一種用于秸稈生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑及其制備和應用的制作方法
【專利摘要】一種用于秸稈生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑，由I號菌劑和II號菌劑組成復合菌劑，I號菌劑由木霉、青霉、曲霉和放線菌中的一種或兩種以上任意比例組成；II號菌劑由釀啤酒酵母、漢遜酵母和假絲酵母中的一種或幾種組成兩種以上任意比例組成；復合菌劑中I號菌劑的質(zhì)量百分比為50-70﹪；該復合菌劑可用于用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。本發(fā)明的優(yōu)點是：采用咪唑醋酸鹽浸泡處理秸稈粉末，對纖維素的溶解能力強且易于回收；采用復合菌劑協(xié)同發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，不同微生物在降解中分泌互補性酶，在代謝中使底物得到充分降解，從而提高工業(yè)發(fā)酵過程的效率；所需設備簡單，工藝簡便、環(huán)境友好，提高生物質(zhì)資源利用率。
【專利說明】—種用于秸稈生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑及其制備和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保【技術領域】，尤其是一種用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑及其應用方法。
【背景技術】
[0002]伴隨一次性化石燃料資源的漸趨枯竭、能源及資源的日趨緊張，如何高效綜合利用和消化可再生能源——生物質(zhì)能源已成為世界各國普遍關注的話題。微生物發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇作為一種可再生能源，己經(jīng)引起了人們的高度重視?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外燃料乙醇的大規(guī)模生產(chǎn)都是以糖質(zhì)和淀粉質(zhì)農(nóng)作物如甘蔗、糖蜜、木薯、玉米為原料。在我國，則主要以玉米、陳化的小麥和稻谷為原料，這對于我國本來食物就相對匱乏的國情而言無疑又是一個沉重的負擔，而與之相對的是以農(nóng)作物秸桿為代表的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)資源十分豐富，這些物質(zhì)大部分未能被有效利用，既浪費了資源，又造成了環(huán)境污染。若能采用適宜的技術將這些秸桿類生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為乙醇將帶來不可估量的價值。目前，利用秸桿生產(chǎn)乙醇的方法對設備的要求較高、能耗較大且存在運行成高、對環(huán)境影響大的缺陷；相比之下，生物處理法能耗小，對環(huán)境友好，但存在降解效率低的缺點。所以，培育新型產(chǎn)乙醇高效復合菌劑極為重要。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑及其應用方法，該方法通過微生物協(xié)同效應，提高了秸桿乙醇的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)廢棄物循環(huán)再利用。
[0004]本發(fā)明的技術方案:
一種用于稻桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑，由I號菌劑和II號菌劑組成復合菌劑，I號菌劑由木霉、青霉、曲霉和放線菌中的一種或兩種以上任意比例組成號菌劑由釀啤酒酵母、漢遜酵母和假絲酵母中的一種或幾種組成兩種以上任意比例組成；復合菌劑中I號菌劑的質(zhì)量百分比為50-70 %。
[0005]一種所述用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的制備方法，步驟如下:
1)將各單株菌分別在相應培養(yǎng)基中接種后，于40°c搖床中170rpm下振蕩培養(yǎng)36-72h，然后稀釋成各單株菌菌液；
2)將上述各單株菌菌液按照復合菌劑中I號菌劑和II號菌劑的質(zhì)量比進行混合，制得復合菌劑。
[0006]一種所述用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的應用方法，步驟如下:
1)將秸桿粉碎成粒徑0.5-0.8cm的秸桿碎末；
2)將上述秸桿碎末用離子液體1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMMOAc)浸泡5-6h，秸桿碎末與離子液體質(zhì)量比為1:20-25，得到混合物；
3)將上述混合物在12000r/min轉(zhuǎn)速下離心10min，固液分離后取上清液；4)向上清液中按體積比1:5-10加入營養(yǎng)液并混合均勻，然后將水相與離子液體相分離，取水相作為發(fā)酵底物；
5)在上述發(fā)酵底物中噴入用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑得到混合體系，復合菌液與發(fā)酵底物質(zhì)量比為1: 3-7，混合體系中菌體濃度為3X 107 - 5X 108cfu/ml ；
6)將上述混合體系發(fā)酵12-24h，過濾后將濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀78°C水浴條件下減壓蒸餾，即可得到產(chǎn)物乙醇。
[0007]所述營養(yǎng)液的組分為:葡萄糖2.0%、馬鈴薯10%、硫酸錳0.5%、硫酸鎂0.5%、氯化鈣
0.1%、硫酸亞鐵0.1%，其余為水，pH為7.4。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:
1.本發(fā)明采用1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMMOAc)浸泡處理秸桿粉末，其對纖維素的溶解能力強且易于回收、不會揮發(fā)，可有效地從稻草秸桿中提取纖維素，且不會造成資源過度浪費；
2.本發(fā)明采用微生物復合菌劑協(xié)同發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，不同微生物在降解中分泌互補性酶，在代謝中使底物得到充分降解，從而提高工業(yè)發(fā)酵過程的效率；
3.本發(fā)明所需設備簡單，工藝簡便，且不會造成環(huán)境危害，實現(xiàn)了秸桿乙醇生產(chǎn)的高效率，提高生物質(zhì)資源利用效率，解決了農(nóng)作物秸桿難于降解、再利用的難題，具有極其深遠的社會意義和經(jīng)濟價值。 【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明通過以下實施例進一步詳述，但本實施例所敘述的技術內(nèi)容是說明性的，而不是限定性的，不應依此來局限本發(fā)明的保護范圍。
[0010]實施例1:
一種用于稻桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑，由I號菌劑和II號菌劑組成復合菌劑，I號菌劑由木霉、青霉和曲霉組成，木霉、青霉和曲霉的質(zhì)量比為1:1:1 ;11號菌劑由釀啤酒酵母和漢遜酵母組成，釀啤酒酵母和漢遜酵母的質(zhì)量比為2:1 ;復合菌劑中I號菌劑的質(zhì)量百分比為50 %。
[0011]該用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的制備方法，步驟如下:
1)將選定株菌分別在相應培養(yǎng)基中接種后，于40°c搖床中170rpm下振蕩培養(yǎng)36 h，然后稀釋成各單株菌菌液；
2)將上述各單株菌菌液按照復合菌劑中I號菌劑和II號菌劑的質(zhì)量比各為50%進行混合，制得復合菌劑。
[0012]該用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的應用方法，步驟如下:
1)將秸桿粉碎成粒徑0.6cm的秸桿碎末；
2)將上述秸桿碎末用離子液體1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMMOAc)浸泡5h，秸桿碎末與離子液體質(zhì)量比為1:20，得到混合物；
3)將上述混合物在12000r/min轉(zhuǎn)速下離心10min，固液分離后取上清液；
4)向上清液中按體積比1:5加入營養(yǎng)液并混合均勻，營養(yǎng)液的組分為:葡萄糖2.0%、馬鈴薯10%、硫酸錳0.5%、硫酸鎂0.5%、氯化鈣0.1%、硫酸亞鐵0.1%，其余為水，pH為7.4，然后將水相與尚子液體相分尚，取水相作為發(fā)酵底物；5)在上述發(fā)酵底物中噴入用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑得到混合體系，復合菌液與發(fā)酵底物質(zhì)量比為1: 3，混合體系中菌體濃度為3X107 cfu/ml ；
6)將上述混合體系發(fā)酵12h，過濾后將濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀78°C水浴條件下減壓蒸餾，即可得到產(chǎn)物乙醇。
[0013]檢測結(jié)果表明:該高效復合菌劑用于秸桿發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)率為0.156g/g秸桿。
[0014]實施例2:
一種用于稻桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑，由I號菌劑和II號菌劑組成復合菌劑，I號菌劑由青霉、曲霉和放線菌組成，青霉、曲霉和放線菌的質(zhì)量比為1: 1:2 ;11號菌劑由釀啤酒酵母、假絲酵母組成，釀啤 酒酵母和假絲酵母的質(zhì)量比為2:1 ;復合菌劑中I號菌劑的質(zhì)量百分比為60 %。
[0015]該用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的制備方法，步驟如下:
1)將選定株菌分別在相應培養(yǎng)基中接種后，于40°c搖床中170rpm下振蕩培養(yǎng)72h，然后稀釋成各單株菌菌液；
2)將上述各單株菌菌液按照復合菌劑中I號菌劑和II號菌劑的質(zhì)量比分別為60%、40 %進行混合，制得復合菌劑。
[0016]該用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的應用方法，步驟如下:
1)將秸桿粉碎成粒徑0.5cm的秸桿碎末；
2)將上述秸桿碎末用離子液體1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMMOAc)浸泡6h，秸桿碎末與離子液體質(zhì)量比為1:25，得到混合物；
3)將上述混合物在12000r/min轉(zhuǎn)速下離心10min，固液分離后取上清液；
4)向上清液中按體積比1:10加入營養(yǎng)液并混合均勻，營養(yǎng)液的組成與實施例1相同，然后將水相與尚子液體相分尚，取水相作為發(fā)酵底物；
5)在上述發(fā)酵底物中噴入用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑得到混合體系，復合菌液與發(fā)酵底物質(zhì)量比為1: 7，混合體系中菌體濃度為5X108cfu/ml ；
6)將上述混合體系發(fā)酵24h，過濾后將濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀78°C水浴條件下減壓蒸餾，即可得到產(chǎn)物乙醇。
[0017]檢測結(jié)果表明:該高效復合菌劑用于秸桿發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)率為0.150g/g秸桿。
[0018]實施例3:
一種用于稻桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑，由I號菌劑和II號菌劑組成復合菌劑，I號菌劑由木霉、曲霉和放線菌組成，木霉、曲霉和放線菌的質(zhì)量比為1:1:2 ;11號菌劑由漢遜酵母和假絲酵母組成，漢遜酵母和假絲酵母的質(zhì)量比為1:1 ;復合菌劑中I號菌劑的質(zhì)量百分比為60 %。
[0019]該用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的制備方法，步驟如下:
1)將選定株菌分別在相應培養(yǎng)基中接種后，于40°c搖床中170rpm下振蕩培養(yǎng)50h，然后稀釋成各單株菌菌液；
2)將上述各單株菌菌液按照復合菌劑中I號菌劑和II號菌劑的質(zhì)量比分別為70%、30 %進行混合，制得復合菌劑。
[0020]該用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的應用方法，步驟如下:
I)將秸桿粉碎成粒徑0.5cm的秸桿碎末；2) 將上述秸桿碎末用離子液體1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMMOAc)浸泡6h，秸桿碎末與離子液體質(zhì)量比為1:25，得到混合物；
3)將上述混合物在12000r/min轉(zhuǎn)速下離心10min，固液分離后取上清液；
4)向上清液中按體積比1:8加入營養(yǎng)液并混合均勻，營養(yǎng)液的組成與實施例1相同，然后將水相與尚子液體相分尚，取水相作為發(fā)酵底物；
5)在上述發(fā)酵底物中噴入用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑得到混合體系，復合菌液與發(fā)酵底物質(zhì)量比為1: 5，混合體系中菌體濃度為4X108cfu/ml ；
6)將上述混合體系發(fā)酵20h，過濾后將濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀78°C水浴條件下減壓蒸餾，即可得到產(chǎn)物乙醇。
[0021]檢測結(jié)果表明:該高效復合菌劑用于秸桿發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)率為0.162g/g秸桿。
【權利要求】
1.一種用于稻桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑，其特征在于:由I號菌劑和II號菌劑組成復合菌劑，I號菌劑由木霉、青霉、曲霉和放線菌中的一種或兩種以上任意比例組成；11號菌劑由釀啤酒酵母、漢遜酵母和假絲酵母中的一種或幾種組成兩種以上任意比例組成；復合菌劑中I號菌劑的質(zhì)量百分比為50-70 %。
2.一種如權利要求1所述用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的制備方法，其特征在于步驟如下: 1)將各單株菌分別在相應培養(yǎng)基中接種后，于40°C搖床中170rpm下振蕩培養(yǎng)36-72h，然后稀釋成各單株菌菌液； 2)將上述各單株菌菌液按照復合菌劑中I號菌劑和II號菌劑的質(zhì)量比進行混合，制得復合菌劑。
3.—種如權利要求1所述用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的應用方法，其特征在于步驟如下: 1)將秸桿粉碎成粒徑0.5-0.8cm的秸桿碎末； 2)將上述秸桿碎末用離子液體1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽浸泡5-6h，秸桿碎末與離子液體質(zhì)量比為1:20-25，得到混合物； 3)將上述混合物在12000r/min轉(zhuǎn)速下離心10min，固液分離后取上清液； 4)向上清液中按體積 比1:5-10加入營養(yǎng)液并混合均勻，然后將水相與離子液體相分離，取水相作為發(fā)酵底物； 5)在上述發(fā)酵底物中噴入用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑得到混合體系，復合菌液與發(fā)酵底物質(zhì)量比為1: 3-7，混合體系中菌體濃度為3X 107 - 5X 108cfu/ml ； 6)將上述混合體系發(fā)酵12-24h，過濾后將濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀78°C水浴條件下減壓蒸餾，即可得到產(chǎn)物乙醇。
4.根據(jù)權利要求3所述用于秸桿生產(chǎn)乙醇的高效復合菌劑的應用方法，其特征在于:所述營養(yǎng)液的組分為:葡萄糖2.0%、馬鈴薯10%、硫酸錳0.5%、硫酸鎂0.5%、氯化鈣0.1%、硫酸亞鐵0.1%，其余為水，pH為7.4。
【文檔編號】C12N1/20GK103937680SQ201410110374
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權日:2014年3月24日
【發(fā)明者】劉樂, 鞠美庭, 李維尊, 邵超峰, 韓國林, 夏元東, 江洋, 侯其東, 劉益良 申請人:南開大學, 赤峰瀚通技術咨詢有限公司