[发明专利]一种直接利用未解毒的酸预处理木质纤维素进行产氢的方法与应用

权利要求书

1.一种直接利用未解毒的酸预处理木质纤维素进行产氢的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将嗜热解糖厌氧杆菌进行活化、扩大培养，得到种子液；

（2）将步骤（1）得到的种子液接种入发酵培养基中进行厌氧发酵，得到氢气；

其中，所述的发酵培养基是以未解毒的酸预处理木质纤维素为碳源的培养基；

所述的未解毒的酸预处理木质纤维素通过如下方法得到：向木质纤维素原料中加入硫酸溶液进行反应，固液分离，取固体，得到未解毒的酸预处理木质纤维素；

所述的厌氧发酵为一个阶段的厌氧发酵，或是为由至少两个阶段组成的厌氧发酵；

所述的厌氧发酵由至少两个阶段组成的厌氧发酵时，是每个阶段的厌氧发酵完成后，将发酵液的pH值调节为6.5～7.0，以及进行抽真空和充入惰性气体，再进行下一个阶段的厌氧发酵；

所述的发酵培养基为发酵培养基II或发酵培养基III；

发酵培养基II的组成如下：发酵培养基I+纤维素酶，纤维素酶的添加量按每g甘蔗渣添加20U纤维素酶计算；

发酵培养基III的组成如下：发酵培养基II+有机酸，有机酸在发酵培养基III中的终浓度为0.2～10g/L；

其中：

发酵培养基I的组成如下：未解毒的酸预处理的木质纤维素20-100 g/L、氯化铵1g/L、氯化钠1g/L、磷酸氢二钾1 g/L、磷酸二氢钾1 g/L、半胱氨酸0.5 g/L、六水合氯化镁0.5 g/L、氯化钾0.2 g/L、酵母粉2 g/L、蛋白胨2 g/L、微量元素贮液1 ml/L、维生素贮液1ml/L、浓度为0.01%（w/v）的刃天青1 ml/L，水余量；

微量元素贮液组成为：氯化亚铁1.5 g/L，四水合氯化锰0.1 g/L，六水合氯化钴0.19g/L，氯化锌70mg/L，二水合氯化铜2 mg/L，硼酸6 mg/L，六水合氯化镍24 mg/L，二水合钼酸钠36 mg/L，二水合钨酸钠15 mg/L，五水亚硒酸钠15 mg/L；

维生素贮液组成为：硫辛酸50 mg/L，生物素20 mg/L，烟酸0.35g/L，盐酸硫胺素5 mg/L，对氨基苯甲酸50 mg/L，叶酸20 mg/L，泛酸钙50 mg/L，维生素B12 1 mg/L，盐酸比多醇100 mg/L；

所述的发酵培养基的pH值为6.5～7；

所述的纤维素酶为纤维素酶CTec2；

所述的有机酸为甲酸、乙酸、乳酸和丁酸中的一种或至少两种。

2.根据权利要求1所述的直接利用未解毒的酸预处理木质纤维素进行产氢的方法，其特征在于：

每个阶段所述的厌氧发酵的发酵条件是于50～60℃、以100～200rpm的转速进行发酵。

3.根据权利要求1所述的直接利用未解毒的酸预处理木质纤维素进行产氢的方法，其特征在于：

所述的木质纤维素为甘蔗渣。

4.根据权利要求1所述的直接利用未解毒的酸预处理木质纤维素进行产氢的方法，其特征在于：

所述的发酵培养基I的制备方法如下：将发酵培养基I中的各成分混合，置于能密封的容器中，抽真空和充入惰性气体，灭菌，得到发酵培养基I；

所述的发酵培养基II通过步骤（A）或步骤（B）制备得到：

（A）将发酵培养基I中的各成分混合，置于密封容器中，抽真空和充入惰性气体，灭菌；冷却后加入纤维素酶，得到发酵培养基II；

（B）将发酵培养基I中的各成分混合，置于密封容器中，抽真空和充入惰性气体，灭菌；冷却后加入纤维素酶，于50～55℃酶解，得到发酵培养基II；

所述的发酵培养基III通过如下步骤制备得到：将发酵培养基I中的各成分混合，置于密封容器中，抽真空和充入惰性气体，灭菌；冷却后加入纤维素酶，于50～55℃酶解；最后加入有机酸，得到发酵培养基III。

5.根据权利要求1所述的直接利用未解毒的酸预处理木质纤维素进行产氢的方法，其特征在于：

步骤（1）中所述的嗜热解糖厌氧杆菌为嗜热解糖厌氧杆菌MJ1；

步骤（1）中所述的种子液在制备时所用到的种子培养基是以木糖为碳源的培养基。