秆生产燃料乙醇的主要方法之一是通过微生物水解产糖然后利用酿酒微生物生产燃料乙醇。但由于秸秆中木质纤维素中生物聚合物相互交织紧密联系的结构特点，使其水解的效率很难提高。木质素中一般含有松柏醇、芥子醇和对香豆醇三种不同类型的苯基丙烷单体，它们随植物品种、植物年龄甚至细胞壁形态部位的不同而存在着不同的比例。由于这三类醇的共聚化产生不均匀的、无旋光性的、交叉键合、高度分散性及高度抗生物降解性的芳香高聚物，对绝大多数微生物的攻击均有抗性。因此，木质素的分解特别慢，而且在完整的木质组织中，木质素是以一种物理屏障存在的，它包围纤维素，成为外围基质，保护纤维素免遭微生物袭击和降解酶的进攻，其降解必须先于纤维素分解。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的方法和应用，通过利用微生物对秸秆进行预处理生产酒精，为秸秆生产酒精提供新的生产工艺方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的方法，包括以下步骤：

(1)将玉米秸秆粉碎后，过筛，置于干燥器中备用；

(2)玉米秸秆置三角瓶中，经高压灭菌后，接入杂色云芝与糙皮侧耳混合菌液、无菌无机盐以及石膏粉，最后加入无菌水，混匀后放入恒温培养箱中进行微生物培养，待培养完毕后，将玉米秸秆依次进行真空抽滤、清洗和烘干，得到预处理的玉米秸秆。

所述的利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的方法，步骤(2)中，反应体系的固液质量比例为1：5～50。

所述的利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的方法，步骤(2)中，反应体系的混合菌液接种量为10mL～100mL/L。

所述的利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的方法，步骤(2)中，混合菌液中杂色云芝与糙皮侧耳的混合质量比例为1:0.1～10。

所述的利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的方法，步骤(2)中，无机盐的种类为KH₂PO₄、MgSO₄、FeSO₄、CaCl₂之一种或两种以上，秸秆与无机盐的质量比例为10～150：1，秸秆与石膏粉的质量比例为50～200：1。

所述的利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的方法，步骤(2)中，微生物培养的温度为20℃～50℃，微生物培养的时间为7天～30天。

所述的利用微生物对玉米秸秆水解糖化预处理的应用，预处理的玉米秸秆在生物质燃料乙醇或生物质发酵工程中应用。

本发明的设计思想是：