[发明专利]一种纤维素的生物降解方法

说明书

本发明涉及一种纤维素的生物降解方法，通过模拟自然条件下纤维素的分解过程，对现有发酵微生物进行预处理，再利用得到的处理后的纤维素降解菌对木质纤维素进行降解；本发明环境友好、操作方便、成本低廉、处理周期短。

技术领域

本发明属于生物降解技术领域，具体涉及一种纤维素的生物降解方法。

背景技术

当今世界经济发展高度依赖各种化石能源，如石油、煤炭和天然气等。化石燃料的过度消耗造成了过去几十年里严重的环境污染，引起了温室气体的大幅增加。而生物质资源是短期内可以提供可替代运输燃料的唯一适合和可再生的能源资源。将大量的纤维素类生物质转化为作为运输燃料的生物燃料提供了一个提高能源安全和降低温室气体排放的可行选择。与来源于几百万年前的植物和动物残骸的化石燃料不同，生物燃料来源于现有的植物，它们比化石燃料更为清洁，短周期内的种植和消耗使其吸收和释放出的二氧化碳相平衡。据相关报道，纤维素乙醇和其它生物质乙醇可以减少高达86%的温室气体排放。

玉米秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素这三种木质纤维素组成，其相互交织形成致密的网状结构，其中纤维素和半纤维素被木质素严密地包裹着，而木质素的结构非常顽固，其是具有芳香环的三维聚合物，非水溶性，分子量很大。这样，纤维素和半纤维素不易与纤维素酶接触，难以受到其作用，从而使木质纤维素生物质很难被降解。

自然界中存在着相当多的可以有效分解木质纤维素的细菌、真菌和放线菌等微生物，一般它们都同时和其它一些非木质纤维素分解微生物互生组成小型生态环境，各自发挥各自的优势，更好地分解木质纤维素。纤维素的彻底降解需要多种微生物之间的协同作用，如纤维素降解菌之间的相互作用以及其与非纤维素降解菌间的协同作用。因此，利用协同共生性微生物对纤维素类生物质进行预处理越来越受到关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境友好、操作方便、成本低廉、处理周期短的纤维素的生物降解方法。

本发明采用如下技术方案：

一种纤维素的生物降解方法，在对纤维素进行降解之前，首先对发酵微生物进行预处理。所述发酵微生物的预处理具体包括如下步骤：

（1）用玉米秸秆与猪粪、玉米秸秆与微生物催腐剂以及玉米秸秆、微生物催腐剂与猪粪，分别混合调制其C/N为20～25，含水量为80%；在24～26℃下堆积发酵一周；

（2）分别从三个堆体取1g样品各自接种于250mL PCS培养液中，在24～26℃下静止培养，浸入一条新华滤纸（1cm×6cm）作为外观指示，当其刚被分解断开，迅速将该培养液以5%（v/v）的接种量分别转接到新鲜PCS培养液中继续培养；

（3）分别在转接后的培养液中浸入一条新华滤纸（1cm×6cm）作为外观指示，当其刚被分解断开，迅速将该培养液以5%(v/v)的接种量分别转接到新鲜 PCS 培养液中继续培养；重复转接5～6次；

（4）分别检测三组培养液的pH，取pH为7～6.5的培养液和pH为7～7.5的培养液进行混合，对混合后的培养液重复步骤（3），得到纤维素降解菌。

上述纤维素的生物降解方法具体包括如下步骤：

（A）对发酵微生物进行预处理，得到纤维素降解菌；

（B）利用纤维素降解菌对木质纤维素进行降解处理。

其中，所述步骤（B）具体为，向1L PCS培养液中添加木质纤维素5g～40g，并按照5%的接种量向其中接种步骤（A）得到的纤维素降解菌，于25℃静置培养10～15天。

其中，所述步骤（B）中，所述木质纤维素为玉米秸秆或小麦秸秆。

本发明的有益效果在于：本发明模拟自然条件下纤维素的分解过程，对现有发酵微生物进行预处理，利用微生物之间的协同关系，提高了现有发酵微生物对玉米秸秆和小麦秸秆的降解效果。