一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法技术

本发明专利技术提供一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法，首先对秸秆进行干燥粉碎，在固态发酵培养发酵物添加一定量的水、一定浓度的H2O2，调节pH值至5.5‑6.5，发酵6‑10h后，添加0.15％纤维素酶，调节pH值至5‑6，温度条件25‑35℃下，继续水解2‑3d，得到纤维素乙醇，最后再添加0.2％酵母，发酵温度为25‑35℃的条件下发酵2‑3d，进行乙醇发酵，得到一定浓度的乙醇溶液。本发明专利技术提供的一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法，利用酶催化降解过程，操作简单，糖转化率高，降解过程环保、无污染。与此同时，秸秆经过催化降解得到乙醇，也大大提高了秸秆的利用价值。

A method for preparing ethanol from straw by catalytic degradation of combined enzymes

【技术实现步骤摘要】
一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法
本专利技术涉及使用酶催化降解秸秆制备乙醇的方法，具体是一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法。
技术介绍
随着经济的进步和发展，近代社会对石油、天然气等等化石燃料的需求量持续增加。化石能源日益减少，且作为交通燃料液给环境带来的问题也日益凸显，如空气污染、能源供求不均衡等。近几年来，全球各个国家都在加快步伐研究可再生能源，在众多可再生能源中，生物能是唯一一种可以直接作为交通燃料的潜在资源，且其绿色可持续、清洁无污染等，被认为是发展前景最好的可替代燃料。纤维素乙醇，作为世界各国都在积极开发和研究的课题，有着无比重要的积极意义我国是粮食大国，随着粮食产量的持续增加，农作物秸秆的产量也在逐步高升，然而农作物秸秆作为一种珍贵的生物质资源，也是一种可稳定供应的清洁原料。秸秆中组成成为一般为35-50％纤维素、23-32％半纤维素和15-25％木质素和少量的提取物。在秸秆中，纤维素和半纤维素是主要的多糖，而木质素是一种异构的、交联三维聚合物，具有疏水性芳香族的聚合物，通过共价键包裹纤维素周围，保护纤维素和半纤维素免遭破坏。因此，在纤维素乙醇产业化的进程中，秸秆颗粒将具备一定的发展前景，值得研究和思考。传统处理秸秆制备乙醇的主要方法是通过物理和化学方法相结合，然而处理成本高，以及处理过程中也会伴随着废水废气的排放，造成对环境污染的问题。现有的技术有利用酶对植物秸秆进行降解处理的方法，但是采用单一酶，降解效率不高，乙醇得率低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法，不仅不会造成环境污染，而且降解效率高，糖转化率也高。本专利技术的技术方案为：本专利技术提供了一种组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法，包括以下步骤：(a)秸秆的预处理：将秸秆进行干燥处理，并粉碎过20-60目网筛，备用。(b)固态培养发酵物的制备：将种子培养基接种到固体发酵培养基中混合均匀，并在一定条件下发酵15-20d，得到固态培养发酵物A；(c)发酵物中木质素的水解：将固态培养发酵物加入一定量的水、H2O2，调节适当pH值，在特定的温度下水解一定的时间，得到水解产物B；(d)发酵水解后产物中纤维素的水解：将步骤(c)水解产物添加纤维素酶水解，在特定温度、pH值条件下进行水解一定时间,得到水解产物C，分析并测定纤维素水解后葡萄糖含量；(e)乙醇发酵：将步骤(d)水解后的样品添加一定量的酵母，进行进一步的发酵试验，分析乙醇含量，计算糖转化率；所述的方法，优选地，步骤(a)中，干燥条件为60-80℃，且秸秆水分小于2％；所述的方法，优选地，步骤(b)中，种子培养基为秸秆：水为1：(2～3)，灭菌；固体发酵培养基：秸秆：H2O2：水为1：(0.2-0.4)：(2-3)；发酵条件为：温度25-30℃，恒湿条件，发酵15-20d；所述的方法，优选地，步骤(c)中，固态培养发酵物：水：H2O2为1：20：0.05，水解温度为50-60℃，水解时间6-10h，H2O2的浓度为0.2μL/mL；所述的方法，优选地，步骤(d)中，纤维素酶添加量为0.1％-0.2％，pH值为5-6，水解时间为12-16h，水解温度为25-35℃；所述的方法，优选地，步骤(e)中，酵母添加量为0.1％-0.2％，发酵温度为25-35℃，发酵时间为2-3d；所述的方法，优选地，步骤(d)中，分析并测定纤维素水解后葡萄糖含量采用DNS法；步骤(e)中，测定乙醇的含量，采用气相色谱法；计算糖转化率如下：糖转转化＝m实/M理×100％其中，m实为乙醇产量，M理为发酵消耗的糖；有益效果：与现有的技术相比，本专利技术提供的对秸秆进行催化降解制备乙醇的方法，(1)酶催化降解过程操作简单，糖转化率高，降解过程环保、无污染；(2)本专利技术方法能够从秸秆催化降解过程得到乙醇，大大提高了秸秆的利用价值；具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但本专利技术所保护范围不限于此。实施例1秸秆的预处理：将秸秆进行65℃干燥处理，秸秆水分小于2％，并粉碎过20-60目网筛，备用。固态培养发酵物的制备：将灭菌后种子培养基(秸秆：水＝1：3)接种到固体发酵培养基(秸秆：H2O2：水＝1：0.3：2.5)混合均匀，在30℃、恒湿条件下发酵16d，得到固态发酵物A；固态发酵物中木质素的水解：5g固态培养发酵物加入100g水、0.3mLH2O2(0.2μL/mL)，调节pH值6，在50℃下水解6h，得到水解产物B；发酵水解后产物中纤维素的水解：取上步得到的水解产物B，添加0.15g的纤维素酶，同时调节pH值为5.1，水解温度为50℃，水解时间15h，得到水解产物纤维素乙醇C，并测定纤维素水解后葡萄糖含量；乙醇发酵：取上步得到的水解产物纤维素乙醇C，添加酵母0.2g，在30℃条件下发酵48h，后得到乙醇溶液D；糖转化率的测定：对得到的乙醇溶液D进行气相色谱进行测定，并计算糖转化率为65.2％实施例2秸秆的预处理：将秸秆进行65℃干燥处理，秸秆水分小于2％，并粉碎过20-60目网筛，备用。固态培养发酵物的制备：将灭菌后种子培养基(秸秆：水＝1：3)接种到固体发酵培养基(秸秆：H2O2：水＝1：0.3：2.5)混合均匀，在30℃、恒湿条件下发酵16d，得到固态发酵物A；固态发酵物中木质素的水解：5g固态培养发酵物加入100g水、0.2mLH2O2(0.2μL/mL)，调节pH值6，在50℃下水解6h，得到水解产物B；发酵水解后产物中纤维素的水解：取上步得到的水解产物B，添加0.15g的纤维素酶，同时调节pH值为5.1，水解温度为50℃，水解时间15h，得到水解产物纤维素乙醇C，并测定纤维素水解后葡萄糖含量；乙醇发酵：取上步得到的水解产物纤维素乙醇C，添加酵母0.2g，在30℃条件下发酵48h，后得到乙醇溶液D；糖转化率的测定：对得到的乙醇溶液D进行气相色谱进行测定，并计算糖转化率为62％；实施例3秸秆的预处理：将秸秆进行65℃干燥处理，秸秆水分小于2％，并粉碎过20-60目网筛，备用。固态培养发酵物的制备：将灭菌后种子培养基(秸秆：水＝1：3)接种到固体发酵培养基(秸秆：H2O2：水＝1：0.3：2.5)混合均匀，在30℃、恒湿条件下发酵16d，得到固态发酵物A；固态发酵物中木质素的水解：5g固态培养发酵物加入100g水、0.4mLH2O2(0.2μL/mL)，调节pH值6，在50℃下水解6h，得到水解产物B；发酵水解后产物中纤维素的水解：取上步得到的水解产物B，添加0.15g的纤维素酶，同时调节pH值为5.1，水解温度为50℃，水解时间15h，得到水解产物纤维素乙醇C，并测定纤维素水解后葡萄糖含量；乙醇发酵：取上步得到的水解产物纤维素乙醇C，添加酵母0.2g，在30℃条件下发酵48h，后得到乙醇溶液D；糖转化率的测定：对得到的乙醇溶液D进行气相色谱进行测定，并计算糖转化率为61％；通过对比实施例1、实施例2和实施例3，可以发现在整个催化剂降解过程中，H2O2的变化对于整个过程有着重要的影响，在0.4mL，0..2μL/mL的条件下，糖转化率最高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)秸秆的预处理：将秸秆进行干燥处理，并粉碎过20‑60目网筛，备用；(b)固态培养发酵物的制备：将种子培养基接种到固体发酵培养基中混合均匀，并在一定条件下发酵15‑20d，得到固态培养发酵物A；(c)发酵物中木质素的水解：将固态培养发酵物A加入一定量的水、一定浓度的H2O2，调节适当pH值，在特定的温度下水解一定的时间，得到水解产物B；(d)发酵水解后产物中纤维素的水解：将步骤(c)水解产物B添加纤维素酶水解，在特定温度、pH值条件下进行水解一定时间,得到水解产物C，分析并测定纤维素水解后葡萄糖含量；(e)乙醇发酵：将步骤(d)的水解产物C添加一定量的酵母，进行进一步的发酵试验，分析乙醇含量，计算糖转化率。

【技术特征摘要】
1.一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)秸秆的预处理：将秸秆进行干燥处理，并粉碎过20-60目网筛，备用；(b)固态培养发酵物的制备：将种子培养基接种到固体发酵培养基中混合均匀，并在一定条件下发酵15-20d，得到固态培养发酵物A；(c)发酵物中木质素的水解：将固态培养发酵物A加入一定量的水、一定浓度的H2O2，调节适当pH值，在特定的温度下水解一定的时间，得到水解产物B；(d)发酵水解后产物中纤维素的水解：将步骤(c)水解产物B添加纤维素酶水解，在特定温度、pH值条件下进行水解一定时间,得到水解产物C，分析并测定纤维素水解后葡萄糖含量；(e)乙醇发酵：将步骤(d)的水解产物C添加一定量的酵母，进行进一步的发酵试验，分析乙醇含量，计算糖转化率。2.根据权利要求1所述的一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法，其特征在于，步骤(a)中，干燥条件为60-80℃，秸秆水分小于2％。3.根据权利要求1所述的一种利用组合酶催化降解秸秆制备乙醇的方法，其特征在于，步骤(b)中，种子培...

【专利技术属性】
技术研发人员：史百鸣，张志才，
申请(专利权)人：江苏一鸣生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32