一種甘蔗渣培養(yǎng)基及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及固體廢棄物利用領域，特別涉及一種甘蔗渣培養(yǎng)基及其制備方法。
【背景技術】
[0002]甘蔗渣是甘蔗經(jīng)機械壓榨、浸提后所得的部分，是甘蔗制糖工業(yè)的殘渣副產(chǎn)物。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國甘蔗渣年總產(chǎn)量達到700萬噸以上。如此大量的蔗渣如何處理和有效利用是一個不可忽視的社會和環(huán)境問題。
[0003]甘蔗渣雖富含豐富的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，但這三種組分之間通過化學鍵及氫鍵形成復雜的超分子結(jié)構，難于分離利用，因此目前除用于造紙之外，主要的處理方法是焚燒和作為飼料的原材料，一方面利用效率很低，造成資源浪費，另一方面形成嚴重的環(huán)境污染。如何開發(fā)一種無污染、對甘蔗渣利用率高的工藝方法意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種甘蔗渣培養(yǎng)基及其制備方法，實現(xiàn)甘蔗渣中難分離、降解的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素到可被生物體直接吸收利用的五碳糖產(chǎn)品的高附加值轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)對甘蔗渣的有效再利用。
[0005]本發(fā)明提出一種甘蔗渣培養(yǎng)基，按質(zhì)量百分比計算，其包括25%_35%的五碳糖、15%-20%的蛋白胨、8%-10%的硫酸鎂、2%-4%的輕質(zhì)碳酸鈣、5%-8%的生物素、1%-3 %的檸檬酸鈉，其余為水。
[0006]優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計算，其包括30%的五碳糖、18 %的蛋白胨、8 %的硫酸鎂、4%的輕質(zhì)碳酸鈣、5%的生物素、2%的檸檬酸鈉，其余為水。
[0007]優(yōu)選地，所述五碳糖為木糖、葡萄糖的混合物。
[0008]本發(fā)明還提出一種甘蔗渣培養(yǎng)基的制備方法，其包括如下步驟:
[0009]SlO，取甘蔗渣置于汽爆罐中，加入質(zhì)量分數(shù)為3?10%的NaOH溶液，封閉所述汽爆罐并通入蒸汽進行第一次汽爆分離，溫度100?200°C、壓力1.2?2MPa，時間40?60min，收集噴放出的物料進行壓濾，收集上清液為第一清液，收集固體物質(zhì)為第一固渣；
[0010]S20，取第一固渣置于汽爆罐中，加入質(zhì)量分數(shù)為10?25%的NaOH溶液，封閉汽爆罐并通入蒸汽進行第二次汽爆分離;所述第二次汽爆分離溫度為130?260°C、壓力為1.5?
2.5MPa、時間30?65min，收集噴放出的物料進行壓濾，收集固體物質(zhì)為第二固渣；
[0011]S30，取第一清液和第二固渣，調(diào)節(jié)PH為4.5—5.5，加熱至40—50°C，加入半纖維素酶、纖維素酶反應25—30小時，過濾，干燥得到五碳糖。
[0012]S40，取步驟S30制備的五碳糖，按設定比例加入蛋白胨、硫酸鎂、輕質(zhì)碳酸鈣、生物素、檸檬酸鈉和水，混合均勻后高溫滅菌制得甘蔗渣培養(yǎng)基。
[0013]優(yōu)選地，步驟S30中所述第二固渣加入纖維素酶之前采用pH8.5?12的NaOH溶液清洗2—3次;所述第一清液加入半纖維素酶之前先與水混合，保持60-8(TC并不斷攪拌，然后離心分離，加入酒精至產(chǎn)生的沉淀物不再增加時，過濾并干燥濾渣。
[0014]本發(fā)明制備的甘蔗渣培養(yǎng)基，工藝簡單，環(huán)境友好，成本低且實現(xiàn)甘蔗渣中半纖維素、纖維素的徹底分離，利用率高。從而解決了甘蔗渣綜合利用的難題。
【具體實施方式】
[0015]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0016]本發(fā)明提出一種甘蔗渣培養(yǎng)基，按質(zhì)量百分比計算，其包括25%_35%的五碳糖、15%-20%的蛋白胨、8%-10%的硫酸鎂、2%-4%的輕質(zhì)碳酸鈣、5%-8%的生物素、1%-
3%的檸檬酸鈉，其余為水。
[0017]優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計算，其包括30%的五碳糖、18 %的蛋白胨、8 %的硫酸鎂、4%的輕質(zhì)碳酸鈣、5%的生物素、2%的檸檬酸鈉，其余為水。
[0018]具體地，本實施例中，所述五碳糖為木糖、葡萄糖的混合物。
[0019]葡萄糖和木糖作為碳源，支持生物體培養(yǎng)物的旺盛生長;蛋白胨主要提供氮源和維生素;硫酸鎂提供鎂元素，作為多種酶的活化劑，促進碳水化合物的新陳代謝、核酸的合成、磷酸鹽的轉(zhuǎn)化等;輕質(zhì)碳酸鈣提供生物體生長所需要的鈣離子;生物素維持生物體自然生長、發(fā)育和組織機能健康必要的營養(yǎng)素。又稱維生素H、輔酶R，是水溶性維生素，它是合成維生素C的必要物質(zhì)，是脂肪和蛋白質(zhì)正常代謝不可或缺的物質(zhì);檸檬酸鈉是作為培養(yǎng)基穩(wěn)定劑存在。
[0020]本發(fā)明還提出上述甘蔗渣培養(yǎng)基的制備方法，其包括以下步驟:
[0021 ] SlO，取甘蔗渣置于汽爆罐中，加入質(zhì)量分數(shù)為3?10 %的NaOH溶液，封閉所述汽爆罐并通入蒸汽進行第一次汽爆分離，溫度100?200°C、壓力1.2?2MPa，時間40?60min，收集噴放出的物料進行壓濾，收集上清液為第一清液，收集固體物質(zhì)為第一固渣；
[0022]需要說明的是，此步驟中，上清液主要成分為半纖維素粗液。此步驟原理為:甘蔗渣中富含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。前兩者極容易被纖維素酶、半纖維素酶的作用降解成葡萄糖、木糖。但木質(zhì)素是由苯基丙烷聚合而成的一種非多糖物質(zhì)，不溶于水，且難以降解；且其一C一C一鍵、一O—鍵縱橫交聯(lián)，側(cè)鏈與半纖維素以共價鍵結(jié)合，形成致密的網(wǎng)絡結(jié)構一一木質(zhì)素鞘包埋纖維素和半纖維素，因而使纖維素酶和半纖維素酶不易與纖維素和半纖維素接觸，結(jié)果導致甘蔗渣也難以被直接降解。采用蒸汽爆破一一汽爆罐對甘蔗渣進行處理，就可以破壞木質(zhì)素對纖維素和半纖維素的包埋；同時，蒸汽爆破的壓力和溫度可以滅菌。
[0023]S20，取第一固渣置于汽爆罐中，加入質(zhì)量分數(shù)為10?25%的NaOH溶液，封閉汽爆罐并通入蒸汽進行第二次汽爆分離;所述第二次汽爆分離溫度為130?260°C、壓力為1.5?
2.5MPa、時間30?65min，收集噴放出的物料進行壓濾，收集固體物質(zhì)為第二固渣；
[0024]此步驟中，所得第二固渣的主要成分為粗纖維素。壓濾所得清液為第二清液，主要成分為木質(zhì)素粗液，且往第二清液中加入鹽酸、硫酸、有機酸或聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁等絮凝劑，過濾可得到純化的木質(zhì)素。
[0025]S30，取第一清液和第二固渣，調(diào)節(jié)PH為4.5—5.5，加熱至40—50°C，加入半纖維素酶、纖維素酶反應25—30小時，過濾，干燥得到五碳糖，其主要成分為木糖、葡萄糖的混合物；
[0026]優(yōu)選地，酶解反應前，半纖維素進行水洗和純化:將第一清液與水混合，保持60-80°c并不斷攪拌，然后離心分離，加入酒精至產(chǎn)生的沉淀物不再增加時，過濾，濾渣干燥即得純化的半纖維素。第二固渣進行純化:采用PH8.5?12的NaOH溶液清洗至少兩次，得純化的纖維素。
[0027]進行水洗的原理是:蒸汽爆破的高溫高壓使含纖維素的原料產(chǎn)生諸如糠醛、呋喃之類的抑制物，從而降低酶的活力和產(chǎn)酶微生物的活性。抑制物易溶解在水中，從而通過水洗、離心將其從第一清液中除去。
[0028]S40，取步驟S30制備