CN115434176A - 一种利用生物酶体系促进秸秆降解的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，步骤包括（1）对秸秆依次进行筛选异物、清洗、浸泡和煮沸处理，最后烘干；（2）将烘干的秸秆粉碎得到秸秆粉，过筛；（3）秸秆粉与氢氧化钠溶液混合，不断加热搅拌；（4）过滤、酸洗直至清洗液PH值为中性，干燥，烘干；（5）加入缓冲液；（6）加入生物酶体系进行处理，所述生物酶体系包括纤维素酶、果胶脂酶和淀粉酶，质量比为（30‑40）：（20‑30）：1；（7）过滤、清洗至中性，对滤渣进行干燥，烘干。本发明中采用的生物酶体系可以有效去除秸秆中的非纤维素成分，尽可能保留纤维素成分，以便秸秆后续多样化利用以及秸秆制品的降解。
Description
技术领域
本发明涉及一种促进秸秆降解的方法，尤其涉及一种利用生物酶体系促进秸秆降解的方法。
背景技术
农作物秸秆这类木质纤维素内部结构规则紧密，大部分的纤维素都被镶嵌其中，使得木质纤维素难以得到合理的资源化利用。因此，木质纤维素资源化利用的关键瓶颈在于破坏其内部结构，释放出纤维素。
现有技术中对秸秆等生物质资源利用率普遍不高；现有对秸秆降解多为化学手段，容易产生化学污染；且单一生物酶进行处理，存在处理效率低下的问题；或是降解时使用的酶种类较多，用量较多，容易增加生产处理成本。
如专利CN 101532004A公开了一种降解玉米秸秆产还原糖的复合酶，该复合酶包括果胶酶，纤维素酶，半纤维素酶，木质素降解酶，淀粉酶，蛋白酶，脂肪酶和壳聚糖酶，用于降解玉米秸秆；该专利使用的酶种类较多，不利于降低处理成本。专利CN 101003824 A公开了一种使用纤维素酶吸附酶解秸秆纤维素的方法，其中仅使用纤维素酶对桔秆进行单一酶解，对半纤维素及木质素没有起到降解作用，降解率低。
发明内容
发明目的：本发明旨在提供一种能有效去除秸秆中非纤维素成分并尽可能保留纤维素成分的利用生物酶体系促进秸秆高效降解的方法。
技术方案：本发明所述的利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，包括如下步骤：
（1）对秸秆依次进行筛选异物、清洗、浸泡和煮沸处理，最后烘干；
（2）将烘干的秸秆粉碎得到秸秆粉，过筛；
（3）秸秆粉与氢氧化钠溶液混合，不断加热搅拌；
（4）过滤、酸洗直至清洗液pH值为中性，干燥，烘干；
（5）加入缓冲液，秸秆粉与缓冲液固液混合比1:（15-20）；
（6）加入生物酶体系进行处理，所述生物酶体系包括纤维素酶、果胶脂酶和淀粉酶，三者的质量比为（30-40）：（20-30）：1；
（7）过滤、清洗至中性，对滤渣进行干燥，烘干。
优选地，步骤（1）中所述烘干后秸秆含水率低于4%。
优选地，步骤（2）中所述过筛的目数为100-200目。
优选地，步骤（3）中所述氢氧化钠溶液的质量百分数为3-8%，秸秆粉与氢氧化钠溶液的重量比为1:（10-15）；所述加热温度为70-90℃，搅拌处理时间为1-3h。
优选地，步骤（4）中所述干燥温度为50-60℃，烘干后含水率低于7%。
优选地，步骤（5）中所述缓冲液为乙酸或乙酸盐溶液，其pH值为3.5-4.5，乙酸或乙酸盐，浓度为0.1-0.3mol/L。
优选地，步骤（6）中所述处理温度为45-55℃，处理时间为20-30h，处理后升温100℃，维持5-8min。
优选地，步骤（7）中所述干燥温度为50-60℃，所述烘干后含水率低于4%。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：（1）该方法使用的酶用量合理，既不会增加处理成本又避免酶用量不足的情形；在进行了碱预处理，生物酶可以更好的作用于底物，可以除去一部分杂质，打破秸秆表面的致密结构，起到一定的疏松秸秆的作用，增加生物酶与底物的接触面积，提高生物酶预处理效果；（2）提高对秸秆等生物质资源的利用率，且减少化学处理步骤，避免化学污染，采用多种生物酶组成生物酶体系，高效促进秸秆降解；（3）本发明中采用的生物酶体系可以有效去除秸秆中的木质素、半纤维素等非纤维素成分，尽可能保留纤维素成分，最高可达71.9%，以便秸秆后续多样化利用以及秸秆制品的降解。
附图说明
图1为有无碱处理对比结果图；
图2为不同生物酶添加比例对比结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
步骤一：对秸秆依次进行筛选异物、清洗、浸泡和煮沸处理，最后烘干至含水率低于4%；
步骤二：将烘干的秸秆粉碎得到秸秆粉，过150目；
步骤三：秸秆粉与氢氧化钠溶液（质量分数5%）按重量比1:15混合，不断搅拌，温度保持80℃下处理2h；
步骤四：过滤、酸洗直至清洗液pH值为中性、干燥，干燥温度55℃，最后烘干至含水率低于7%；
步骤五：加入缓冲液（pH值4，乙酸或乙酸盐，0.15mol/L），秸秆粉与缓冲液固液混合比1:20；
步骤六：加入生物酶体系，生物酶体系按一定活比加入纤维素酶/果胶脂酶/淀粉酶，比例：40：25：1，处理温度为48℃，处理时间24h，处理后升温100℃，维持5min；
步骤七：过滤、清洗至中性，滤渣50℃环境下干燥，烘干至含水率低于4%备用。
实施例2
与实施例1区别为步骤六中生物酶体系按35：25：1加入，其余步骤相同。
对比例1
与实施例1区别为未进行碱处理，即少了步骤三与步骤四。
对比例2
与实施例1区别为步骤六中生物酶体系按20：15：1加入。
对最后烘干后的物料进行测定成分，从图1中可以明显看出经碱处理后木质素、半纤维素都有明显下降，纤维素得到很好的保留，图2中实施例1的生物酶比例40:25:1纤维素保留比例最高，为71.9%。本发明的生物酶体系可以有效去除秸秆中的木质素、半纤维素等非纤维素成分，尽可能保留纤维素成分，以便秸秆后续多样化利用以及秸秆制品的降解。
Claims (9)
1.一种利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）对秸秆依次进行筛选异物、清洗、浸泡和煮沸处理，最后烘干；
（2）将烘干的秸秆粉碎得到秸秆粉，过筛；
（3）秸秆粉与氢氧化钠溶液混合，不断加热搅拌；
（4）过滤、酸洗直至清洗液pH值为中性，干燥，烘干；
（5）加入缓冲液，秸秆粉与缓冲液固液混合比1:（15-20）；
（6）加入生物酶体系进行处理，所述生物酶体系包括纤维素酶、果胶脂酶和淀粉酶，三者的质量比为（30-40）：（20-30）：1；
（7）过滤、清洗至中性，对滤渣进行干燥，烘干。
2.根据权利要求1所述的利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，其特征在于，步骤（1）中所述烘干后秸秆含水率低于4%。
3.根据权利要求1所述的利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，其特征在于，步骤（2）中所述过筛的目数为100-200目。
4.根据权利要求1所述的利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，其特征在于，步骤（3）中所述氢氧化钠溶液的质量百分数为3-8%，秸秆粉与氢氧化钠溶液的重量比为1:（10-15）。
5.根据权利要求1所述的利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，其特征在于，步骤（3）中所述加热温度为70-90℃，搅拌处理时间为1-3h。
6.根据权利要求1所述的利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，其特征在于，步骤（4）中所述干燥温度为50-60℃，烘干后含水率低于7%。
7.根据权利要求1所述的利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，其特征在于，步骤（5）中所述缓冲液为乙酸或乙酸盐溶液，其pH值为3.5-4.5，乙酸或乙酸盐，浓度为0.1-0.3mol/L。
8.根据权利要求1所述的利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，其特征在于，步骤（6）中所述处理温度为45-55℃，处理时间为20-30h，处理后升温100℃，维持5-8min。
9.根据权利要求1所述的利用生物酶体系促进秸秆降解的方法，其特征在于，步骤（7）中所述干燥温度为50-60℃，所述烘干后含水率低于4%。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1137865A (zh) * | 1995-06-09 | 1996-12-18 | 吴文才 | 应用复合酶处理植物秸秆加工精饲料的方法 |
| CN101532004A (zh) * | 2009-04-20 | 2009-09-16 | 陕西省科学院酶工程研究所 | 一种降解玉米秸秆产还原糖的复合酶 |
| CN102071223A (zh) * | 2009-11-25 | 2011-05-25 | 河南农业大学 | 一种秸秆类原料的复合酶解方法 |
| CN102888433A (zh) * | 2012-10-30 | 2013-01-23 | 重庆大学 | 一种提高芦竹秸秆酶解效率的方法 |
| CN108212115A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-06-29 | 运城学院 | 一种利用废弃玉米秸秆制备pm2.5吸附剂的方法 |
| CN112796139A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-05-14 | 王胧庆 | 一种从秸秆中提取纤维的方法 |
| CN114875105A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-08-09 | 益水源生物技术(西安)有限公司 | 一种生物质基高效碳源及其制备方法 |
-
2022
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1137865A (zh) * | 1995-06-09 | 1996-12-18 | 吴文才 | 应用复合酶处理植物秸秆加工精饲料的方法 |
| CN101532004A (zh) * | 2009-04-20 | 2009-09-16 | 陕西省科学院酶工程研究所 | 一种降解玉米秸秆产还原糖的复合酶 |
| CN102071223A (zh) * | 2009-11-25 | 2011-05-25 | 河南农业大学 | 一种秸秆类原料的复合酶解方法 |
| CN102888433A (zh) * | 2012-10-30 | 2013-01-23 | 重庆大学 | 一种提高芦竹秸秆酶解效率的方法 |
| CN108212115A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-06-29 | 运城学院 | 一种利用废弃玉米秸秆制备pm2.5吸附剂的方法 |
| CN112796139A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-05-14 | 王胧庆 | 一种从秸秆中提取纤维的方法 |
| CN114875105A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-08-09 | 益水源生物技术(西安)有限公司 | 一种生物质基高效碳源及其制备方法 |
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