[发明专利]三氧化硫微热爆与酶催化双氧水氧化联合预处理木质纤维素类生物质的方法

说明书

本发明涉及一种三氧化硫微热爆与酶催化双氧水氧化联合预处理木质纤维素类生物质的方法，将适量粘质沙雷氏菌胞外酶液和稀双氧水溶液喷淋在经SO3微热爆处理后的木质纤维素类生物质表面，在固态下或半固态进行酶催化H2O2氧化降解木质素的反应，然后经稀碱液处理，制备得到综纤维素。本发明工艺是一种能耗低、废水排放量少、效率高的预处理方法，处理后的综纤维素木质素含量≤4.5%。

技术领域

本发明涉及木质纤维素类生物质处理领域。具体涉及三氧化硫微热爆与酶催化双氧水氧化联合预处理木质纤维素类生物质的方法，经SO3微热爆预处理的秸秆，再于固态或半固态条件下利用酶催化H2O2氧化降解木质素，从而提高木质素去除率的秸秆预处理新方法。

背景技术

随着全球化石资源的过度消耗引发了环境和能源危机，寻找环境友好的可再生能源成为当今世界发展所面临的重大难题。生物质由于可再生、储量大、利用方式多元化等优点备受人们重视。秸秆作为生物质资源的主要代表之一，发展秸秆等木质纤维素为原料的生物技术已成为我国经济持续发展迫切需要解决的关键问题。由纤维素、半纤维素和木质素等组分交织在一体的秸秆结构致密且复杂，使得纤维素和半纤维素难以被酶有效水解利用。因此，综合利用秸秆必须先进行预处理，消除其表面覆盖的木质素等形成的顽抗性，即破坏秸秆的致密结构、分离、脱除木质素。

目前，在木质纤维素预处理的研究中，虽然已经取得了很大的进展，国内外木质纤维素预处理技术主要分为物理法（如机械磨碎法、膨化法、微波辐射法等）、化学法（如酸碱法、过氧化物法、有机溶剂法等）、生物法（如微生物白腐菌、酶处理如纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶等）和综合法（如蒸汽爆破法、二氧化硫、三氧化硫、氨蒸爆破法、高温法等），不同方法之间都存在各自的优缺点。

王霞等人发明了一种木质纤维素类生物质的化学预处理方法，公开号：CN103924467A。采用NaOH、H2O2相互协同的方式，进行碱处理和漂白，得到白色稻草纤维素，但其综纤维素损失率25%左右，原料综合利用率低，造成资源浪费。李文明等人发明了一种利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷及其制备方法，公开号：CN102344942A。该法采取生物法预处理木质纤维素类生物质，对木质素进行降解，提高甲烷转化效率，对提高秸秆资源的生物转化率有重要意义，但该法酶活低，降解木质素效果差，预处理效果不佳。姚日生等人发明了一种三氧化硫气体处理秸秆的方法，公开号：CN101538597，以及一种木质纤维素类生物质常压连续预处理工艺，公开号：CN104343030A。证实了常压条件下SO3微热爆协同稀碱液预处理木质纤维素类生物质得到的综纤维素糖化率更高，此预处理工艺可实现连续操作，提高生产效率，成本低，预处理效果好，但在稀碱液处理过程前引入氨水，废水量增多，提高了废水治理成本。

2006年孙敏在《粘质沙雷氏菌及其酶对芳香化合物的氧化作用研究》论文中指出粘质沙雷氏菌胞外酶液能催化H2O2氧化降解羟基、氨基苯类化合物，以及催化异丁香酚合成，其催化降解过程为苯环开环过程。

本专利基于姚日生、邓胜松等人发明的一种三氧化硫气体处理秸秆的方法以及一种木质纤维素类生物质常压连续预处理工艺，引入了粘质沙雷氏菌胞外酶催化双氧水处理木质纤维素类生物质的固态或半固态处理法。该法结合了SO3常压连续预处理木质纤维素类生物质工艺的绝大部分优点，并且利用粘质沙雷氏菌胞外酶液催化双氧水氧化降解木质素，使木质素剥离效率更高，该预处理工艺与木质纤维素类生物质常压连续预处理工艺相比，在碱液溶剂量基本一致的条件下，避免了氨水溶液的介入，降低了废水的总排放量。

发明内容