[发明专利]一种基于羧酸平台的水稻秸秆分相生物转化丁醇的方法

说明书

一种基于羧酸平台的水稻秸秆分相生物转化丁醇的方法，本发明涉及一种基于羧酸平台的水稻秸秆分相生物转化丁醇的方法。本发明的目的是为了解决现阶段丁醇发酵成本较高的问题，本发明方法为：一、预处理水稻秸秆；二、丁酸发酵；三、制备水稻秸秆水解液；四、将丁酸发酵液和水稻秸秆水解液进行混合；五、进行丙酮‑丁醇‑乙醇发酵，即完成。本发明采用预处理水稻秸秆作为原料，大幅降低原料成本；利用以预处理秸秆为原料的厌氧发酵液作为丁酸来源，可以有效提高底物的利用率和丁醇转化率，丁醇转化率可达到211～460g/kg预处理水稻秸秆，间接达到了降低纤维素酶使用量，降低生产成本的目的。本发明可应用于丁醇的制备领域。

技术领域

本发明涉及一种基于羧酸平台的水稻秸秆分相生物转化丁醇的方法。

背景技术

目前传统化石燃料仍是全球最重要的能源，但世界能源结构正在从以煤炭为主转向更低碳能源为主转变，因此，环境友好的生物能源受到了广泛的关注。作为生物燃料，丁醇具有能量密度大、燃烧值高、与汽油配伍性好、挥发性低、可管道输送、腐蚀性较小、水溶性低和污染轻等优点。因此利用可再生原料通过微生物发酵法生产丁醇受到人们的普遍关注。目前，丁醇发酵的成本较高是限制其应用的主要因素。以廉价的木质纤维素类生物质作为原料是降低生产成本的有效方法之一。已有的利用木质纤维素生产丁醇的研究中，一般是先利用纤维素酶将木质纤维素水解为葡萄糖、木糖等单糖，再利用微生物发酵生产丁醇。而纤维素酶的高成本被认为是生物转化木质纤维素的最大障碍，开发降低纤维素酶使用量的发酵技术和工艺，则是攻克这一障碍的有效途径之一，现有以农业废弃物为原料的丁醇发酵转化率约为80.3-209.3g/kg预处理木质纤维素原料。

发明内容

本发明的目的是为了解决现阶段丁醇发酵成本较高的问题，提供了一种基于羧酸平台的水稻秸秆分相生物转化丁醇的方法。

本发明一种基于羧酸平台的水稻秸秆分相生物转化丁醇的方法为：一、采用质量浓度为1％的NaOH对水稻秸秆进行预处理，得到预处理水稻秸秆；二、采用丁酸发酵菌群作为接种物，以预处理水稻秸秆为原料进行丁酸发酵，得到发酵液；三、利用纤维素酶对预处理水稻秸秆进行水解，得到水解液；四、将步骤二得到的发酵液进行离心，收集上清液，然后与水解液按体积比4:6或4：15的比例混合，得到混合液；五、用步骤四得到的混合液作为P2培养基的碳源，然后利用C.beijerinckii NCIMB 8052作为发酵菌种进行丙酮-丁醇-乙醇发酵，即完成基于羧酸平台的水稻秸秆分相生物转化丁醇的方法。

本发明本发明包含以下有益效果：

本发明采用预处理水稻秸秆为原料，利用预处理水稻秸秆水解液作为可发酵糖来源，并添加预处理水稻秸秆的厌氧发酵液作为丁酸来源，以P2培养基为基础，制备丁醇其主要步骤如下：

A、利用混合菌群以预处理水稻秸秆为底物进行丁酸发酵；

B、利用C.thermocellum ATCC 27405和C.thermobutyricum ATCC 49875，以预处理水稻秸秆为底物进行丁酸发酵；

C、利用纤维素酶对预处理水稻秸秆进行水解；

D、将步骤C所得的水解液分别与步骤A和步骤B获得的发酵液上清液混合，进行丙酮-丁醇-乙醇发酵，制备丁醇；

本发明采用预处理水稻秸秆作为原料，大幅降低原料成本；利用以预处理秸秆为原料的厌氧发酵液作为丁酸来源，可以有效提高底物的利用率和丁醇转化率，丁醇转化率可达到211～460g/kg预处理水稻秸秆，间接达到了降低纤维素酶使用量，降低生产成本的目的。本发明使用农业废弃秸秆为原料进行丁醇的生物发酵制备，对资源的再生利用及无污染新资源的开发都具有重要意义。

附图说明