酸、檸檬酸鈉緩沖液母液，濃度均為lmol/L。使用前，將檸檬酸、檸檬 酸鈉母液稀釋20倍至0.05mol/L，兩者混合至pH為5.1-5.5。隨后加入酵母提取物與蛋白胨， 濃度分別為15g/L和30g/L。
[0045]纖維素酶購(gòu)自SIGMAC273〇-5OmL，0-葡萄糖苷酶購(gòu)自SIGMA49290-250MG。
[0046] 含產(chǎn)甲烷菌的厭氧污泥為pH7.0，可溶性C0D值為19200mg/L，丙酸含量為850mg/L， 總固體TS含量為128g/Kg，總揮發(fā)性固體VS含量為107g/Kg，并且VS/TS含量為83.5 %的活性 污泥，取自北京市大紅門污水處理廠。
[0047]下述實(shí)施例中其他所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0048]本發(fā)明中所需測(cè)定參數(shù)及其測(cè)定方法如下：
[0049] 1:葡萄糖、乙醇、揮發(fā)酸含量的測(cè)定方法:高效液相色譜儀(安捷倫1260)。色譜柱 為Hi-PlexH(300mmX7.7mm)，柱溫60°C，安捷倫示差檢測(cè)器，檢測(cè)器溫度40°C，流動(dòng)相為稀 硫酸(0.005mol/L)，流速0.6mL·min-、進(jìn)樣量5yL。
[0050] 2:甲烷氣體的測(cè)定方法:NaOH排水集氣法
[0051] 3:可溶性C0D測(cè)定方法:C0D測(cè)定采用哈希C0D測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定，首先需要將樣品進(jìn) 行稀釋，取樣品2ml，加入lml重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，3ml硫酸-硫酸銀溶液，加熱觀察是否變?yōu)?綠色，若變?yōu)榫G色，則需將樣品進(jìn)行稀釋，直至不變色稀釋后，向C0D測(cè)定管內(nèi)依次加入樣品 2ml，重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液lml，硫酸-硫酸銀溶液3ml。同時(shí)設(shè)置對(duì)照組（用2ml蒸餾水代替樣 品）?；靹颍贑0D消解器內(nèi)150°C消解2h。消解完成后，待溫度降至120°C時(shí)，取出C0D測(cè)定管， 冷卻至室溫。比色測(cè)定:首先選擇相應(yīng)的測(cè)定程序，將試管表面擦拭干凈，用對(duì)照組置零，然 后分別測(cè)定樣品組的C0D值，獲取數(shù)據(jù)。
[0052] 4:總固體TS、揮發(fā)性固體VS測(cè)定方法:采用標(biāo)準(zhǔn)方法APHA，1998。
[0053]下述實(shí)施例所涉及的表1-表4如下：
[0054]表1能源草成分分析表（％，DM)
[0055]
[0056]表2發(fā)酵殘留物及接種物成分測(cè)定
[0057]
[0058]表3甲烷潛力測(cè)試結(jié)束后參數(shù)測(cè)定分析表
[0061]表4甲烷潛力測(cè)試前后參數(shù)去除率結(jié)果分析
[0062]
[0063]實(shí)施例1冰草(Agropyroncristatum)批式補(bǔ)料高底物同步糖化發(fā)酵與厭氧消化 技術(shù)相結(jié)合生產(chǎn)清潔能源乙醇甲烷。
[0064] 1、實(shí)驗(yàn)材料
[0065]蒸汽爆破冰草原料來(lái)自于天津科技大學(xué)，其成分測(cè)定結(jié)果如表1。
[0066] 2、實(shí)驗(yàn)方法
[0067]獲得蒸汽爆破冰草(Agropyroncristatum)原料后用烘箱進(jìn)行烘干，最終含水量 為6.4%。稱取蒸汽爆破原料10.68g加入250mL三角瓶中，隨后加入緩沖液89.32mL，使其濃 度達(dá)到10 %，用玻璃棒充分?jǐn)嚢瑁尤隒a(0H)2，調(diào)節(jié)pH至5.5，封口后在105°C，lOmin條件下 進(jìn)行滅菌，滅菌結(jié)束后，待溫度降至室溫后，加入纖維素酶及β-葡萄糖苷酶在50°C，200rpm 條件下進(jìn)行酶解，酶解18h后，待溫度降至室溫，得到發(fā)酵底物。
[0068] 加入釀酒酵母(0610：如.2660)進(jìn)行乙醇發(fā)酵，接種量為1\101()個(gè)>1^，發(fā)酵底物 初始濃度為10 %，發(fā)酵期間分別在12、24、36、48h補(bǔ)充蒸汽爆破冰草原料，每次補(bǔ)料量為 4.53g，將發(fā)酵底物濃度提高至20%，直至96h，結(jié)束乙醇發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。將發(fā)酵醪液蒸餾獲得乙 醇，發(fā)酵殘留物備用。
[0069] 隨后，向厭氧瓶中加入10mL發(fā)酵殘留物以及150mL厭氧污泥，設(shè)立對(duì)照組加入10mL蒸餾水以及150mL厭氧污泥，由于厭氧污泥自身也會(huì)產(chǎn)生氣體，因此必須設(shè)立對(duì)照組以判斷 厭氧消化結(jié)束時(shí)間，以及來(lái)自于殘留物的甲烷產(chǎn)量。最后充仏以排除厭氧瓶頂部的空氣， 封瓶。每天用NaoH排水法進(jìn)行氣體收集，以10mL集氣管計(jì)量甲烷氣體產(chǎn)量。
[0070] 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0071]經(jīng)過96h乙醇發(fā)酵后，最高乙醇產(chǎn)量達(dá)到15.24g·kg^1，相應(yīng)的纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)到 30.49%，如圖1(A)所示。經(jīng)過甲烷潛力測(cè)試可以得知，經(jīng)過30d后，最終甲烷累積產(chǎn)量達(dá)到 562.4mL，其甲烷產(chǎn)率為360.05mL·gVS-1，結(jié)果如圖2(A)所示。由質(zhì)量平衡分析可以得知， 每100g冰草經(jīng)過批式高底物同步糖化發(fā)酵后可以獲得乙醇7.5g，甲烷17.44g，清潔能源共 計(jì)24.94g。全纖維素轉(zhuǎn)化率可達(dá)到91.42% (見表4)，是單獨(dú)進(jìn)行乙醇生產(chǎn)的2.0倍。
[0072] 4、結(jié)論
[0073]通過批式高底物同步糖化發(fā)酵與厭氧消化技術(shù)相結(jié)合的策略，可以實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維 素原料清潔能源乙醇甲燒的生產(chǎn)，提高冰草(Agropyroncristatum)全纖維素利用率及其 全組分多級(jí)利用。
[0074] 實(shí)驗(yàn)例1
[0075]在實(shí)施例1發(fā)酵醪液蒸餾獲得發(fā)酵殘留物后，對(duì)發(fā)酵殘留物及接種物進(jìn)行成分測(cè) 定，結(jié)果如表2所不。
[0076]由表2可知，乙醇發(fā)酵殘留物含有大量小分子酸，C0D濃度較高，存在較多的纖維 素，較適于進(jìn)行厭氧發(fā)酵。在實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)開始的同時(shí)設(shè)立對(duì)照組，為與發(fā)酵殘留物體積相 同，且接種量相同的接入產(chǎn)甲烷菌的蒸餾水。充N2以排除厭氧瓶頂部的空氣，封瓶。每天固 定時(shí)間用排水法進(jìn)行產(chǎn)氣測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行成分分析，結(jié)果如表3所示。
[0077]由表3可知，經(jīng)過厭氧消化后，殘留物中的纖維素含量，C0D含量，半纖維素含量，小 分子酸含量等與表2相比都有大幅度減少。
[0078] 實(shí)施例2披堿草(Elymusdahuricusturcz)批式補(bǔ)料高底物同步糖化發(fā)酵與厭 氧消化技術(shù)相結(jié)合生產(chǎn)清潔能源乙醇甲烷。
[0079] 1、實(shí)驗(yàn)材料
[0080]蒸汽爆破披堿草原料來(lái)自于天津科技大學(xué)，其成分測(cè)定結(jié)果如表1。
[0081] 2、實(shí)驗(yàn)方法
[0082]獲得蒸汽爆破披堿草(Elymusdahuricusturcz)原料后用烘箱進(jìn)行烘干，最終含 水量為4.4%。稱取蒸汽爆破原料10.46g加入250mL三角瓶中，隨后加入緩沖液89.54mL，使 初始底物濃度達(dá)到10 %，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?，加入Ca(0H)2，調(diào)節(jié)pH至5.5，封口后在105°C， lOmin條件下進(jìn)行滅菌，滅菌結(jié)束后，待溫度降至室溫后，加入纖維素酶及β-葡萄糖苷酶在 50°C，200rpm條件下進(jìn)行酶解，酶解18h后，待溫度降至室溫，得到發(fā)酵底物。
[0083] 加入釀酒酵母(0610：如.2660)進(jìn)行乙醇發(fā)酵，接種量為1\101()個(gè)>1^，發(fā)酵底物 初始濃度為1 〇 %，發(fā)酵期間分別在12、24、36、48h補(bǔ)充蒸汽爆破披堿草原料，每次補(bǔ)料量為 4.41g，將發(fā)酵底物濃度提高到20%，直至96h，結(jié)束乙醇發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。將發(fā)酵醪液蒸餾獲得乙 醇，發(fā)酵殘留物備用。
[0084] 隨后，向厭氧瓶中加入10mL發(fā)酵殘留物以及150mL厭氧污泥，設(shè)立對(duì)照組加入10mL蒸餾水以及150mL厭氧污泥，由于厭氧污泥自身也會(huì)產(chǎn)生氣體，因此必須設(shè)立對(duì)照組以判斷 厭氧消化結(jié)束時(shí)間，以及來(lái)自于殘留物的甲烷產(chǎn)量。最后充犯以排除厭氧瓶頂部的空氣，封 瓶。每天用NaoH排水法進(jìn)行氣體收集，以10mL集氣管計(jì)量甲烷氣體產(chǎn)量。
[0085] 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0086]經(jīng)過96h乙醇發(fā)酵后，最高乙醇產(chǎn)量達(dá)到13.04g·kg<，相應(yīng)的纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)到 20.75%，如圖1(B)所示。經(jīng)過甲烷潛力測(cè)試可以得知，經(jīng)過30d后，最終甲烷累積產(chǎn)量達(dá)到 546.7mL，其甲烷產(chǎn)率為382.04mL·gVS<，結(jié)果如圖2(B)所示。由質(zhì)量平衡分析可以得知， 每l〇〇g披堿草經(jīng)過批式高底物同步糖化發(fā)酵后可以獲得乙醇6.5g，甲烷16.21g，清潔能源 共計(jì)22.71g。全纖維素轉(zhuǎn)化率可達(dá)到95.84% (表4)，是單獨(dú)進(jìn)行乙醇生產(chǎn)的3.6倍。
[0087] 4、結(jié)論
[0088]通過批式高底物同步糖化發(fā)酵與厭氧消化技術(shù)相結(jié)合的策略，可以實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維 素原料清潔能源乙醇甲燒的生產(chǎn)，提高披堿草(Elymusdahuricusturcz)全纖維素利用率 及其全組分多級(jí)利用。
[0089] 實(shí)驗(yàn)例2
[0090]在實(shí)施例2發(fā)酵醪液蒸餾獲得發(fā)酵殘留物后，對(duì)發(fā)酵殘留物及接種物進(jìn)行成分測(cè) 定，結(jié)果如表2所不。
[0091]由表2可知，乙醇發(fā)酵殘留物含有大量小分子酸，C0D濃度較高，存在較多的纖維 素，較適于進(jìn)行厭氧發(fā)酵。
[0092]在實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)開始的同時(shí)設(shè)立對(duì)照組，為與發(fā)酵殘留物體積相同，且接種量相同 的接入產(chǎn)甲烷菌的蒸餾水。充N2以排除厭氧瓶頂部的空氣，封瓶。每天固定時(shí)間用排水法進(jìn) 行產(chǎn)氣測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行成分分析，結(jié)果如表3所示。
[0093]由表3可知，經(jīng)過厭氧消化后，殘留物中的纖維素含量，C0D含量，半纖維素含量，小 分子酸含量等與表2相比都有大幅度減少。
[0094] 實(shí)施例3針茅草(Stipabaicalensisroshev)批式補(bǔ)料高底物同步糖化發(fā)酵與 厭氧消化技術(shù)相結(jié)合生產(chǎn)清潔能源乙醇甲烷 [0095] 1、實(shí)驗(yàn)材料
[0096]蒸汽爆破針茅草原料來(lái)自于天津科技大學(xué)，其成分測(cè)定結(jié)果如表1。
[0097] 2、實(shí)驗(yàn)方法
[0098]獲得蒸汽爆破針茅草(Stipabaicalensisroshev)原料后用烘箱進(jìn)行烘干，最 終含水量為21.4%。稱取蒸汽爆破原料12.72g加入250mL三角瓶中，隨