【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农作物废弃物利用，具体涉及一种利用秸秆制备混合糖的方法。
技术介绍
1、我国是以农业生产为主的农业大国，自然界秸秆数量大，每年约产生7亿吨，常规的秸秆填埋或直接焚烧的处理处置方式，带来了严重的环境污染和生物质资源的浪费，利用微生物将秸秆酶解高效糖化，然后制备生物质燃料以及生物化工材料基质是一种秸秆的绿色环保、再利用的有效方法。
2、如专利cn109112172b公开的一种微生物酶解糖化秸秆的方法，这种微生物酶解秸秆糖化技术提高了秸秆的利用价值，减少秸秆的废弃和浪费，但用碱和双氧水对秸秆原料预处理，虽然能够去除大量木质素和蒲甘露聚糖，缺会产生糠醛、5-羟甲基糠醛等对微生物发酵以及纤维素酶活有抑制作用的毒性物质，糖化效果不佳。
3、专利cn107418943b公开的从秸秆中提取纤维素酶生产诱导剂的方法及其在秸秆糖化中的应用，其采用机械、热水对秸秆进行预处理，存在不能彻底破坏木质素结构和纤维素结晶结构，木质素结构不仅会影响酶的活性、降低酶的催化效率，还会造成发酵阶段的纤维素利用率下降，糖化效果变差。
4、专利cn100999739b公开的蒸汽爆破与碱性双氧水氧化耦合处理秸秆的方法，其采用蒸汽爆破、碱性双氧水氧化对秸秆进行预处理，存在蒸汽压力强度大，产生单糖，单糖在高蒸汽压强下易裂解糠醛等毒性物质。
5、综上，如何克服以上缺点，开发一种对微生物以及酶影响最低，同时纤维素利用率高、糖化效果优异的微生物酶解秸秆糖化方法是目前亟需解决的问题。
技术实现思
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用秸秆制备混合糖的方法，具体是在低蒸汽爆破压强下对秸秆进行处理，使秸秆中的半纤维素和木质素部分降解、分离，同时因蒸汽爆破强度低释放的单糖不会醛化产生糠醛等毒性物质。汽爆秸秆浸泡于盐、碱、非离子表面活性剂、水配制成的混合溶液中，在盐、碱、非离子表面活性剂的相互配合作用下，盐、碱浸入秸秆组织内部，经预冷冻、冷冻干燥，纤维素和半纤维素、木质素分离，不仅提高了预处理秸秆中纤维素和半纤维素含量，还减少了糠醛等毒性物质的产生、提高了酶活性以及还原糖产量。
2、为实现上述目的，采取如下技术方案：
3、一种利用秸秆制备混合糖的方法，包括如下步骤：
4、1)预处理：将秸秆进行蒸汽爆破，待汽爆秸秆冷却后，将其浸泡于含有盐、碱、非离子表面活性剂的混合水溶液中，预冷冻、冷冻干燥，洗涤，烘干、灭菌得预处理秸秆，备用；
5、2)平板培养：将里氏木霉接种于平板培养基上，待绿色绒状孢子布满整个平板后向培养皿中加超纯水，刮下孢子，得孢子液，备用；所述平板培养基包括40-50g/l的预处理秸秆；
6、3)种子罐培养：将孢子液接种至种子罐培养基上进行培养，得种子液，备用；
7、4)发酵罐发酵糖化：将种子液接种到发酵培养基上，进行发酵培养，升温，酶解糖化，得混合糖；所述发酵培养基包括30-50g/l的预处理秸秆。
8、步骤1)中，所述秸秆含水量20-35wt％；所述蒸汽爆破压强为0.5-0.8mpa，维压时间5-10min；所述混合水溶液中，盐、碱、非离子表面活性剂的质量浓度分别为3-6wt％、1-3wt％、0.01-0.02wt％；所述汽爆秸秆和混合溶液的质量体积比为1g:2.5-3ml；所述冷却为冷却至室温。
9、步骤1)中，所述盐选自氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种及以上的组合；所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的组合；所述非离子表面活性剂选自吐温-20、吐温-60、吐温-80中的一种或两种及以上的组合，优选为吐温-80。
10、步骤1)中，所述混合溶液温度为20-30℃，浸泡时间为0.5-1h。所述预冷冻参数为-20℃至-30℃预冷冻1-2h，铺盘厚度3-5cm，所述冷冻干燥参数为真空度为50-80pa，冷阱温度为-30℃至-40℃，升华温度60-70℃，时间8-10h。所述热水洗涤为用水洗涤至ph为中性且无氯离子检出。所述灭菌为在温度110-125℃下处理10-30min。所述秸秆选自小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、芦苇秸秆、木薯秸秆中的一种或两种及以上的组合。
11、步骤2)中，所述平板培养基包括40-50g/l预处理秸秆、15-25g/l无水葡萄糖，15-25g/l大量元素营养盐浓缩液，0.1-0.3g/l微量元素浓缩液，1-1.5/l玉米浆，15-25g/l吐温-80，20-25g/l琼脂。所述大量元素营养盐浓缩液包括：25-35g/l kh2po4，40-50g/l(nh4)2so4，50-55g/l mgso4。所述微量元素浓缩液包括：15-25g/l feso4·7h2o，15-25g/lmnso4·h2o，15-25g/l znso4·7h2o，20-30g/l cocl2·6h2o。所述平板培养基接种量为1×105-1×106个/100ml。所述培养的条件为温度30℃、湿度60％、培养7d。所述平板培养基通过包括如下步骤的方法配制：取预处理秸秆、无水葡萄糖，大量元素营养盐浓缩液，微量元素浓缩液，玉米浆，吐温-80，琼脂混合均匀，加水定容，ph调为4.8-5.0，灭菌，冷却至35-40℃得混合液体，加入抗生素混合均匀，冷却凝固得平板培养基。
12、步骤3)中，所述种子罐培养基包括10-12g/l葡萄糖，15-25g/l大量元素营养盐浓缩液，0.1-0.3g/l微量元素浓缩液，1-1.5g/l玉米浆。所述大量元素营养盐浓缩液包括：所述大量元素营养盐浓缩液包括：25-35g/l kh2po4，40-50g/l(nh4)2so4，50-55g/l mgso4。所述微量元素浓缩液包括：15-25g/l feso4·7h2o，15-25g/l mnso4·h2o，15-25g/l znso4·7h2o，20-30g/l cocl2·6h2o。所述种子罐培养基接种量为孢子浓度为1×109-1×1010个/l。所述培养的条件为温度20-30℃、搅拌转速180 -200rpm、通气量1-1.5vvm、培养20-24h，培养20-24h后，检测od值为6.0-7.0得种子液，进行下一步发酵罐发酵糖化，期间通过流加1-2mol/l的naoh溶液控制培养基ph为4.8-5.0。所述种子罐培养基通过包括如下步骤的方法配制：取葡萄糖，大量元素营养盐浓缩液，微量元素浓缩液，玉米浆混合均匀，加水定容，ph调为4.8-5.0，灭菌，冷却。
13、步骤4)中，所述发酵培养基包括30-50g/l的预处理秸秆，10-12g/l葡萄糖，15-25g/l大量元素营养盐浓缩液，0.1-0.3g/l微量元素浓缩液，1-1.5g/l玉米浆。所述大量元素营养盐浓缩液包括：25-35g/l kh2po4，40-50g/l(nh4)2so4，50-55g/l mgso4。所述微量元素浓缩液包括：15-25g/l feso4·7h2o，15-25g/l mnso4·h2o，15-25本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述蒸汽爆破压强为0.5-0.8MPa，维压时间5-10min。
3.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述混合水溶液中，盐、碱、非离子表面活性剂的质量浓度分别为3-6wt％、1-3wt％、0.01-0.02wt％；所述汽爆秸秆和混合水溶液的质量体积比为1g:2.5-3mL。
4.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述盐选自氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种及以上的组合；所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的组合；所述非离子表面活性剂选自吐温-20、吐温-60、吐温-80中的一种或两种及以上的组合，优选为吐温-80。
5.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述混合溶液温度为20-30℃，浸泡时间为0.5-1h；所述预冷冻参数为-20℃至-30℃预冷冻1-2h，铺盘厚度3-5cm，所述冷
6.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述热水洗涤为用水洗涤至pH为中性且无氯离子检出；所述灭菌为在温度110-125℃下处理10-30min；所述秸秆含水量20-35wt％；所述冷却为冷却至室温；所述秸秆选自小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、芦苇秸秆、木薯秸秆中的一种或两种及以上的组合。
7.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤2)中，所述平板培养基包括40-50g/L预处理秸秆、15-25g/L无水葡萄糖，15-25g/L大量元素营养盐浓缩液，0.1-0.3g/L微量元素浓缩液，1-1.5/L玉米浆，15-25g/L吐温-80，20-25g/L琼脂，0.1-0.2g/L抗生素；所述平板培养基接种量为1×105-1×106个/100mL；所述大量元素营养盐浓缩液包括：25-35g/L KH2PO4，40-50g/L(NH4)2SO4，50-55g/L MgSO4；所述微量元素浓缩液包括：15-25g/LFeSO4·7H2O，15-25g/L MnSO4·H2O，15-25g/L ZnSO4·7H2O，20-30g/L CoCl2·6H2O。
8.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤3)中，所述种子罐培养基包括10-12g/L葡萄糖，15-25g/L大量元素营养盐浓缩液，0.1-0.3g/L微量元素浓缩液，1-1.5g/L玉米浆；所述种子罐培养基接种量为孢子浓度为1×109-1×1010个/L；所述培养的条件为温度20-30℃、搅拌转速180-200rpm、通气量1-1.5vvm、培养20-24h，培养20-24h后，检测OD值为6.0-7.0得种子液，进行下一步发酵罐发酵糖化，期间通过流加1-2mol/L的NaOH溶液控制培养基pH为4.8-5.0。
9.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤4)中，所述发酵培养基30-50g/L的预处理秸秆，10-12g/L葡萄糖，15-25g/L大量元素营养盐浓缩液，0.1-0.3g/L微量元素浓缩液，1-1.5g/L玉米浆；所述发酵培养基接种量为发酵培养基体积的8-10％(v/v)；所述发酵培养条件为温度20-30℃、搅拌180-200rpm、通气量1-1.5vvm、时间72-120h，优选的时间为96h，期间通过流加1-2mol/L的NaOH溶液控制培养基pH为4.8-5.0。
10.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤4)中，所述发酵培养期间每间隔24-36h补加一次预处理秸秆，共补加1-5次，优选为共补加3-4次，预处理秸秆首次补加量为每1L发酵培养基补加10-20g预处理秸秆，之后每次补加预处理秸秆是上一次补加的1-3倍；所述升温为升至50-55℃；所述酶解糖化条件为保持温度50-55℃、通气量0vvm、搅拌200-300rpm、时间40-60h，期间通过流加1-2mol/L的NaOH溶液控制培养基pH为4.8-5.0；所述酶解糖化期间每间隔24-36h补加一次预处理秸秆，优选为间隔24h，共补加1-3次，优选的共补加2次，每次补加质量为发酵培养期间首次补加量的10-12.5倍。
...【技术特征摘要】
1.一种利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述蒸汽爆破压强为0.5-0.8mpa，维压时间5-10min。
3.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述混合水溶液中，盐、碱、非离子表面活性剂的质量浓度分别为3-6wt％、1-3wt％、0.01-0.02wt％；所述汽爆秸秆和混合水溶液的质量体积比为1g:2.5-3ml。
4.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述盐选自氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种及以上的组合；所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的组合；所述非离子表面活性剂选自吐温-20、吐温-60、吐温-80中的一种或两种及以上的组合，优选为吐温-80。
5.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述混合溶液温度为20-30℃，浸泡时间为0.5-1h；所述预冷冻参数为-20℃至-30℃预冷冻1-2h，铺盘厚度3-5cm，所述冷冻干燥参数为真空度为50-80pa，冷阱温度为-30℃至-40℃，升华温度60-70℃，时间8-10h。
6.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述热水洗涤为用水洗涤至ph为中性且无氯离子检出；所述灭菌为在温度110-125℃下处理10-30min；所述秸秆含水量20-35wt％；所述冷却为冷却至室温；所述秸秆选自小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、芦苇秸秆、木薯秸秆中的一种或两种及以上的组合。
7.根据权利要求1所述利用秸秆制备混合糖的方法，其特征在于，步骤2)中，所述平板培养基包括40-50g/l预处理秸秆、15-25g/l无水葡萄糖，15-25g/l大量元素营养盐浓缩液，0.1-0.3g/l微量元素浓缩液，1-1.5/l玉米浆，15-25g/l吐温-80，20-25g/l琼脂，0.1-0.2g/l抗生素；所述平板培养基接种量为1×105-1×106个/100ml；所述大量元素营养盐浓缩液包括：25-35g/l kh2po4，40-50g/l(nh4)2so4，50-...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢文才，相金悦，周志豪，
申请(专利权)人：湖北首鼎实业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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