一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法

1.本发明涉及玉米秸秆发酵领域，尤其涉及一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法。


背景技术：

2.木质纤维素主要包括农业固体废物、花草树木以及一些经济作物等，是自然界中一类分布范围最广，数量巨大且能够再生的生物质。这些生物质如果处理不当不仅会造成资源的浪费还会严重污染环境。因此，合理转化和利用这些生物质资源，对于经济开发和建设环境友好型社会具有重要意义。
3.目前报道的利用热纤梭菌进行秸秆产糖的方法多是湿式厌氧发酵(即底物浓度低于10％)，原因是湿式厌氧发酵的产糖效果更好。但湿式厌氧发酵存在能耗高、占地大、需要大量添加水来调节，发酵后产生沼液对环境污染等不足。


技术实现要素：

4.本发明是要解决现有利用热纤梭菌进行秸秆产糖的方法为湿式厌氧发酵，存在占地大、发酵后产生沼液对环境污染的问题，提供一种利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法。
5.本发明利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，包括以下步骤：
6.一、以膨化玉米秸秆作为发酵底物，发酵底物的总固体浓度为15％-25％；
7.二、将发酵底物灭菌，在厌氧培养箱中向灭菌后的发酵底物中接种热纤梭菌种子液，进行厌氧发酵，发酵温度为50-65℃，发酵时间为5-20天。
8.所述热纤梭菌为热纤梭菌(clostridium thermocellum)fc811，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2021年12月23日，保藏编号为cgmcc no：40026。
9.进一步的，所述膨化玉米秸秆的制备方法为：
10.采用秸秆膨化机对新鲜玉米秸秆进行处理，至玉米秸秆粒径为1～3cm，然后对膨化玉米秸秆进行干燥，至总固体浓度为15％-25％。
11.进一步的，所述发酵底物的灭菌方法为：
12.将发酵底物装进湿热耐高温灭菌袋中，排进袋中的空气，121℃灭菌20-30min。
13.进一步的，热纤梭菌种子液的接种量为10％。
14.进一步的，所述热纤梭菌种子液的浓度为10
8-109个/ml。
15.进一步的，所述热纤梭菌种子液的制备方法为：
16.将培养基加入厌氧培养瓶中，同时用氮气吹脱，直到溶液保持无色，然后将厌氧培养瓶密封，置于121℃，灭菌20min；
17.用注射器吸取热纤梭菌fc811菌液接种于灭菌的厌氧培养瓶中，接种量为9％-11％，于130rpm水浴恒温振荡培养，培养温度为60℃，培养时间为6d，ph 7.0。
18.进一步的，所示培养基配方为：nacl 1.0g/l、nh4cl 1.0g/l、k2hpo
4 1.5g/l、kh2po
4 3.5g/l、mgcl
2 0.5g/l、kcl 0.2g/l、酵母提取物2g/l、蛋白胨2g/l、半胱氨酸0.6g/l、微量元素5ml/l、维生素0.5ml/l、0.1％(w/v)刃天青0.2g/l、微晶纤维素5g/l、蒸馏水1000ml，ph值调至7。
19.所述微量元素配方：氯化亚铁1.5g/l，氯化锌70.0mg/l，硼酸6.0mg/l，四水氯化锰0.1g/l，二水氯化铜2.0mg/l，六水氯化钴0.19g/l，六水氯化镍24.0mg/l，一水钼酸钠36.0mg/l，钨酸钠15.0mg/l，五水硒酸钠15.0mg/l，蒸馏水1000ml。
20.所述维生素配方：硫辛酸50.0mg/l，生物素20.0mg/l，烟酸0.35g/l，盐酸硫胺素5.0mg/l，对氨基苯甲酸50.0mg/l，叶酸20.0mg/l，泛酸钙50.0mg/l，维生素b12 1.0mg/l，盐酸吡哆醇100.0mg/l，蒸馏水1000mg/l，ph值调至6.8-7.0。
21.本发明的有益效果：
22.本发明以膨化玉米秸秆作为发酵底物，接种热纤梭菌fc811进行干式厌氧发酵，与湿式厌氧发酵相比，具有耗能低、占地小、负荷高等优点，且在发酵前期，基本无需添加水来调节，发酵后，产生的沼液少，对环境污染小，发酵后的沼渣还能用做有机肥利用。
23.经热纤梭菌fc811强化处理后，玉米秸秆表面出现许多腐蚀槽、孔和裂纹，结构变得松散起来，其木质素被破坏，纤维素和半纤维被释放出来，加快后续玉米秸秆的糖化。
24.经热纤梭菌fc811强化处理后的玉米秸秆发生了一定程度的降解，在发酵15天后玉米秸秆的失重率达到了最大值，为32.21％。
25.经过热纤梭菌fc811处理后的膨化玉米秸秆，其结晶度指数先上升后下降，说明热纤梭菌能够破坏膨化玉米秸秆的结构，导致秸秆被有效糖化，为后续秸秆发酵产气奠定基础。
26.本发明的热纤梭菌fc811能够在干式厌氧发酵产生大量的可溶性糖，产糖效果十分突出。热纤梭菌fc811通过强化玉米秸秆，产生大量的可溶性糖。热纤梭菌fc811在强化玉米秸秆发酵过程中，在第15d总累积可溶性糖量达到最大值，为167.99mg/g秸秆。
27.本发明方法为玉米秸秆的糖化使用赋予更高的价值。
附图说明
28.图1为未经热纤梭菌fc811处理的玉米秸秆表面形态；
29.图2实施例1经热纤梭菌fc811强化处理5天后玉米秸秆表面形态；
30.图3为实施例2经热纤梭菌fc811强化处理10天后玉米秸秆表面形态；
31.图4为实施例3经热纤梭菌fc811强化处理15天后玉米秸秆表面形态；
32.图5为经热纤梭菌强化后玉米秸秆在不同时间段内干式厌氧发酵过程中的失重率变化；
33.图6为热纤梭菌强化处理不同时间段内干式厌氧发酵过程中的结晶度图谱；
34.图7为热纤梭菌强化处理不同时间段内干式厌氧发酵过程中的傅里叶变换红外光谱图；
35.图8为热纤梭菌强化处理不同时间下膨化玉米秸秆产糖情况。
具体实施方式
36.本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
37.具体实施方式一：本实施方式利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，包括以下步骤：
38.一、以膨化玉米秸秆作为发酵底物，发酵底物的总固体浓度为15％-25％；
39.二、将发酵底物灭菌，在厌氧培养箱中向灭菌后的发酵底物中接种热纤梭菌种子液，进行厌氧发酵，发酵温度为50-65℃，发酵时间为5-20天。
40.所述热纤梭菌为热纤梭菌(clostridium thermocellum)fc811，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2021年12月23日，保藏编号为cgmcc no：40026。
41.热纤梭菌fc811不仅能够降解微晶纤维素，而且还能够积累大量的可溶性糖，其糖化率明显高于以往报道的热纤梭菌。以往报道该属的菌株，对糖的利用率较高，因此，糖的积累量较低。然而，热纤梭菌fc811能够高效积累可溶性糖，是因为该菌株在生长过程中只需少量的糖类就能维持自身的生长繁殖，对糖的利用率较低，且菌株体内存在大量的纤维素酶，能够将纤维素转化成可溶性糖，因此，可溶性糖的积累量高。
42.具体实施方式二：本实施方式步骤一所述膨化玉米秸秆的制备方法为：
43.采用秸秆膨化机对新鲜玉米秸秆进行处理，至玉米秸秆粒径为1～3cm，然后对膨化玉米秸秆进行干燥，至总固体浓度为15％-25％。其它步骤、参数与具体实施方式一相同。
44.具体实施方式三：本实施方式步骤二所述发酵底物的灭菌方法为：
45.将发酵底物装进湿热耐高温灭菌袋中，排进袋中的空气，121℃灭菌20-30min。其它步骤、参数与具体实施方式一或二相同。
46.具体实施方式四：本实施方式步骤二所述热纤梭菌种子液的接种量为10％。其它步骤、参数与具体实施方式一、二或三相同。
47.具体实施方式五：本实施方式步骤二所述热纤梭菌种子液的浓度为10
8-109个/ml。其它步骤、参数与具体实施方式一、二、三或四相同。
48.具体实施方式六：本实施方式步骤二所述热纤梭菌种子液的制备方法为：
49.将培养基加入厌氧培养瓶中，同时用氮气吹脱，直到溶液保持无色，然后将厌氧培养瓶密封，置于121℃，灭菌20min；
50.用注射器吸取热纤梭菌fc811菌液接种于灭菌的厌氧培养瓶中，接种量为9％-11％，于130rpm水浴恒温振荡培养，培养温度为60℃，培养时间为6d，ph 7.0。其它步骤、参数与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
51.具体实施方式七：本实施方式所述培养基配方为：nacl 1.0g/l、nh4cl 1.0g/l、k2hpo
4 1.5g/l、kh2po
4 3.5g/l、mgcl
2 0.5g/l、kcl 0.2g/l、酵母提取物2g/l、蛋白胨2g/l、半胱氨酸0.6g/l、微量元素5ml/l、维生素0.5ml/l、0.1％(w/v)刃天青0.2g/l、微晶纤维素5g/l、蒸馏水1000ml，ph值调至7。其它步骤、参数与具体实施方式六相同。
52.具体实施方式八：本实施方式所述微量元素配方：氯化亚铁1.5g/l，氯化锌70.0mg/l，硼酸6.0mg/l，四水氯化锰0.1g/l，二水氯化铜2.0mg/l，六水氯化钴0.19g/l，六水氯化镍24.0mg/l，一水钼酸钠36.0mg/l，钨酸钠15.0mg/l，五水硒酸钠15.0mg/l，蒸馏水
1000ml。其它步骤、参数与具体实施方式七相同。
53.具体实施方式九：本实施方式所述维生素配方：硫辛酸50.0mg/l，生物素20.0mg/l，烟酸0.35g/l，盐酸硫胺素5.0mg/l，对氨基苯甲酸50.0mg/l，叶酸20.0mg/l，泛酸钙50.0mg/l，维生素b12 1.0mg/l，盐酸吡哆醇100.0mg/l，蒸馏水1000mg/l，ph值调至6.8-7.0。其它步骤、参数与具体实施方式七或八相同。
54.下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
55.实施例1：
56.本实施例利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法，包括以下步骤：
57.一、以膨化玉米秸秆作为发酵底物，发酵底物的总固体浓度为20％；
58.二、将发酵底物灭菌，在厌氧培养箱中向灭菌后的发酵底物中接种热纤梭菌种子液，接种量为10％，进行厌氧发酵，发酵温度为60℃，发酵时间为5天。
59.所述热纤梭菌为热纤梭菌(clostridium thermocellum)fc811，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2021年12月23日，保藏编号为cgmcc no：40026。
60.优选的，所述膨化玉米秸秆的制备方法为：
61.采用秸秆膨化机对新鲜玉米秸秆进行处理，至玉米秸秆粒径为1～3cm，然后对膨化玉米秸秆进行干燥，至总固体浓度为20％。
62.优选的，所述发酵底物的灭菌方法为：
63.将发酵底物装进湿热耐高温灭菌袋中，排进袋中的空气，121℃灭菌20min。
64.优选的，所述热纤梭菌种子液的浓度为108个/ml。
65.优选的，所述热纤梭菌种子液的制备方法为：
66.将培养基加入厌氧培养瓶中，同时用氮气吹脱，直到溶液保持无色，然后将厌氧培养瓶密封，置于121℃，灭菌20min；
67.用注射器吸取热纤梭菌fc811菌液接种于灭菌的厌氧培养瓶中，接种量为11％，于130rpm水浴恒温振荡培养，培养温度为60℃，培养时间为6d，ph 7.0。
68.优选的，所示培养基配方为：nacl 1.0g/l、nh4cl 1.0g/l、k2hpo
4 1.5g/l、kh2po
4 3.5g/l、mgcl
2 0.5g/l、kcl 0.2g/l、酵母提取物2g/l、蛋白胨2g/l、半胱氨酸0.6g/l、微量元素5ml/l、维生素0.5ml/l、0.1％(w/v)刃天青0.2g/l、微晶纤维素5g/l、蒸馏水1000ml，ph值调至7。
69.所述微量元素配方：氯化亚铁1.5g/l，氯化锌70.0mg/l，硼酸6.0mg/l，四水氯化锰0.1g/l，二水氯化铜2.0mg/l，六水氯化钴0.19g/l，六水氯化镍24.0mg/l，一水钼酸钠36.0mg/l，钨酸钠15.0mg/l，五水硒酸钠15.0mg/l，蒸馏水1000ml。
70.所述维生素配方：硫辛酸50.0mg/l，生物素20.0mg/l，烟酸0.35g/l，盐酸硫胺素5.0mg/l，对氨基苯甲酸50.0mg/l，叶酸20.0mg/l，泛酸钙50.0mg/l，维生素b12 1.0mg/l，盐酸吡哆醇100.0mg/l，蒸馏水1000mg/l，ph值调至6.8-7.0。
71.实施例2：
72.本实施例利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法与实施例1的区别在于：步
骤二中所述发酵时间为10天，其他步骤和参数与实施例1相同。
73.实施例3：
74.本实施例利用热纤梭菌强化玉米秸秆产糖的发酵方法与实施例1的区别在于：步骤二中所述发酵时间为15天，其他步骤和参数与实施例1相同。
75.针对以上实施例得到的发酵后玉米秸秆进行以下实验：
76.(1)经热纤梭菌fc811处理后，玉米秸秆表面形态的变化情况
77.用pbs将发酵前后的玉米秸秆进行清洗，制样，将制备好的样品冻干后，用导电胶带将样品粘贴在扫描电镜样品台上，随后镀上一层金属膜，后置于扫描电镜下观察秸秆的破环程度及形态。
78.图1为未经热纤梭菌fc811处理的玉米秸秆表面形态，图2实施例1经热纤梭菌fc811强化处理5天后玉米秸秆表面形态，图3为实施例2经热纤梭菌fc811强化处理10天后玉米秸秆表面形态，图4为实施例3经热纤梭菌fc811强化处理15天后玉米秸秆表面形态。
79.由图1-4可知，实施例1经热纤梭菌fc811强化处理5天后，玉米秸秆表面出现许多腐蚀槽、孔和裂纹，结构变得松散起来，其木质素被破坏，纤维素和半纤维被释放出来，加快后续玉米秸秆的糖化；实施例2经热纤梭菌fc811强化处理10天后，玉米秸秆出现明显裂缝，开始断裂，表面条纹状开始被破坏，结构变得更加松散。实施例3经热纤梭菌fc811处理15天后玉米秸秆结构与处理10天的样品相比，秸秆表面的裂缝和孔洞进一步变大，碎裂和松散，结构变得更加无序。
80.未经菌株强化处理的玉米秸秆结构紧凑，形态完整，无裂痕，也没有孔洞，未出现结构破环现象。经热纤梭菌fc811强化处理后的玉米秸秆，其表面形态变得更加粗糙，表现出更为无序的结构，且结构松散，表面出现大小不一的凹槽、孔洞以及裂痕。从扫描电镜的结果可以看出，玉米秸秆在热纤梭菌fc811的强化处理下，其表面形态发生了明显的变化，为后续玉米秸秆厌氧消化产甲烷奠定基础。
81.综上可知，随着时间的推移，热纤梭菌fc811对玉米秸秆的破坏程度不断增强，说明热纤梭菌fc811在很大程度上可以加快玉米秸秆的糖化水解。
82.(2)经热纤梭菌fc811处理后，玉米秸秆的失重率变化
83.经热纤梭菌强化后玉米秸秆在不同时间段内干式厌氧发酵过程中的失重率变化如图5所示。
84.实施例1-3中，玉米秸秆在发酵5天、10天和15天的失重率分别为25.48％、27.81％和32.21％。分析可知，玉米秸秆在厌氧发酵过程中，随着发酵时间的增加，玉米秸秆的失重率在不断提高。玉米秸秆在发酵前5天，其失重率变化较大，在发酵5-10天，失重率的变化较小，降解幅度较小，而在发酵10-15天，实重率的变化幅度较发酵5-10天较大，由此可以推测热纤梭菌fc811在发酵前期对玉米秸秆的降解程度较大，在发酵中期主要是对降解后释放的纤维素和半纤维素进行分解和转化，发酵后期可能对剩余秸秆进行了二次降解。
85.综上可知，经热纤梭菌强化处理后的玉米秸秆发生了一定程度的降解，在发酵15天后玉米秸秆的失重率达到了最大值，为32.21％。
86.(3)经热纤梭菌fc811处理后，玉米秸秆内部结晶度分析
87.采用德国布鲁克的d8 venture x射线单晶衍射仪，实验条件为：铜靶测试，电压40kv，电流40ma，波长1.5418a，扫描类型为锁定耦合，扫描范围为5～75
°
，扫描方式为连续
扫描，扫描速度12o/min，步长0.02
°
，计算发酵后秸秆内部结晶度。
88.根据公式计算秸秆内部的结晶指数：
89.cri(％)＝[(i
002-iam)/i
002
]
×
100％
[0090]
式中cri为结晶指数；i
002
为2θ＝22.5
°
附近晶面衍射强度；iam为2θ＝18
°
附近的衍射强度，对应于纤维素无定形区衍射强度。
[0091]
结晶指数(cri)是衡量玉米秸秆糖化效果的重要因素之一。通过强化处理秸秆，降低其内部组成成分的拮抗性，使得木质素、半纤维素和纤维素能够较好的分离，但在强化处理过程中，由于结晶区的破坏，使得非结晶区所占比例较高，从而造成秸秆结晶度在发酵过程中上升。
[0092]
如图6所示，分别是生物强化与未强化处理的膨化玉米秸秆在不同时间段内干式厌氧发酵过程中的结晶度图谱。其中曲线a表示未经热纤梭菌强化处理，b表示实施例1经热纤梭菌fc811强化处理5天，c表示实施例2经热纤梭菌fc811强化处理10天，d表示实施例3经热纤梭菌fc811强化处理15天。从图6可知，膨化玉米秸秆在干式厌氧发酵过程中在22
°
、26
°
和28
°
都出现了较为显著的x射线衍射峰，其中22
°
和26
°
分别是纤维素002晶面衍射峰和硅酸盐类衍射峰。
[0093]
硅酸盐类物质是维持玉米秸秆细胞壁硬度的重要组成部分，随着发酵时间的延长，硅酸盐类物质发生了变化，说明玉米秸秆的细胞壁以及纤维素在强化厌氧菌的作用下，其结构和组成成分发生了变化。然而，从上述图谱中发现膨化玉米秸秆在干式厌氧发酵过程中在18
°
的衍射峰值相对较弱，可能是与前期处理或研磨秸秆时对其非结晶区破坏程度大，导致其衍射峰并没有直观的显现出来。
[0094]
未经强化处理的膨化玉米秸秆结晶度为44.03％，经热纤梭菌强化处理的膨化玉米秸秆在5天、10天、15天的结晶度分别为53.36％、58.86％和38.04％。经强化处理的膨化玉米秸秆在前10天内的结晶度指数逐渐升高，是因为强化处理破坏了膨化玉米秸秆木质素的结构，大量的木质素和部分半纤维素被去除，一些易被降解的有机质被菌株消耗，导致纤维素的含量相对升高，因此，膨化玉米秸秆的结晶度指数也随之提高。在10-15天内，膨化玉米秸秆的结晶度明显下降，说明在这段时间内，在强化菌的作用下，大部分纤维素被水解糖化，热纤梭菌对纤维素结晶区的糖化破坏程度远大于其产物的消耗程度，导致结晶度大幅降低。综上可知，经过热纤梭菌处理后的膨化玉米秸秆，其结晶度指数先上升后下降，说明热纤梭菌能够破坏膨化玉米秸秆的结构，导致秸秆被有效糖化，为后续秸秆发酵产气奠定基础。
[0095]
(4)经热纤梭菌fc811处理后，玉米秸秆相关基团变化分析
[0096]
将发酵前后的玉米秸秆烘干研磨至粉状，取少量样品于玛瑙研钵中，与kbr粉末混匀并充分研磨后放入模具中，利用傅立叶变换红外光谱仪进行扫描检测，每个样品扫描次数至少三次，检测范围为400-4000cm-1
，分辨率为4cm-1
。根据测试结果分析秸秆内部分子表面官能团的变化情况。
[0097]
表1是玉米秸秆在傅里叶变换红外光谱仪下得到的基团特征峰及其归属情况，通过根据不同波数处所对应的吸收峰是否存在以及峰的大小，可以推断出玉米秸秆官能团的变化。如图7所示，分别是生物强化与未强化处理的玉米秸秆在不同时间段内干式厌氧发酵过程中的傅里叶变换红外光谱图，其中曲线a表示未经热纤梭菌强化处理，b表示实施例1经
热纤梭菌fc811强化处理5天，c表示实施例2经热纤梭菌fc811强化处理10天，d表示实施例3经热纤梭菌fc811强化处理15天。从图中可以看出，波数3390cm-1
、2919cm-1
、1735cm-1
、1603cm-1
、1515cm-1
、1247cm-1
、1030cm-1
、898cm-1
、466cm-1
处都有峰值，且不同波数处峰值的大小不同，这表明玉米秸秆在发酵过程中分子结构发生了变化，相应的官能团的含量也发生了不同程度的变化。
[0098]
表1傅里叶红外光谱下玉米秸秆特征峰及其归属
[0099][0100]
波数2919cm-1
的振动峰随着发酵时间的延长，峰值先增大后减小，这表明在发酵前五天，玉米秸秆中木质素及大分子物质在发酵过程中逐渐被降解，组成大分子的长链发生断裂转换为小分子链，导致甲基以及亚甲基基团数量的增加；而在发酵5-15天发现峰值降低，这可能是甲基以及亚甲基基团在一些酶的作用下发生了转化。
[0101]
波数1735cm-1
和1603cm-1
的振动峰出现了不同程度的增强及减弱，这说明玉米秸秆在发酵的前5天中，纤维素和半纤维发生了降解，碳水化合物(纤维素和半纤维素)中-oh基团被氧化成酮和羧酸，因此酮和羧酸类物质增加，峰值增强；发酵5-15天峰值稍微减弱，可能是基质中芳香环共轭羰基酮类物质被降解。
[0102]
波数1515cm-1
的振动峰随着发酵时间的延长在逐渐降低，说明玉米秸秆中的木质素芳香环骨架被破坏，木质素降解。
[0103]
波数1247cm-1
的振动峰为酚、醚键c-o-c的伸缩振动峰，峰强度在发酵15天后明显减弱，这说明玉米秸秆在发酵过程中部分酚、醚键发生断裂，使得纤维素和半纤维素暴露出来，促进玉米秸秆糖化。
[0104]
波数1030cm-1
的振动峰在发酵的前10天逐渐减弱，这说明随着发酵时间的延长，玉米秸秆中的纤维素和半纤维素成分开始发生降解和转化；而在发酵到第15天，其峰值增强，可能是玉米秸秆在强化菌的作用下，将有机物大分子转化为糖类物质，其转化为糖类物质的速率大于其消耗的速率，因此出现了上升的趋势。
[0105]
波数898cm-1
的振动峰在发酵前5天有微弱增强，说明在玉米秸秆的发酵过程中，其纤维素中c-h含量有所增加，但在发酵5-15天可发现峰值逐渐减弱，说明纤维素在逐渐降解，且随着发酵时间的延长，降解幅度增强，到发酵第十五天，其峰值降低到了最小，说明纤维素在一定程度上得到了降解。
[0106]
波数466cm-1
的振动峰在发酵15天后峰值升高，这说明玉米秸秆在发酵15天后可能产生了新的小分子物质。
[0107]
(5)经热纤梭菌fc811处理后，玉米秸秆糖化产物的测定
[0108]
热纤梭菌强化处理不同时间下膨化玉米秸秆产糖情况如图8所示。表示未经热纤梭菌强化处理，表示实施例1经热纤梭菌fc811强化处理5天，表示实施例2经热纤梭菌fc811强化处理10天，表示实施例3经热纤梭菌fc811强化处理15天。由图8可知，经热纤梭菌fc811强化处理后的玉米秸秆能够产生多种可溶性还原糖，其主要成分为木糖、纤维二糖、葡糖糖和阿拉伯糖。玉米秸秆主要由木质素、半纤维素和纤维素组成，其中纤维素占据40％-60％，纤维素经过菌株降解，可产生大量的纤维二糖和葡萄糖。热纤梭菌fc811在发酵前5天，玉米秸秆的结构被破坏，纤维素和半纤维素从木质素中解聚出来，产生木糖、纤维二糖、葡萄糖以及阿拉伯糖等。在发酵第10天，纤维二糖、木糖以及阿拉伯糖的量明显降低，而葡萄糖的量在增加，可能是因为菌株在降解玉米秸秆过程中释放的酶将纤维二糖、木糖以及阿拉伯糖进一步降解，进而产生葡萄糖。而在发酵的第15天，发现木糖、纤维二糖的量再一次升高，可能是菌株对玉米秸秆进行了二次降解，使得之前没有发酵完全的玉米秸秆再一次进行了发酵，但葡萄糖和阿拉伯糖的量并没有明显升高。阿拉伯糖在玉米秸秆发酵的15天内，其产量并不高，可能是因为菌株内缺少或者存在少量能够将玉米秸秆转换为阿拉伯糖的酶。
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与对照组相比，经热纤梭菌fc811强化后的玉米秸秆，在5d、10d、15d的产糖量都明显增加。在5d-15d的范围内，木糖、纤维二糖产量变化趋势相同，都是增加、减少、增加；且木糖的产量在第5d达到最大值，为37.35mg/g秸秆，纤维二糖的产量在第5d达到最大值，为34.65mg/g秸秆；而葡萄糖和阿拉伯糖的产量先增加而后保持恒定状态，但是葡萄糖的产量在第10d达到最大值，为101.45mg/g秸秆，明显高于阿拉伯糖最大值13.5mg/g秸秆。热纤梭菌fc811在强化玉米秸秆发酵过程中，在第15d总累积可溶性糖量达到最大值，为167.99mg/g秸秆。
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综上，热纤梭菌fc811通过强化玉米秸秆，产生大量的可溶性糖为玉米秸秆的糖化使用赋予更高的价值。