【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于马尾藻生物质纤维素资源化利用，涉及一种超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法。
技术介绍
1、近些年来，大规模马尾藻水华(也称为“金潮”)发生的频率明显增加，对当地生态系统、海带养殖、渔业、旅游业和本地生物多样性造成了巨大危害。入侵性马尾藻的高盐和重金属含量使其在食品添加剂中难以方便使用的同时也限制其肥料和饲料生产等工业应用。尽管存在许多障碍，但得益于其丰富的碳水化合物、蛋白质和脂质含量，马尾藻通过生物过程可以将马尾藻转化为生物燃料或其他高价值化合物。马尾藻所含纤维素可以被纤维素酶利用，其中纤维素酶是一组酶的总称，主要包括内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。纤维素酶依靠各酶之间的协同作用将纤维素最终转化为葡萄糖以供发酵菌发酵生物乙醇。原始马尾藻中纤维素含量并不高，因此需要通过预处理提高马尾藻中纤维素的含量，增加酶解葡萄糖产量，进而作用于乙醇的发酵。
2、目前，以生物燃料的预处理方法主要包括四类：化学方法、物理方法、物化结合法、生物法。其中化学方法主要包括稀酸、稀碱处理；物理方法主要包括超声波、微波；物化结合方法主要包括氨纤维爆破、水热预处理；生物学方法则包括真菌、细菌发酵等。这些方法在处理传统木质纤维素时具有不错的表现，但是仍然存在设备腐蚀，效率低，环境污染问题，而在处理海藻生物质时，许多方法工艺就更难以适用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中通过现有预处理方法提高马尾藻中纤维素的含量时效率低污染环境的问题，提供一种超声波联
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提出的一种超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，包括如下步骤：
4、将马尾藻粉末与水混合后，添加亚硫酸钠，得到分散溶液；
5、对分散溶液进行超声及振荡处理，待反应结束离心抽滤得到滤渣；
6、使用去离子水对滤渣进行抽滤至滤液为中性，烘干滤渣得到预处理马尾藻原料；
7、将预处理马尾藻原料放入缓冲液中，再加入催化剂进行反应，得到上清液葡萄糖，实现马尾藻生物质的预处理。
8、优选地，获取的马尾藻粉末烘干4h-8h，烘干温度为100℃-120℃，烘干后研磨后过筛；马尾藻粉末保存和运输温度为0℃-4℃。
9、优选地，马尾藻粉末与水的固液比为1：20-1：100，亚硫酸钠用量为0.02g-1g，亚硫酸钠浓度为0.1wt％-1.0wt％。
10、优选地，所述对分散溶液进行超声及振荡处理，具体为：在200w-400w的功率下超声处理20min-40min，超声温度为20℃-40℃。
11、优选地，超声处理结束后在摇床中对马尾藻继续进行处理，具体为：在40℃-60℃、150rpm-250rpm振荡1h-8h。
12、优选地，在进行离心处理时，离心机转速为5000rpm-8000rpm，离心时间为2min-4min。
13、优选地，所述将预处理马尾藻原料放入缓冲液中，缓冲液为柠檬酸钠缓冲液。
14、优选地，缓冲液浓度范围为0.05m/l-0.1m/l，缓冲液的ph值为4.5-5.0，缓冲液用量为50ml-100ml。
15、优选地，所述催化剂为纤维素酶，纤维素酶的用量为30fpu/g～60fpu/g；酶解时间24h～72h。
16、优选地，酶解在摇床中进行，温度范围在45℃-60℃，转速设定为100rpm-150rpm。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
18、本专利技术提出的一种超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，亚硫酸钠作为一种还原剂已被用于污水处理中消除有机污染物。在亚硫酸盐预处理过程中，亚硫酸盐基团攻击木质素的脂肪族侧链并取代羟基官能团，木质素大部分被磺化，并具有更高的亲水性，这有助于纤维素酶接近葡聚糖链，并由于减少无效结合和空间位阻而提高纤维素酶效率。使用超声波联合亚硫酸钠溶液预处理马尾藻生物质原料，超声波在生物质中传播时，会产生高强度的声波振动，这种振动会导致生物质颗粒之间的碰撞和摩擦，从而破碎细胞壁和纤维素结构，有利于亚硫酸盐基团攻击木质素的脂肪族侧链并取代羟基官能团。亚硫酸钠对生物质进行预处理可以在去除马尾藻生物质中木质素和半纤维素的同时使得生物质结构变得更加多孔松散、机械强度降低、增加纤维素酶的可及性。预处理的主要目标是减少纤维素的结晶度、分解半纤维素，以及去除木质素。这样一来，就可以通过纤维素分解酶的水解作用得到高浓度的可发酵糖。此外，酶解过程则选用缓冲液，因为其有更好的生物相容性，减少了体系对于酶的潜在毒性，同时作为有机酸，易于生物降解，对环境影响小。在室温下使用亚硫酸钠对马尾藻进行预处理，减少了传统酸碱预处理所带来的环境污染并获得了更多的纤维素保留率。因此，本专利技术提出的预处理马尾藻生物质的方法能够解决现有技术存在的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，获取的马尾藻粉末烘干4h-8h，烘干温度为100℃-120℃，烘干后研磨后过筛；马尾藻粉末保存和运输温度为0℃-4℃。
3.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，马尾藻粉末与水的固液比为1：20-1：100，亚硫酸钠用量为0.02g-1g，亚硫酸钠浓度为0.1wt％-1.0wt％。
4.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，所述对分散溶液进行超声及振荡处理，具体为：在200W-400W的功率下超声处理20min-40min，超声温度为20℃-40℃。
5.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，超声处理结束后在摇床中对马尾藻继续进行处理，具体为：在40℃-60℃、150rpm-250rpm振荡1h-8h。
6.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理
7.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，所述将预处理马尾藻原料放入缓冲液中，缓冲液为柠檬酸钠缓冲液。
8.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，缓冲液浓度范围为0.05M/L-0.1M/L，缓冲液的pH值为4.5-5.0，缓冲液用量为50mL-100mL。
9.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，所述催化剂为纤维素酶，纤维素酶的用量为30FPU/g～60FPU/g；酶解时间24h～72h。
10.根据权利要求9所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，酶解在摇床中进行，温度范围在45℃-60℃，转速设定为100rpm-150rpm。
...【技术特征摘要】
1.一种超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，获取的马尾藻粉末烘干4h-8h，烘干温度为100℃-120℃，烘干后研磨后过筛；马尾藻粉末保存和运输温度为0℃-4℃。
3.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，马尾藻粉末与水的固液比为1：20-1：100，亚硫酸钠用量为0.02g-1g，亚硫酸钠浓度为0.1wt％-1.0wt％。
4.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，所述对分散溶液进行超声及振荡处理，具体为：在200w-400w的功率下超声处理20min-40min，超声温度为20℃-40℃。
5.根据权利要求1所述的超声波联合亚硫酸钠预处理马尾藻生物质的方法，其特征在于，超声处理结束后在摇床中对马尾藻继续进行处理，具体为：在40℃-60℃、150rpm-250rpm振荡1...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺斌，郑旭磊，朱兴，王科尧，梁文婷，贾磊磊，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。