[发明专利]一种超低温与粉碎联合预处理花生壳作为生物制氢补充底物的方法

说明书

本发明公开一种超低温与粉碎联合预处理花生壳作为生物制氢补充底物的方法，其特征在于：将干燥的花生壳置于超低温环境下一段时间，取出后迅速采用物理方式将其粉碎；将以上处理后的花生壳同葡萄糖厌氧发酵培养基一起置于培养瓶内，充入氮气后，高温灭菌；将上述混合葡萄糖厌氧发酵培养基中接入已活化后的厌氧产氢菌种，置于适宜条件下，进行厌氧生物发酵产氢。本发明具有以下优势：(1)有助于花生壳的资源化，避免了传统处理方式对环境带来的环境问题；(2)有助于破坏其木质素保护层，提高纤维素的可接触面积，降低结晶度，进而提高其产氢效率；(3)提供了一种环境污染小、周期短、能耗小的纤维素类生物质预处理方法。

技术领域

本发明涉及生物化学领域，具体说属于农用废弃物资源化及微生物发酵制氢领域，是一种利用超低温冰冻与粉碎联合预处理花生壳作为生物制氢补充底物的方法。

背景技术

氢能作为一种清洁且高燃烧值的能源，具有广泛的应用前景。但是，自然界的氢气并不能作为有效的氢能来源而被利用。因此，开发经济高效的制氢方式成为亟须解决的问题之一。

生物发酵制氢技术作为新型的制氢技术，与传统制氢技术(如电解水、水煤气转化法等)相比具有能耗低、产物清洁等优势。但因其所需底物成本较高等问题，阻碍了其工业化进程。因此，廉价底物如农用废弃物、工业废水等的开发与利用逐渐成为了生物制氢技术的研究重点之一。

花生壳作为一种常见的纤维素类农用有机废弃物，常见的处理方式为焚烧及填埋，既带来了环境污染，也造成了资源浪费。因此，将花生壳进行预处理，并达到作为生物发酵制氢的底物的要求，将成为花生壳实现资源化的有效途径之一。

花生壳的主要成分为纤维素、半纤维素及木质素，其中易被微生物利用的纤维素、半纤维素被不易利用的木质素紧紧包围，导致纤维素类生物质不易被微生物所利用，限制其在生物制氢领域的大规模利用，因而需要对花生壳进行预处理，以破坏其结构，降低结晶度，增加纤维素的可接触表面积，以提高微生物对其的利用效率。

目前，常见的纤维素预处理方法有物理法、化学法、生物法等，其中，物理法如超声法、紫外法等，对环境污染小，但能耗大；化学法如酸处理、碱处理等，效果好，但易腐蚀设备及污染环境；生物法如白腐菌、褐腐菌等，无污染，但处理周期长。因此，亟需开发及改进对环境污染小、周期短、能耗小的纤维素类生物质预处理方法。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种利用超低温和粉碎联合预处理花生壳作为生物制氢补充底物的方法。

技术技术方案如下：

一种超低温与粉碎联合预处理花生壳作为生物制氢补充底物的方法，其特征在于：将干燥的花生壳置于超低温环境下一段时间，取出后迅速采用物理方式将其粉碎；将以上处理后的花生壳同葡萄糖厌氧发酵培养基一起置于培养瓶内，充入氮气后，高温灭菌；将上述混合葡萄糖厌氧发酵培养基中接入已活化后的厌氧产氢菌种，置于适宜条件下，进行厌氧生物发酵产氢。

具体步骤如下：

(1)花生壳经清水洗去表面灰尘后，至于烘箱内，在60℃条件下烘干至恒重；

(2)将烘干恒重的花生壳用塑料袋打包，直接置于-40℃至-80℃的超低温冰箱中，超低温冷冻24h-48h后，迅速取出置于植物粉碎机内，粉碎至颗粒大小为40-80目。

(3)在培养瓶中加入葡萄糖厌氧发酵培养基PYG及上述预处理后的花生壳，其中花生壳含量为20～100g/L-PYG，使用高纯氮气吹脱以排出氧气，并在121℃条件下灭菌15min后备用。

(4)将厌氧产氢菌种在35℃、130rpm条件下，在活化培养基中活化2-4天后，接种至上述已加入花生壳及培养基的培养瓶内，于在32-35℃，120-160rpm条件下进行厌氧产氢发酵2-3天。