[发明专利]一种促进嗜蛋白产乙酸菌生成乙酸的方法

说明书

一种促进嗜蛋白产乙酸菌生成乙酸的方法，在嗜蛋白产乙酸菌液中加入辅助材料，在光照条件下控制反应条件，提高以蛋白质为碳源的嗜蛋白产乙酸菌产乙酸量。所述辅助材料是能够在光照条件下产生活性物质促进微生物代谢的同时将CO₂还原转化为乙酸的材料。所述辅助材料是性能优良且结构稳定的光催化半导体材料。所述光催化半导体材料可以是介孔状氮化碳或硫化镉纳米粒子。所述反应条件包括：所述辅助材料的浓度，运行的温度以及反应时间。本发明能有效提高嗜蛋白产乙酸菌生产乙酸量，降低化学合成乙酸对环境的污染，减少厌氧发酵中温室气体CO₂的排放，对环境保护及资源化利用有很大的影响。本发明可应用于蛋白质废水及其它工业废水的处理。

技术领域

本发明属于环境保护以及资源化技术领域，涉及促进嗜蛋白产乙酸菌厌氧发酵产乙酸的方法。

背景技术

乙酸(CH₃COOH)是一种重要的化工原料，也是生活中常见的调味剂和清洗剂，应用广泛，具有较高经济价值。传统获得乙酸的方法主要为化工合成，即利用有机物通过化学方法合成乙酸，其中，75％的工业用途乙酸是通过甲醇的羰基化制备而成，往往含有重金属、苯类物质等其他杂质，纯度较低，并且合成过程会对环境造成负担。另一种生产乙酸的方法即通过微生物(产乙酸菌)厌氧发酵生成，厌氧微生物将复杂有机物转化为乙酸，生成的乙酸纯度高，环保可靠性强。因此，利用产乙酸菌厌氧发酵生产乙酸技术引起广泛关注。

复杂有机物厌氧发酵过程主要包括4个阶段：(1)水解阶段。在此阶段，发酵液中大分子有机物在水解酶的作用下，被分解成水溶性的简单有机物，如碳水化合物水解为简单的糖类，蛋白质水解为氨基酸，脂质水解为各种低级脂肪酸和甘油；(2)酸化阶段。在酸化阶段，水溶性的水解产物简单小分子有机物转化为挥发性脂肪酸、醇、醛、二氧化碳和氢气；(3) 产氢产乙酸阶段。在此阶段，酸化产物(丙酸、丁酸、戊酸等脂肪酸和醇类等)及氢气和CO₂被产氢产乙酸菌转化为乙酸；(4)产甲烷阶段。在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。乙酸的产生量与前三阶段的控制密切相关，其中，水解酸化阶段速率较慢，被认为是厌氧发酵产酸的限速阶段，因此通过添加一些物质或者能源来加快微生物对有机物质的水解速率，能有效提高整个反应的产酸速率。

众所周知，复杂有机物厌氧发酵过程也是一个电子和能量的交换过程，微生物导电纤毛和细胞色素在其中起着关键作用。有机物厌氧生物发酵过程中，如果能够添加某种物质代替微生物的导电纤毛和细胞色素进行电子和能量的交换，无疑将极大程度提高有机物厌氧发酵过程的效率。此外，光催化作用对厌氧发酵产乙酸也有一定影响，紫外光或者可见光为光源，可激发一些半导体材料产生活性物质，从而提高微生物代谢作用。然而，目前有关利用硫化镉或氮化碳在光照条件下促进以蛋白质为碳源的嗜蛋白产乙酸菌厌氧发酵生产乙酸的研究尚鲜有报导。该技术的难点在于在有机物厌氧发酵体系中选择可以代替导电纤毛和细胞色素的作用，并能够在光照条件下激发产生活性物质促进微生物代谢的同时将CO₂还原转化为乙酸的材料，从而提高微生物发酵效果。例如，当光线照射时，硫化镉纳米粒子被激发后会释放电子，并进入产乙酸菌体内将CO₂还原为一种常见的生物合成中间体(乙酰辅酶A)，最终转化为乙酸，从而提高乙酸的产量。

发明内容

针对现有技术中的不足，结合近期的实验室发现，本发明目的是提出一种提高嗜蛋白产乙酸菌产乙酸的方法，减少厌氧发酵中温室气体CO₂排放。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

在产乙酸菌液中投加具有一定的导电性能及良好的光吸收能力，并能够在光照条件下产生活性物质促进微生物代谢的同时将CO₂还原转化为乙酸的辅助材料，以及控制添加材料后产酸的条件，促进嗜蛋白产乙酸菌生成乙酸。