[发明专利]青霉MJ51胞外液在溶解褐煤制备水溶性腐植酸中的应用

说明书

本发明提供了一种利用青霉MJ51胞外液溶解褐煤制备水溶性腐植酸的新方法。首先将褐煤粉碎过筛，采用青霉MJ51的无细胞培养液溶解褐煤，过滤收集滤液，得到含腐植酸的提取液。与传统强碱法提取出的腐植酸相比，该方法制备的水溶性腐植酸溶液pH为中性，氮含量较高，抗絮凝能力较强，含氧官能团含量较高，可作为水溶性腐植酸肥料直接使用。本发明工艺简单，效率高，提取腐植酸所用的生物溶剂对环境友好，腐植酸产品生理活性高，解决了传统工艺中的流程繁琐和环境污染问题，青霉MJ51胞外液提取褐煤中腐植酸为褐煤的高效利用和腐植酸产品在农业上的应用提供了一条新的途径，该制备方法具有很好的发展潜力。

技术领域

本发明涉及煤加工技术领域，尤其涉及青霉MJ51胞外液在溶解褐煤制备水溶性腐植酸中的应用。

背景技术

褐煤是一种煤化程度低、反应活性高的低阶煤。褐煤水分含量高、热值低，其直接燃烧效率低且污染环境，因此有必要开发经济上高效、环境上安全的褐煤利用新技术。目前，从褐煤中提取腐植酸是实现褐煤非燃料和高附加值转化利用的重要途径。

目前，已报道的从褐煤中提取腐植酸的方法有碱提取法、酸提取法、微生物溶解法和有机溶剂萃取法等，其中碱提取法是腐植酸提取的经典方法。腐植酸的羧基、酚羟基等酸性含氧功能团首先与碱类物质反应生成可溶性腐植酸盐，然后加酸调节pH＜2，固液分离，从而达到提纯、分离腐植酸的目的。然而该溶液直接使用则碱性较强，烘干后使用则消耗大量能量，而将该溶液用酸沉淀，水洗沉淀后再烘干，虽然可获得高纯度腐植酸，但工艺流程繁琐，消耗大量的酸，生产效率较低，且在提取腐植酸过程中所使用的这些强碱溶剂及有机溶剂并非为绿色环保溶剂，容易造成环境污染。此外，碱提取法制备得到的腐殖酸产物中含有的活性基团少，不利于盐碱地后续利用等缺点。针对这些情况，本专利发明了一种工艺简单，绿色环保的腐植酸提取工艺，即利用微生物胞外液代替强碱试剂提取褐煤中腐植酸。

据报道，微生物可以通过分泌碱性物质来溶解褐煤，从而促进褐煤中水溶性腐植酸的释放。相比常规碱提取法，褐煤经微生物溶解后，不仅水溶性腐植酸含量有所提高，而且腐植酸的结构也有所不同，主要表现为分子量和芳香缩合程度降低，氮含量提高，生物活性增强。不同的微生物如Penicillium sp.P6、Bacillus sp.Y7、StreptomycesfulvissimusK59等已被报道具有产生碱性次级代谢产物的能力，且该碱性物质在溶解褐煤产生高生理活性的腐植酸方面发挥重要作用。Bacillus sp.Y7分泌的耐高温碱性物质可在12d内溶解36.77％的褐煤(Jiang,F.,Li,Z.,Lv,Z.,Gao,T.,Yang,J.,Qin,Z.,Yuan,H.,2013.Thebiosolubilization of lignite by Bacillus sp.Y7 and characterization of thesoluble products.Fuel,103,639-645.)。Streptomycesfulvissimus K59也能产生碱性物质溶解褐煤，且褐煤经5N HNO₃预处理后，生物增溶效果最佳，增溶产物中腐植酸浓度最高，为原煤的15倍(Sobolczyk-Bednarek,J.,Choińska-Pulit,A.,W.,2021.Biosolubilization of low-rank coal by the newly isolated strainStreptomyces fulvissimus K59.Fuel,301,121082.)。

与细菌相比，真菌在溶解褐煤改变产物腐植酸的结构，提高腐植酸的生理活性方面发挥更强的作用。真菌中的青霉属具有产生物碱的能力，这种生物活性生物碱具有溶解褐煤的功能。已有研究证明，青霉属中的一些菌株能通过分泌碱性物质、表面活性剂、胞外酶来溶解褐煤(Achi,1994；Yuan et al.,2006)。现有技术公开了一株青霉MJ51，该青霉MJ51的培养物能够用于降解褐煤生产黄腐酸。但是目前没有关于青霉MJ51胞外液在溶解褐煤制备水溶性腐植酸中的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用青霉MJ51胞外液溶解褐煤制备水溶性腐植酸的新途径。