[发明专利]一种几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球在脱除呋喃醛类胁迫因子中的应用

说明书

本发明公开了一种几丁质纳米纤维‑壳聚糖复合凝胶微球在脱除呋喃醛类胁迫因子中的应用。其中，所述呋喃醛类胁迫因子为糠醛和/或5‑羟甲基糠醛。本发明中几丁质纳米纤维与壳聚糖复合凝胶微球制备简单，不需要特殊或昂贵的设备与试剂，同时，复合凝胶微球吸附呋喃醛类胁迫因子效率高，且经复合凝胶微球处理后的水解液用于微生物生长或发酵时，微生物代谢性能明显增强。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球在脱除呋喃醛类胁迫因子中的应用。

背景技术

木质纤维素是地球上储量最为丰富的可再生资源，也是唯一的可再生有机碳资源。木质纤维素的高效利用对缓解全球能源危机、减少温室效应和环境污染，实现人类社会的绿色可持续发展具有重要意义。木质纤维素一般由纤维素、半纤维素和木质素组成，它们通过共价键或非共价键相互结合。但由于其结构的复杂性，必须经过一系列预处理过程才能被微生物高效利用。预处理过程能脱除其中的木质素，水解半纤维素，同时降低纤维素结晶度使原料结构疏松，从而提高纤维素酶的酶解效率。与此同时，预处理会导致木质纤维原料发生一系列复杂的理化反应，不可避免地生成呋喃醛等结构多样的胁迫因子，严重阻碍了微生物的生长和后续发酵过程。

为了去除木质纤维素水解产物中的胁迫因子，研究者开发了多种物理、化学和生物方法。物理法是直接去除水解液中的有毒物质，而化学法和生物法在于将有毒物质转化为无毒物质。脱除胁迫因子的步骤不可避免地增加了生物炼制成本，使工艺过程更加复杂，同时还会导致部分可发酵糖的损失，所以该步骤必须工艺简单、成本低、能够特异性去除目标胁迫因子同时对可发酵糖含量影响不大。因此，本发明提供了一种几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球在脱除呋喃醛类胁迫因子中的应用。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种几丁质纳米纤维(PD-NCh)/壳聚糖(CS)复合凝胶微球在脱除呋喃醛类胁迫因子中的应用。

发明思路：几丁质是一类来源于蟹壳、虾壳、硅藻、鱿鱼顶骨、管虫等废弃生物质的天然多糖，其脱乙酰基产物称之为壳聚糖，二者区别在于C2位上的官能团不同，几丁质和壳聚糖在C2位上分别被一个乙酰氨基和氨基所取代。本发明利用价格低廉的富含几丁质的废弃蟹壳为原料，通过简单工艺制备几丁质纳米纤维与壳聚糖复合凝胶微球，并将其应用于脱除木质纤维素水解液中的呋喃醛类胁迫因子，从而增强后续微生物在预处理水解液中的生长和代谢性能。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球在木质纤维素水解液中脱除呋喃醛类胁迫因子中的应用。

其中，所述呋喃醛类胁迫因子为糠醛和/或5-羟甲基糠醛。

优选地，所述几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球在木质纤维素水解液中脱除呋喃醛类胁迫因子和乙酸。

具体地，将所述几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球加入到木质纤维素水解液中，孵育；优选地，所述孵育的温度为15-60℃，优选为25-45℃；优选地，所述孵育的转速为0-300rpm，优选为50-200rpm；优选地，所述孵育的时间为0-12h。

其中，所述木质纤维素水解液包括但不限于甘蔗渣水解液。

其中，所述木质纤维素水解液经几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球处理后，加入微生物，培养；优选地，所述木质纤维素水解液经几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球处理后，加入微生物和微生物生长所需的碳源以外的营养物质，培养。

其中，所述微生物为恶臭假单胞菌。

其中，所述微生物按照0.5％-3.5％的体积比接种到经几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球处理后的木质纤维素水解液；优选地，所述微生物按照2％的体积比接种到经几丁质纳米纤维-壳聚糖复合凝胶微球处理后的木质纤维素水解液。