[发明专利]一种利用自由基预处理藻类的方法

说明书

技术领域

本发明涉及藻类加工领域，特别涉及一种利用自由基预处理藻类的方法，所述藻类预处理后可用于发酵燃料乙醇。

背景技术

藻类物质具有生长速度快，产量高，不依赖农业化肥农药，耕种土地等优势。藻类作为含有丰富的碳水化合物和微量的木质素的可再生资源，已经被认为第三代生物能源作物。利用藻类生产高附加产品及替代能源成为了未来研究的重点。

藻类的结构虽然相对疏松，但是藻类原料还是需要一个适当的预处理方式，使得其结构彻底瓦解，有利于纤维素和半纤维素充分暴露出来，更好地转化为替代能源。现有的针对藻类的预处理方式普遍采用稀酸高温处理，存在作用方式过于强烈，碳水化合物回收率低，副产物多，能耗大等诸多弊端。

鉴于上述描述，亟待有一种条件温和、环境友好、能源节约并且与藻类成分结构相适应的新型预处理方式的出现，从而可以实现藻类低成本、高效转化。

自然界中，生物体在利用木质纤维素的过程中已经形成了巧妙的类似于预处理的方式，如白腐菌，褐腐菌等木材降解菌和白蚁以纤维素类物质为食的动物体内，都存在非酶氧化机制，通过产生的羟自由基(·OH)攻击木质纤维素的抗降解屏障。本发明人基于生物仿生的原理，利用Fenton试剂模拟自由基产生，第一次运用到生物质预处理过程中。该新型预处理方式能够为实现藻类低成本，高效转化提供了一条全新的途径。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种利用自由基预处理藻类的方法，本发明方法反应条件温和，并且实现了对藻类低成本和高效率的转化处理。

本发明解决上述问题的技术方案是，一种利用自由基预处理藻类的方法，其特征在于，利用自由基预处理藻类的方法为将藻类进行干燥、粉碎、过筛、称重、醋酸～醋酸钠缓冲液浸泡以及向藻类浸泡液中加入硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液，最终获得所述藻类的混合处理液；

其中，所述醋酸～醋酸钠缓冲液pH=4～6，所述硫酸亚铁的添加量为使所述混合处理液中硫酸亚铁物质的量浓度为2～40mM，所述过氧化氢溶液的添加量为使所述混合处理液中过氧化氢的质量百分比浓度为0.003～0.06％。

优选的是，所述利用自由基预处理藻类的方法包括以下步骤：

步骤一：将藻类干燥至恒重，之后用粉碎机粉碎，将粉碎后的所述藻类使用10-100目的标准筛子进行过筛处理，备用；

步骤二：向容器中分别加入过筛后的所述藻类和醋酸～醋酸钠缓冲液，使所述容器中藻类浸泡液中所述藻类的质量体积浓度为20～200g/L，备用；

步骤三：向所述藻类浸泡液中依次加入硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液并不断进行常规搅拌，制得藻类的混合处理液，其中，所述硫酸亚铁的添加量为使所述混合处理液中硫酸亚铁物质的量浓度为2～40mM，所述过氧化氢溶液的添加量为使所述混合处理液中过氧化氢的质量百分比浓度为0.003～0.06％。

优选的是，所述步骤一将粉碎后的所述藻类使用80-100目的标准筛子进行过筛处理。

优选的是，所述步骤二中所述容器中所述藻类的质量体积浓度为50～100g/L。

优选的是，所述步骤三中所述硫酸亚铁的添加量为使所述混合处理液中硫酸亚铁物质的量浓度为5～20mM，所述过氧化氢溶液的添加量为使所述混合处理液中过氧化氢的质量百分比浓度为0.005～0.05％。

优选的是，所述步骤三所述混合处理液可以直接加入纤维素酶或者酵母发酵液用于纤维素酶糖化或者同步糖化发酵。

优选的是，所述藻类为绿藻、红藻、褐藻和微藻中的一种或一种以上的组合物。

本发明的有益效果是本发明方法采用通过采用低浓度的FeSO₄和H₂O₂混合反应产生的羟基自由基，利用自由基攻击破坏木质纤维素的氢键结构和木素结构，从而有选择性的破坏植物细胞壁，最大程度的保留了纤维素和半纤维素的含量，使得藻类纤维素的结晶度和氢键强度大幅降低，藻类中的碳水化合物回收率达到100％，藻类物质预处理后可及性提高，纤维素的转化率可以达到76.3％。本发明所述预处理方法用时短，条件温和，对设备无要求，无抑制物产生，可及度提高，纤维素的转化率可以达到。整个预处理过程快速，操作简单，适用于藻类物质的大规模预处理过程。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的利用自由基预处理藻类的方法进行详细描述，但不能将他们理解为对本发明保护范围的限定。

对比例

现有藻类预处理方法：