[发明专利]一种从木质纤维素水解残渣中富集高质量木质素的方法

说明书

本发明公开了一种从木质纤维素水解残渣中富集高质量木质素的方法，包括以下步骤：(1)将接种物接种于木质纤维素生物炼制后的水解残渣中；(2)接种后将体系的pH值调节到7.0～8.0，再密封并通入氮气以排出空气，然后在厌氧环境下进行厌氧消化处理，得到聚糖含量低而木质素含量高的产物。本发明能选择性地分解木质纤维素水解残渣中难降解性的聚糖，并且保留木质素的完整性，在不修饰木质素结构和性质的前提下自然地富集木质素，最终得到聚糖含量低而木质素含量高的产物，使得可以回收木质素并转化为高值产品。

技术领域

本发明涉及木质素高值利用领域，具体为一种从木质纤维素水解残渣中富集高质量木质素的方法。

背景技术

木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生资源之一，对其进行能源化利用有助于缓解能源危机及温室气体排放等问题。近年来，通过生物炼制将木质纤维素转化为燃料、生物基产品和电能逐渐成为各国研究的热点。对于大多数木质纤维素的生物炼制，采用生物化学方法将其转化为生物燃料的同时会产生大量富含木质素的水解残渣(约占总量的25-35％)。目前这部分废渣通常被生物炼制厂用于发电和产热，利用价值很低。实际上，水解残渣中木质素含有的芳香化合物可以进一步升级为大宗和精细化学品、生物基材料以及生物燃料等高附加值的产品，从而降低整个生物炼制的成本。

木质素高值利用的关键之一是要获得高质量的木质素底物，即木质素纯度高且不含共价结合的糖类，提取过程对其化学修饰程度低且能保留天然木质素的主要化学官能团。然而木质纤维素生物炼制产生的水解残渣通常含有较高的难降解性糖、蛋白质、脂肪和灰分，难以满足高值利用对底物的要求。其次，木质素是由松柏醇、介子醇和香豆醇三种苯丙烷单体通过各种化学键连接形成的不规则多酚聚合物，并且还常以共价键的形式与多种糖类结合，也使得水解残渣的结构十分复杂和多样化。

目前，采用常规的分离技术能有效地去除蛋白质、灰分和脂肪等组分，但是缺乏既能将木质素与共价连接的糖分离，又不显著影响木质素天然结构的经济可行的提取方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从木质纤维素水解残渣中富集高质量木质素的方法，能选择性地分解木质纤维素水解残渣中难降解性的聚糖，并且保留木质素的完整性，在不修饰木质素结构和性质的前提下自然地富集木质素。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种从木质纤维素水解残渣中富集高质量木质素的方法，包括以下步骤：

(1)将接种物接种于木质纤维素生物炼制后的水解残渣中；

所述接种物中，按菌数份数计，含有如下菌种：

(2)接种后将体系的pH值调节到7.0～8.0，再密封并通入氮气以排出空气，然后在厌氧环境下进行厌氧消化处理，得到聚糖含量低而木质素含量高的产物。

本发明所述接种物中的菌种：

Gelria glutamica属于Gelria属，优选菌的编号DSM 14054或ATCC BAA-262；

Anaerobaculum thermoterrenum(热土厌氧棒菌)属于厌氧棒菌属，优选菌的编号为DSM 13490或ACM 5076。

Caldicoprobacter guelmensis属于Caldicoprobacter属，优选菌的编号为JCM17646或DSM 24605；

Bacillus thermocloaceae(热阴沟芽孢杆菌)属于芽孢杆菌属，优选菌的编号为DSM 5250、ATCC 49805或LMG 17772；

Tepidimicrobium ferriphilum属于Tepidimicrobium属，优选菌的编号为DSM16624或VKM B-2348；