[发明专利]利用β-葡萄糖苷酶提高菇渣产氢和产糖的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种利用β‑葡萄糖苷酶提高菇渣产氢和产糖的方法及其应用。该方法是在发酵培养基中接种嗜热厌氧梭菌，并添加物质A进行厌氧发酵，物质A为β‑葡萄糖苷酶和表面活性剂中的一种或两种；所述的发酵培养基为以菇渣为碳源的培养基。本发明能利用菇渣，变废为宝；通过添加β‑葡萄糖苷酶可以显著提高氢气的产量；共同添加β‑葡萄糖苷酶和表面活性剂可以显著提高还原糖的积累量和底物的利用率以及生产效率，降低生产成本，是一种高效环境友好型的产氢和生物糖化耦合工艺，具有极其广阔的应用推广前景。

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，特别涉及一种利用β-葡萄糖苷酶提高菇渣产氢和产糖的方法及其应用。

背景技术

随着人类社会的进步，作为人类赖以生存和发展的物质基础，能源的需求量也日益剧增。目前世界上的能源供应大部分都是化石能源，但是由于其不可再生、储量有限和环境污染问题制约着人类社会的进步。能源和环境危机将可再生能源推向了研究热潮，希望其可以替代化石能源，支撑人类社会对能源的需求。以可木质纤维素为原料，利用微生物或者其他手段将其转化为可以直接利用的生物乙醇或者氢气，由于可再生性和环境友好性被人们寄予厚望，受到众多研究者的重视。实现木质纤维素高效转化的第一步是将聚合形式的纤维素和半纤维素分解为可发酵性的糖，同时也是生物质能源化的限速步骤，该过程通常利用纤维素酶进行，但是由于酶的生产成本高，利用微生物直接转化木质纤维素的方法受到大家的青睐。提高微生物的降解效率和转化效率可以有效降低生物质能源的生产成本，加速生物能源的工业化进程。

原材料和酶的成本在生物燃料生产中占据较大比重，因此如何选择所使用的原材料和酶以降低生物燃料的成本是研究人员的研究方向。以农业废弃物——菇渣为原料，利用联合加工工艺直接进行微生物的转化，可以大幅降低原料成本和酶的生产成本，同时还可以解决废弃菇渣对环境的污染问题，对生物燃料的生产具有重要的意义。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用β-葡萄糖苷酶提高菇渣产氢和产糖的方法。该方法以菇渣为原料，仅仅通过洗涤粉碎等前期处理，利用嗜热厌氧梭菌(Clostridium thermocellum)厌氧发酵过程中添加β-葡萄糖苷酶和低浓度的表面活性剂提高菇渣的发酵产氢和生物糖化效率。

本发明的另一目的在于提供所述利用β-葡萄糖苷酶提高菇渣产氢和产糖方法的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种利用β-葡萄糖苷酶提高菇渣产氢和产糖的方法，包括以下步骤：在发酵培养基中接种嗜热厌氧梭菌，并添加物质A进行厌氧发酵，提高产氢和生物糖化效率；物质A为β-葡萄糖苷酶和表面活性剂中的一种或两种。

所述的物质A优选为β-葡萄糖苷酶、或是β-葡萄糖苷酶和表面活性剂的组合。

所述的表面活性剂优选为Triton X-100。

所述的表面活性剂的浓度优选为125g/L。

所述的表面活性剂的添加时间优选为发酵第82h添加。

所述的表面活性剂的添加量优选为按终浓度为质量(g)体积(ml)比0.25％计算。

所述的表面活性剂优选通过如下操作步骤得到：将表面活性剂溶液装入能密封的容器中密封，抽真空、充惰性气体及灭菌。

所述的能密封的容器优选为血清瓶。

所述的惰性气体优选为氮气。

所述的充惰性气体的具体操作优选为：充0.01MPa氮气3次。

所述的灭菌的条件优选为：115℃灭菌20min。

所述的β-葡萄糖苷酶为嗜热厌氧梭菌本身的β-葡萄糖苷酶。