[发明专利]热化学处理与微生物发酵和酶解联合降解和糖化农作物秸秆的新工艺

说明书

技术领域

本发明属于农作物秸秆处理技术领域，具体涉及一种热化学处理与微生物发酵和酶解联合降解和糖化农作物秸秆的新工艺。

背景技术

秸秆木质纤维素作为结构碳水化合物是自然界存在的数量巨大的可再生资源。然而，因缺乏有效的处理方法，大部分秸秆资源都作为废弃物被焚烧或埋置于农田。秸秆主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，通过微生物发酵和酶解能将纤维素和半纤维素转化成葡萄糖单体、乙醇、糠醛、动物饲料、能量和其它化学原料。但是木质素复杂的三维高分子网状芳香类聚合物阻碍纤维素酶接近纤维素聚合物。因此，怎样去分解木质素以提高纤维素聚合物酶解效率至关重要。

目前，“人畜争粮”矛盾日益激烈，特别是在世界人口迅速增长的今天，如何解决这个矛盾变得越来越重要。将秸秆中纤维素和半纤维素作为结构性碳水化合物转变成葡萄糖替代动物饲料中的能量原料是可行的。Chang等（2012）和Guo等（2013）报道玉米秸秆通过物理处理和微生物发酵可以转变成动物饲料，这将有助于解决畜牧生产中饲料短缺问题。

关于木质素裂解和提高秸秆实用性的方法很多，比如酸、碱、蒸汽爆破和有机溶剂处理已经用于秸秆以提高酶解效率。通常高浓度化学处理（强酸、强碱）效果优于低浓化学处理（弱酸、弱碱）。但是秸秆作为动物饲料开发，高浓度化学处理不仅会损害动物的健康，还因需要大量的水冲洗处理产物，造成了环境污染和成本增加。前人报道了关于酸和碱处理秸秆生产乙醇的研究并取得显著成就，但是因化学离子（Na⁺,Ca²⁺和Cl^-）超出动物营养标准不适用于饲料生产。二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺和1,3-二甲基-2-咪唑烷酮等有机溶剂可作为共溶剂来处理秸秆，但是这些处理因有毒有害化学物质加入对动物健康有害。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种热化学处理与微生物发酵和酶解联合降解和糖化农作物秸秆的新工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热化学处理与酶解联合降解和糖化农作物秸秆的新工艺，其包括如下步骤：

1）将粉碎过的农作物秸秆与浸泡液按固液比1g：9－13ml混合后，于70－90℃保温处理6－18h，保温处理结束后添加浸泡液体积3%的双氧水于50℃保持6－18h，取出，烘干；所述浸泡液为含有氢氧化钠的石灰上清液，氢氧化钠用量为农作物秸秆重量的2%，石灰为农作物秸秆重量的5－15%；

2）以5g秸秆添加100ml蒸馏水计，将步骤1）所得秸秆转入到蒸馏水中，然后加入纤维素酶20－60FPU/g秸秆和木聚糖酶300－600U/g秸秆，调整pH至4－5，然后于在45－50℃摇床酶解24－48h，酶解结束后100℃处理30min以终止酶解反应，酶解产物烘干，粉碎，即得。

一种热化学处理与微生物发酵联合降解和糖化农作物秸秆的新工艺，其包括如下步骤：

1）将粉碎过的农作物秸秆与浸泡液按固液比1g：9－13ml混合后，于70－90℃保温处理6－18h，保温处理结束后添加浸泡液体积3%的双氧水于50℃保持6－18h，取出，烘干；所述浸泡液为含有氢氧化钠的石灰上清液，氢氧化钠用量为农作物秸秆重量的2%，石灰用量为农作物秸秆重量的5－15%；

2）取5g步骤1）所得秸秆，加入10mL、1×10⁶－1×10⁷CFU/ml康宁木霉孢子悬浮液，28－32℃发酵培养5－7天.，发酵培养产物烘干，粉碎，即得。

较好的，一种热化学处理与微生物发酵和酶解联合降解和糖化农作物秸秆的新工艺，其包括如下步骤：

1）将粉碎过的农作物秸秆与浸泡液按固液比1g：9－13ml混合后，于70－90℃保温处理6－18h，保温处理结束后添加浸泡液体积3%的双氧水于50℃保持6－18h，取出，烘干；所述浸泡液为含有氢氧化钠的石灰上清液，氢氧化钠用量为农作物秸秆重量的2%，石灰用量为农作物秸秆重量的5－15%；

2）取5g步骤1）所得秸秆，加入10mL、1×10⁶－1×10⁷CFU/ml康宁木霉孢子悬浮液，28－32℃发酵培养5－7天.，发酵培养产物烘干，粉碎；