(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210576465.6 (22)申请日 2022.05.25 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 朱明军　黄金榕　卜杰　程镜蓉　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 苏运贞 (51)Int.Cl. C12P 39/00(2006.01) C12P 3/00(2006.01) C12P 5/02(2006.01) C12N 1/20(2006.01) C12N 1/02(2006.01)C12R 1/01(2006.01) (54)发明名称 基于嗜热解糖厌氧杆菌与生物炭强化甘蔗 渣资源化利用的方法与应用 (57)摘要 本发明公开了一种基于嗜热解糖厌氧杆菌 与生物炭强化甘蔗渣资源化利用的方法与应用。 本发明以纤维素类物质为碳源富集厌氧纤维素 降解菌群； 制备嗜热解糖厌氧杆菌种子液； 将纤 维素降解菌群和嗜热解糖厌氧杆菌种子液接种 至发酵产氢培养基中进行暗发酵产氢， 收集发酵 产氢后的废液； 将废液作为溶剂配制发酵产甲烷 培养基， 接种富含产甲烷菌群的厌氧污泥， 进行 发酵产甲烷。 该方法中以常见的废弃生物质甘蔗 渣为底物， 采用 简单有效的两相厌氧发酵工艺， 并分阶段调控产氢和产甲烷过程， 最终总能量回 收达到15.84MJ/kg底物。 本发明提供的方法特别 适合应用于微 生物转化甘蔗渣生产生物燃料。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115181777 A 2022.10.14 CN 115181777 A 1.一种基于嗜热解糖厌氧杆菌与生物炭强化甘蔗 渣资源化利用的方法， 其特征在于包 括如下步骤： (1)厌氧纤维素降解菌种子液的制备： 以纤维素类物质为碳源富集厌氧纤维素降解菌 群， 得到厌氧纤维素降解菌种子液； (2)嗜热解糖厌氧杆菌种子液的制备： 将嗜热解糖厌氧杆菌进行活化和放大培养， 得到 嗜热解糖厌氧 杆菌种子液； (3)将步骤(1)中得到的纤维素降解菌群和步骤(2)中得到的嗜热解糖厌氧杆菌种子液 接种至发酵产氢培 养基中进行暗发酵产氢， 收集发酵产氢后的废液； (4)将步骤(3)得到的废液作 为溶剂配制发酵产甲烷培养基， 接种富含产甲烷菌群的厌 氧污泥， 进行厌氧发酵产甲烷； 步骤(3)中所述的发酵产氢培养基 的组成如下： 甘蔗渣5～25g/L、 生物炭0～12g/L、 硫 酸铵1.3g/L、 磷酸二氢钾1.5g/L、 磷酸氢二钾3.9 3g/L、 二水合氯化钙0.1g/L、 六水合氯化镁 1g/L、 半胱氨酸盐酸盐0.5 g/L、 酵母提取物4g/L、 浓度为0.01％(w/v)的刃天青1mL/L， pH值 为7.0±0.3； 步骤(4)中所述的发酵产甲烷培养基的组分如下： 溶剂为废液， 1g/L酵母提取物、 0～ 12g/L生物炭或铁改性 生物炭， pH值 为8.0±0.3。 2.根据权利要求1所述的基于嗜热解糖厌氧杆菌与生物炭强化甘蔗 渣资源化利用的方 法， 其特征在于： 步骤(1)中所述的厌氧纤维素降解菌群按如下步骤得到： 将泥样与纤维素培养基混合， 培养， 减少上清液后热处理， 摇匀后接种于新鲜纤维素培养基中， 厌氧培养； 将产氢能力和 降解率较好的样品在纤维素培 养基中连续 转接培养， 获得稳定的厌氧纤维素降解菌群。 3.根据权利要求2所述的基于嗜热解糖厌氧杆菌与生物炭强化甘蔗 渣资源化利用的方 法， 其特征在于： 所述的泥样和所述的纤维素培 养基按固液比1g:(2.5～3.5)mL配比； 所述的纤维素培养基的组成如下： 结晶纤维素3g/L， 硫酸铵1.3g/L、 磷酸二氢钾1.5g/ L、 磷酸氢二钾3.93g/L、 二水合氯化钙0.1g/L、 六水合氯化镁1g/L、 半胱氨酸盐酸盐0.5g/L、 酵母提取物4g/L和浓度为0.01％(w/v)的刃天青1mL/L， pH值 为7.0±0.3； 所述的培养的条件为： 于35～40℃静置培养9～ 11天， 期间每三天把一半的培养基更换 为新鲜的纤维素培 养基； 所述的减少上清液为去除原体积2/ 3的上清液； 所述的热处 理的条件为于85～ 95℃热处 理25～35min； 所述的接种于新鲜纤维素培 养基中的接种量 为新鲜纤维素培 养基体积的8～12％； 所述的厌氧培 养的条件为： 温度是5 0～60℃， 转速是10 0～200rpm； 所述的连续 转接培养的步骤如下： 1)将样品按新鲜纤维素培 养基体积的10％接种量 转接于新鲜纤维素培 养基； 2)间隔24h将培养物按新鲜纤维素培养基体积的10 ％接种量再次转接于新鲜纤维素培 养基； 3)重复步骤2)直到转接 培养至目标代数。 4.根据权利要求1所述的基于嗜热解糖厌氧杆菌与生物炭强化甘蔗 渣资源化利用的方权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115181777 A 2法， 其特征在于： 步骤(2)中所述的嗜热解糖厌氧 杆菌为嗜热解糖厌氧 杆菌MJ2； 步骤(2)中所述的活化的条件为： 将嗜热解糖厌氧杆菌接种至装有种子培养基的西林 瓶中， 将西林瓶密封， 抽真空， 充入惰性气体， 于温度为50～60℃且转速为100～200rpm的条 件下震荡培 养10～15 h； 所述的放大培养的条件为： 将活化后的嗜热解糖厌氧杆菌接种至装有种子培养基的血 清瓶中， 将血清 瓶密封， 抽真空， 充入惰性气体， 于温度为50～60℃且转速为 100～200rpm条 件下震荡培 养10～15 h； 所述的种子培养基的组成如下： 碳源为木糖5g/L、 硫酸铵1.3g/L、 磷酸二氢钾1.5g/L、 磷酸氢二钾3.93g/L、 二水合氯化钙0.1g/L、 六水合氯化镁1g/L、 半胱氨酸盐酸盐0.5g/L、 酵 母提取物4g/L和浓度为0.01％(w/v)的刃天青1mL/L， pH值 为7.0±0.3。 5.根据权利要求1所述的基于嗜热解糖厌氧杆菌与生物炭强化甘蔗 渣资源化利用的方 法， 其特征在于： 步骤(3)中所述的纤维素降解菌群和嗜热解糖厌氧杆菌种子液的总接种量为发酵产 氢 培养基体积的10％； 步骤(3)中所述的发酵产氢培养基的组成如下： 碳源为甘蔗渣10g/L、 生物炭0～12g/L、 硫酸铵1.3g/L、 磷酸二氢钾1.5g/L、 磷酸氢二钾3.93g/L、 二水合氯化钙0.1g/L、 六水合氯化 镁1g/L、 半胱氨酸盐酸盐0.5g/L、 酵母提取物4g/L和浓度为0.01％(w/v)的刃天青1mL/L， pH 值为7.0±0.3； 步骤(3)中所述的暗发酵产氢的条件为： 于 50～60℃、 100～200rpm条件下培 养4～48h 。 6.根据权利要求5所述的基于嗜热解糖厌氧杆菌与生物炭强化甘蔗 渣资源化利用的方 法， 其特征在于： 步骤(3)中所述的纤维素降解菌群和嗜热解糖厌氧 杆菌种子液接种的体积比为 4:6； 所述的甘蔗渣为经过过氧乙酸溶液按固液比甘蔗渣： 过氧乙酸溶液＝1:10(w/v)在75 ～85℃的温度处 理2～4h后得到的预处 理甘蔗渣； 所述的生物炭通过如下步骤获得： 收集木质纤维素类生物质， 干燥， 粉碎， 热解， 研磨过 筛后， 获得生物炭； 所述的铁改性生物炭通过如下步骤获得： 收集木质纤维素类生物质， 干燥， 粉碎， 浸泡 至氯化铁溶 液处理， 干燥后再 热解， 研磨过筛后， 获得铁改性 生物炭。 7.根据权利要求6所述的基于嗜热解糖厌氧杆菌与生物炭强化甘蔗 渣资源化利用的方 法， 其特征在于： 所述的木质纤维素类生物质为稻秆、 树叶和中药渣； 所述的干燥是在5 0～60℃下干燥； 所述的热解 为于300～600℃热解1h； 所述的过筛为过10 0目筛； 所述的氯化铁溶 液的浓度为10 0g/L； 所述的氯化铁溶 液处理的条件为6 0～80℃水浴3～5 h； 所述的生物质粉末与氯化铁溶液浸泡固液比为生物质粉末： 氯化铁溶液＝1:10(w/v， g： mL)。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115181777 A 3