一种氧化去木质素提高酶水解率的木质纤维素预处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107164424A(43)申请公布日2017.09.15(21)申请号201710583436.1(22)申请日2017.07.12(71)申请人天津科技大学地址300222天津市河西区大沽南路1038号(72)发明人马立娟杜丽平肖冬光马清郭高杰崔有志(51)Int.Cl.C12P19/02(2006.01)C12P19/14(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种氧化去木质素提高酶水解率的木质纤维素预处理方法(57)摘要本发明涉及一种氧化去木质素提高酶水解率的木质纤维素预处理的方法，该方法的具体步骤如下：将木质纤维素原料粉碎、烘干，分别控制过碳酸钠浓度、固液比、预处理温度和时间于适宜的范围内，过滤，水洗至中性，干燥后获得预处理后的木质纤维素残渣；向上述得到的残渣中加入经pH4.5～5.0柠檬酸缓冲液溶解的纤维素酶和木聚糖酶进行酶解，获得可发酵的还原糖溶液。本发明中的预处理方法可有效去除木质素，纤维素和半纤维素组分保留率高，有效地提高了木质纤维素的酶解效率和还原糖得率，同时还具有环境友好、操作简单、成本低等优点。CN107164424ACN107164424A权利要求书1/1页1.一种氧化去木质素提高酶水解率的木质纤维素预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将木质纤维素原料粉碎、烘干，分别控制过碳酸钠浓度、固液比、预处理温度和时间于适宜的范围内，过滤，水洗，干燥后获得预处理后的木质纤维素残渣；(2)向上述得到的残渣中加入经柠檬酸缓冲液溶解的纤维素酶和木聚糖酶进行酶解，测定水解液中还原糖浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的木质纤维素为玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、稻草秸秆和甘蔗渣中的任何一种或其组合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中木质纤维素原料粉碎后，过40～80目筛，90～105℃干燥至恒重。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所用过碳酸钠的浓度为1～8％(w/v)；木质纤维素原料与过碳酸钠溶液混合的固液比控制在1∶5～1∶25；预处理温度控制在30～70℃；预处理时间控制在0.5～8h；将经预处理后的木质纤维素残渣过滤，用蒸馏水洗涤直至滤液pH达到中性，90～105℃干燥至恒重。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述柠檬酸缓冲液的pH为4.5～5.0；纤维素酶和木聚糖酶为来源于木霉商品化酶制剂。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中木质纤维素残渣的浓度为5～15％(w/v)；木质纤维素残渣酶解体系中纤维素酶的装载量为20～50FPU/g底物，木聚糖酶的装载量为5000～12000U/g底物；酶解在温度45～55℃，摇床转速100～200rpm的条件下反应48～96h。2CN107164424A说明书1/3页一种氧化去木质素提高酶水解率的木质纤维素预处理方法技术领域[0001]本发明属于木质纤维素生物质资源化利用技术领域，具体涉及一种采用强氧化剂氧化去木质素以提高木质纤维素生物质酶水解率的预处理方法。背景技术[0002]在面临经济发展和环境保护的双重压力下，开发利用生物质等可再生资源是世界各国建立可持续能源系统的有效措施。木质纤维素类生物质是自然界中最庞大、最具潜力的可再生资源，它的有效转化利用对人类可持续发展有着不可估量的价值。目前，将木质纤维素通过生物法水解为还原糖再经微生物发酵获取所需产品已成为木质纤维素资源化利用领域的研究热点及主要研究方向。[0003]木质纤维素的主要成分为纤维素(35-50％)、半纤维素(20-40％)和木质素(15-25％)。木质纤维素的结构复杂，细胞壁中的半纤维素和木质素通过共价键形成网络结构，纤维素镶嵌其中，这种复杂的网状结构是生物质转化过程中的天然抗降解屏障。尤其木质素成分在木质纤维素的酶解过程中阻碍水解酶进入生物质接触碳水化合物，并且会吸附水解酶影响其水解活性，导致酶解效率降低，从而加大了生物精炼过程的转化成本。因此，去木质素是解除木质纤维素天然抗降解屏障、提高糖苷水解酶作用效率的首要任务。[0004]目前，常用的木质纤维素预处理方法(离子液法、酸碱预处理法、蒸汽爆破法、臭氧预处理法等)中，碱性试剂和强氧化剂组合的预处理方法被报道可有效去除生物质中的木质素，同时破坏半纤维素、纤维素之间的氢键和纤维素的晶体结构，从而破坏生物质中的顽抗结构，但相关研究文献较少。过碳酸钠也称过氧化碳酸钠或过氧水合碳酸钠，其水溶液呈碱性，是一种碱性强氧化剂，常用于漂白剂、洗涤剂、水果保鲜剂、制氧剂金属表面处理剂等，安全性高、成本低，在国内外企业中广泛生产和应用。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种采用强氧化