[发明专利]氯化铁与白腐菌联合预处理木质纤维素原料的方法

说明书

技术领域

本发明属于木质纤维素原料预处理技术领域，具体涉及一种氯化铁与白腐菌联合预处理木质纤维素原料的方法。

背景技术

随着石油、煤炭等不可再生资源大规模的开发利用，能源危机和环境问题正逐渐成为制约各国发展的关键所在。随着我国综合国力的不断增强，对石油、天然气等不可再生能源的需求必将越来越大，这无疑将会严重阻碍未来我国乃至全世界政治、经济以及文化的发展。在化石燃料大规模利用的同时，全球的气候也正面临着严峻的考验，臭氧层空洞、温室效应等问题日益突出。因此，从环保以及资源的可持续发展角度出发，开发新的可再生能源，如风能、太阳能、核能以及生物能源，正逐渐受到世界各国的青睐。目前全球约有 40 万种木质纤维素原料，其具有来源丰富、原料易得、价格便宜、可再生等优点。木质纤维素原料主要包括纤维素、半纤维素和木质素三部分，其中纤维素可经纤维素酶水解生成葡萄糖，并进一步发酵生产乳酸、乙醇等产品，半纤维素经半纤维素酶水解可生成半乳糖、阿拉伯糖、麦芽糖等，进一步可以转化为木糖醇、有机酸等工业产品，另外，木质素还可以用来生产草酸、抗凝血剂等，因此对木质纤维素原料进行综合利用，将能有效地缓解全球的经济危机和环境问题。

木质纤维素原料中，主要含有纤维素、半纤维素和木质素，其中纤维素的无定形区由半纤维素包围着，木质素则包围着结晶区。因此，要提高纤维素酶解还原糖得率，必须除去半纤维素和木质素的包裹作用。预处理的主要目的在于提高纤维素酶对纤维素原料的可及性，减少纤维素酶的无效吸附，降低结晶度，得到更高的还原糖等，因此，在木质纤维素被利用之前，需要经过前期的预处理阶段，才能更好的发酵产糖。

木质纤维素原料转化为工业产品主要存在以下两个问题：一是木质纤维素致密的空间结构和纤维素自身的结晶结构严重阻碍着纤维素酶的高效吸附；二是纤维素酶的酶解还原糖得率较低，且价格较贵，不利于工业化应用。现阶段，木质纤维素原料转化乳酸等产品的首要问题是可溶性发酵糖产率低和工艺成本过高，而其中水解糖化过程中原料的预处理是一重要步骤，所以高效低能耗的预处理工艺是木质纤维素原料大规模生产利用的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氯化铁与白腐菌联合预处理木质纤维素原料的方法。

为达上述目的，本发明采取的技术方案为：

氯化铁与白腐菌联合预处理木质纤维素原料的方法，步骤如下：

（1）、称取干燥木质纤维素原料，按固液比g/mL=1/20～1/10，添加浓度为0.1～0.5 mol/L的三氯化铁溶液，混匀后，在100～108℃下处理15～30min；

（2）、取经过步骤（1）三氯化铁处理后并洗至中性、干燥的木质纤维素原料，按照固液比g/ml=1/6～1/4加入蒸馏水，用无菌封口膜封口，121±5℃灭菌1h±30min，每kg混合液接种0.2～0.3g处于对数期的白腐菌，保持28±3℃条件下进行培养6～30天。

上述步骤优选如下：

（1）、称取干燥木质纤维素原料，按固液比g/mL=1/20，添加浓度为0.5 mol/L的三氯化铁溶液，混匀后，在100～108℃下处理30min；

（2）、取经过步骤（1）三氯化铁处理后并洗至中性、干燥的木质纤维素原料，按照固液比g/ml=1/5加入蒸馏水，用无菌封口膜封口，121℃灭菌1h，每kg混合液接种0.25g处于对数期的白腐菌，保持28℃条件下进行培养12天。

进一步优选，所述木质纤维素原料为玉米秸秆，所述白腐菌为黄孢原毛平革菌。

本发明先用三氯化铁处理木质纤维素原料再用白腐菌处理，还原糖的含量及周期有了明显的提高，处理后的木质纤维素原料产氢能力更强。

附图说明

图1为三氯化铁溶液处理前后原料的扫描电镜图。

图2为白腐菌处理40目玉米秸秆对还原糖含量的影响。

图3为白腐菌处理三氯化铁处理后40目玉米秸秆对还原糖含量的影响。

图4为白腐菌处理40目和经三氯化铁处理过40目玉米秸秆还原糖对比。

具体实施方式

氯化铁与白腐菌联合预处理木质纤维素原料的方法，步骤如下：

第一步，氯化铁处理：

1实验与材料

1.1原料

玉米秸秆采自河南农业大学机电工程学院实验园，自然风干下经粉碎机粉碎，经研究分析，过40目标准筛，75℃烘干至恒重。

1.2实验过程