一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法技术

一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，涉及玉米秸秆发酵领域，尤其涉及一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法。是要解决现有利用热纤梭菌进行秸秆产糖的方法为湿式厌氧发酵，存在占地大、发酵后产生沼液对环境污染的问题。方法：一、以膨化玉米秸秆作为发酵底物；二、将发酵底物灭菌，在厌氧培养箱中向灭菌后的发酵底物中接种热纤梭菌种子液，进行厌氧发酵。本发明专利技术用于发酵玉米秸秆产糖。本发明专利技术用于发酵玉米秸秆产糖。本发明专利技术用于发酵玉米秸秆产糖。

【技术实现步骤摘要】
一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法


[0001]本专利技术涉及玉米秸秆发酵领域，尤其涉及一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法。

技术介绍

[0002]木质纤维素主要包括农业固体废物、花草树木以及一些经济作物等，是自然界中一类分布范围最广，数量巨大且能够再生的生物质。这些生物质如果处理不当不仅会造成资源的浪费还会严重污染环境。因此，合理转化和利用这些生物质资源，对于经济开发和建设环境友好型社会具有重要意义。
[0003]目前报道的利用热纤梭菌进行秸秆产糖的方法多是湿式厌氧发酵(即底物浓度低于10％)，原因是湿式厌氧发酵的产糖效果更好。但湿式厌氧发酵存在能耗高、占地大、需要大量添加水来调节，发酵后产生沼液对环境污染等不足。

技术实现思路

[0004]本专利技术是要解决现有利用热纤梭菌进行秸秆产糖的方法为湿式厌氧发酵，存在占地大、发酵后产生沼液对环境污染的问题，提供一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法。
[0005]本专利技术利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，包括以下步骤：
[0006]一、以膨化玉米秸秆作为发酵底物，发酵底物的总固体浓度为15％
‑
25％；
[0007]二、将发酵底物灭菌，在厌氧培养箱中向灭菌后的发酵底物中接种热纤梭菌种子液，进行厌氧发酵，发酵温度为50
‑
65℃，发酵时间为5
‑
20天。
[0008]所述热纤梭菌为热纤梭菌(Clostridium thermocellum)FC811，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2021年12月23日，保藏编号为CGMCC No：40026。
[0009]进一步的，所述膨化玉米秸秆的制备方法为：
[0010]采用秸秆膨化机对新鲜玉米秸秆进行处理，至玉米秸秆粒径为1～3cm，然后对膨化玉米秸秆进行干燥，至总固体浓度为15％
‑
25％。
[0011]进一步的，所述发酵底物的灭菌方法为：
[0012]将发酵底物装进湿热耐高温灭菌袋中，排进袋中的空气，121℃灭菌20
‑
30min。
[0013]进一步的，热纤梭菌种子液的接种量为10％。
[0014]进一步的，所述热纤梭菌种子液的浓度为108‑
109个/mL。
[0015]进一步的，所述热纤梭菌种子液的制备方法为：
[0016]将培养基加入厌氧培养瓶中，同时用氮气吹脱，直到溶液保持无色，然后将厌氧培养瓶密封，置于121℃，灭菌20min；
[0017]用注射器吸取热纤梭菌FC811菌液接种于灭菌的厌氧培养瓶中，接种量为9％
‑
11％，于130rpm水浴恒温振荡培养，培养温度为60℃，培养时间为6d，pH 7.0。
[0018]进一步的，所示培养基配方为：NaCl 1.0g/L、NH4Cl 1.0g/L、K2HPO
4 1.5g/L、KH2PO
4 3.5g/L、MgCl
2 0.5g/L、KCl 0.2g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨2g/L、半胱氨酸0.6g/L、微量元素5ml/L、维生素0.5ml/L、0.1％(w/v)刃天青0.2g/L、微晶纤维素5g/L、蒸馏水1000ml，pH值调至7。
[0019]所述微量元素配方：氯化亚铁1.5g/L，氯化锌70.0mg/L，硼酸6.0mg/L，四水氯化锰0.1g/L，二水氯化铜2.0mg/L，六水氯化钴0.19g/L，六水氯化镍24.0mg/L，一水钼酸钠36.0mg/L，钨酸钠15.0mg/L，五水硒酸钠15.0mg/L，蒸馏水1000ml。
[0020]所述维生素配方：硫辛酸50.0mg/L，生物素20.0mg/L，烟酸0.35g/L，盐酸硫胺素5.0mg/L，对氨基苯甲酸50.0mg/L，叶酸20.0mg/L，泛酸钙50.0mg/L，维生素B12 1.0mg/L，盐酸吡哆醇100.0mg/L，蒸馏水1000mg/L，pH值调至6.8
‑
7.0。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术以膨化玉米秸秆作为发酵底物，接种热纤梭菌FC811进行干式厌氧发酵，与湿式厌氧发酵相比，具有耗能低、占地小、负荷高等优点，且在发酵前期，基本无需添加水来调节，发酵后，产生的沼液少，对环境污染小，发酵后的沼渣还能用做有机肥利用。
[0023]经热纤梭菌FC811强化处理后，玉米秸秆表面出现许多腐蚀槽、孔和裂纹，结构变得松散起来，其木质素被破坏，纤维素和半纤维被释放出来，加快后续玉米秸秆的糖化。
[0024]经热纤梭菌FC811强化处理后的玉米秸秆发生了一定程度的降解，在发酵15天后玉米秸秆的失重率达到了最大值，为32.21％。
[0025]经过热纤梭菌FC811处理后的膨化玉米秸秆，其结晶度指数先上升后下降，说明热纤梭菌能够破坏膨化玉米秸秆的结构，导致秸秆被有效糖化，为后续秸秆发酵产气奠定基础。
[0026]本专利技术的热纤梭菌FC811能够在干式厌氧发酵产生大量的可溶性糖，产糖效果十分突出。热纤梭菌FC811通过强化玉米秸秆，产生大量的可溶性糖。热纤梭菌FC811在强化玉米秸秆发酵过程中，在第15d总累积可溶性糖量达到最大值，为167.99mg/g秸秆。
[0027]本专利技术方法为玉米秸秆的糖化使用赋予更高的价值。
附图说明
[0028]图1为未经热纤梭菌FC811处理的玉米秸秆表面形态；
[0029]图2实施例1经热纤梭菌FC811强化处理5天后玉米秸秆表面形态；
[0030]图3为实施例2经热纤梭菌FC811强化处理10天后玉米秸秆表面形态；
[0031]图4为实施例3经热纤梭菌FC811强化处理15天后玉米秸秆表面形态；
[0032]图5为经热纤梭菌强化后玉米秸秆在不同时间段内干式厌氧发酵过程中的失重率变化；
[0033]图6为热纤梭菌强化处理不同时间段内干式厌氧发酵过程中的结晶度图谱；
[0034]图7为热纤梭菌强化处理不同时间段内干式厌氧发酵过程中的傅里叶变换红外光谱图；
[0035]图8为热纤梭菌强化处理不同时间下膨化玉米秸秆产糖情况。
具体实施方式
[0036]本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
[0037]具体实施方式一：本实施方式利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，包括以下步骤：
[0038]一、以膨化玉米秸秆作为发酵底物，发酵底物的总固体浓度为15％
‑
25％；
[0039]二、将发酵底物灭菌，在厌氧培养箱中向灭菌后的发酵底物中接种热纤梭菌种子液，进行厌氧发酵，发酵温度为50
‑
65℃，发酵时间为5
‑
20天。
[0040]所述热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，其特征在于该方法包括以下步骤：一、以膨化玉米秸秆作为发酵底物，发酵底物的总固体浓度为15％
‑
25％；二、将发酵底物灭菌，在厌氧培养箱中向灭菌后的发酵底物中接种热纤梭菌种子液，进行厌氧发酵，发酵温度为50
‑
65℃，发酵时间为5
‑
20天；所述热纤梭菌为热纤梭菌(Clostridium thermocellum)FC811，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2021年12月23日，保藏编号为CGMCC No：40026。2.根据权利要求1所述的一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，其特征在于步骤一所述膨化玉米秸秆的制备方法为：采用秸秆膨化机对新鲜玉米秸秆进行处理，至玉米秸秆粒径为1～3cm，然后对膨化玉米秸秆进行干燥，至总固体浓度为15％
‑
25％。3.根据权利要求1所述的一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，其特征在于步骤二所述发酵底物的灭菌方法为：将发酵底物装进湿热耐高温灭菌袋中，排进袋中的空气，121℃灭菌20
‑
30min。4.根据权利要求1所述的一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，其特征在于步骤二所述热纤梭菌种子液的接种量为10％。5.根据权利要求1所述的一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，其特征在于步骤二所述热纤梭菌种子液的浓度为108‑
109个/mL。6.根据权利要求1所述的一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，其特征在于步骤二所述热纤梭菌种子液的制备方法为：将培养基加入厌氧培养瓶中，同时用...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐诚蛟，赵培超，李春艳，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：