一種濃磷酸聯(lián)合過(guò)氧化氫預(yù)處理木質(zhì)纖維素類原料用于酶水解的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種濃磷酸聯(lián)合過(guò)氧化氫預(yù)處理木質(zhì)纖維素類原料用于酶水解的方法。本發(fā)明利用濃磷酸作為溶劑，過(guò)氧化氫作為催化劑將木質(zhì)纖維素原料中的木質(zhì)素和半纖維素去除，實(shí)現(xiàn)纖維素解晶，之后向溶液中加入水，使溶液中的纖維素再生，得到結(jié)晶度與聚合度都很低的適用于酶水解的再生纖維素，將再生纖維素通過(guò)過(guò)濾分離后用于酶水解產(chǎn)生發(fā)酵性糖，水解效率為75%-100%。本發(fā)明適用于農(nóng)作物秸稈、林竹木以及野生草本或木本等不同種類木質(zhì)纖維素原料，具有操作簡(jiǎn)單、能耗較低、清潔無(wú)污染、原料的粒徑要求低、原料適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且預(yù)處理效果理想。
【專利說(shuō)明】一種濃磷酸聯(lián)合過(guò)氧化氫預(yù)處理木質(zhì)纖維素類原料用于酶水解的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)纖維素乙醇及其它以纖維素糖基為原料的生物基產(chǎn)品生產(chǎn)的木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理方法，尤其涉及的是一種濃磷酸聯(lián)合過(guò)氧化氫預(yù)處理木質(zhì)纖維素類原料用于酶水解的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，支撐世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源仍然是石油、天然氣、原煤?；茉吹氖褂眉涌焐鷳B(tài)環(huán)境惡化，對(duì)人類的生存構(gòu)成巨大威脅。根據(jù)2012年世界各國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)可知清潔能源在各國(guó)的能源消費(fèi)中所占的比重都很小，在中國(guó)不足1.5%，可見(jiàn)我國(guó)面對(duì)的能源問(wèn)題尤為突出。燃料乙醇作為一種清潔能源在巴西等國(guó)家早已廣泛使用，而在中國(guó)卻剛剛起步。我國(guó)的十八大報(bào)告已經(jīng)指出:要“推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，控制能源消費(fèi)總量， 加強(qiáng)節(jié)能降耗，支持節(jié)能低碳產(chǎn)業(yè)和新能源、可再生能源的發(fā)展，確保國(guó)家能源安全”，以及要“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”等，可見(jiàn)燃料乙醇蘊(yùn)藏著巨大的應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力。
[0003]傳統(tǒng)的用于燃料乙醇生產(chǎn)的原料一般源于糧食、甘蔗等淀粉或糖含量較高的生物質(zhì)。但在全球糧食資源匱乏的背景下，發(fā)展以糧食為主的生物乙醇生產(chǎn)，必將導(dǎo)致乙醇生產(chǎn)與人爭(zhēng)糧，糧爭(zhēng)地的矛盾現(xiàn)狀。相比傳統(tǒng)的燃料乙醇生產(chǎn)原料，木質(zhì)纖維素原料(如:農(nóng)作物秸桿、森林采伐和木材加工剩余物、柴草、以及其他木質(zhì)纖維素的下腳料)，因其資源豐富， 而成為生物乙醇生產(chǎn)的潛在主要的資源。
[0004]木質(zhì)纖維素是由木質(zhì)素、纖維素、和半纖維素三種組分通過(guò)共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。木質(zhì)素是苯丙基烷結(jié)構(gòu)單元通過(guò)C-C鍵連接而成的高分子結(jié)構(gòu)，不能水解成單糖用于生物乙醇轉(zhuǎn)化。但它包裹纖維素和半纖維素，阻礙著木質(zhì)纖維素乙醇的轉(zhuǎn)化。半纖維素則有葡聚糖、木聚糖、半乳聚糖、阿拉伯聚糖以及甘露聚糖以不同比例組合連接的，其結(jié)構(gòu)排列疏松，無(wú)晶體性質(zhì)，比較容易水解。但半纖維的存在也阻礙著木質(zhì)纖維素的轉(zhuǎn)化。纖維素是由葡萄糖通過(guò)3 -1, 4糖苷鍵聯(lián)接而成的線性長(zhǎng)鏈高分子聚合物，是纖維素乙醇轉(zhuǎn)化的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。纖維素分子中的羥基易于和分子內(nèi)或相鄰的纖維素分子上的含氧集團(tuán)之間形成氫鍵，這些氫鍵使很多纖維素分子共同組成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且組成復(fù)雜的微纖維，這也成為木質(zhì)纖維素進(jìn)行生物乙醇轉(zhuǎn)化的另外一個(gè)障礙。因此，要利用木質(zhì)纖維素類原料進(jìn)行生物乙醇轉(zhuǎn)化，首先需要對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理破壞木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)，降低木質(zhì)素和半纖維素的阻礙，使纖維素結(jié)構(gòu)疏松并充分的暴露，以便后續(xù)生物轉(zhuǎn)化過(guò)程順利高效進(jìn)行。
[0005]高效利用木質(zhì)纖維素進(jìn)行生物乙醇轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵在于:1)有效的去除或降低木質(zhì)素對(duì)酶水解的阻礙；2)有效的降低半纖維素的位阻效應(yīng)；3)破壞纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使纖維素結(jié)構(gòu)松散，使酶水解或化學(xué)水解容易進(jìn)行。因此，能否通過(guò)有效的預(yù)處理技術(shù)將木質(zhì)纖維素原料的結(jié)構(gòu)破壞，將纖維素暴露給生物酶，成為有效的將木質(zhì)纖維素變?yōu)榭砂l(fā)酵糖，為后續(xù)高效生產(chǎn)轉(zhuǎn)化乙醇的關(guān)鍵。
[0006]現(xiàn)有的木質(zhì)纖維素的預(yù)處理方式，主要針對(duì)木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的破壞與降解、半纖維素去除、纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)的破壞等幾個(gè)方面。例如:采用堿處理法(包括氨爆，AFEX)，可以有效的破壞木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)，同時(shí)使纖維素溶脹，并在一定程度上破壞其結(jié)晶結(jié)構(gòu)；采用有機(jī)溶劑法，可以有效的溶解木質(zhì)素，實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素的脫除；采用蒸汽(汽爆)或者水熱預(yù)處理(包括稀酸催化條件下)，可以有效的溶解特定原料中的半纖維素，疏松原料空間結(jié)構(gòu)；近年來(lái)，以離子溶液為代表的溶劑法的開(kāi)發(fā)，為木質(zhì)纖維原料的預(yù)處理提供了另外一種新的處理方式， 木質(zhì)素和(半)纖維素之間的非共價(jià)的鏈接作用形成的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)被有效的破壞，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)處理后原料酶水解效率的提高。
[0007]現(xiàn)有的預(yù)處理技術(shù)，在功能實(shí)現(xiàn)上，已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)破壞木質(zhì)纖維素致密結(jié)構(gòu)， 增加生物酶的可及度，提高水解效率的目的。然而，作為一種高效的木質(zhì)纖維素預(yù)處理技術(shù)，在保證技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性的同時(shí)，必須綜合的考慮以下幾個(gè)方面:1)對(duì)不同原料的高度適應(yīng)性；2)預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素具有很好的水解性能；3)預(yù)處理過(guò)程無(wú)顯著的糖損失；4) 預(yù)處理過(guò)程毒性副產(chǎn)物低；5)預(yù)處理后，適合高基質(zhì)濃度水解；6)適合后續(xù)發(fā)酵；7)預(yù)處理工藝的能耗和成本較低；而現(xiàn)有的木質(zhì)纖維素的預(yù)處理方法，在不同程度上不能同時(shí)滿足高效預(yù)處理的標(biāo)準(zhǔn)。堿處理法(包括氨爆，AFEX)可以有效的降低農(nóng)作物秸桿中木質(zhì)素的含量，而對(duì)結(jié)構(gòu)密實(shí)度和木質(zhì)素含量較高的軟木類原料的預(yù)處理效果較差；蒸汽(氣爆)預(yù)處理方式較適合以木聚糖為主鏈的半纖維素的溶解去除，而對(duì)以甘露聚糖為主鏈的半纖維素原料的預(yù)處理效果不佳。在高溫參與下的預(yù)處理方式，包括蒸汽預(yù)法、水熱法、有機(jī)溶劑法等均會(huì)在預(yù)處理過(guò)程產(chǎn)生有毒抑制物，嚴(yán)重影響了后續(xù)的發(fā)酵；此外，現(xiàn)有大部分的預(yù)處理方式，對(duì)木質(zhì)纖維素空間結(jié)構(gòu)破壞有限、預(yù)處理后的原料仍具有較高的聚合度或結(jié)晶度， 導(dǎo)致后續(xù)酶水解的基質(zhì)濃度較低，無(wú)法獲得較高的糖濃度的水解液。近期，采用離子溶液預(yù)處理的方式可以有效的原料中纖維素的聚合度和結(jié)晶度，改善酶水解過(guò)程中機(jī)制的流變特性，但離子溶液對(duì)后續(xù)酶水解和發(fā)酵的潛在抑制和毒害尚需進(jìn)一步研究，且降低離子溶液的制備成本也仍需進(jìn)行進(jìn)一步的考慮。
[0008]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種濃磷酸聯(lián)合過(guò)氧化氫預(yù)處理木質(zhì)纖維素類原料用于酶水解的方法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]一種濃磷酸聯(lián)合過(guò)氧化氫預(yù)處理木質(zhì)纖維素類原料用于酶水解的方法，其步驟如下:
[0012](I)將木質(zhì)纖維素類原`料加入反應(yīng)釜，添加濃磷酸-過(guò)氧化氫混合試劑，進(jìn)行預(yù)處理；
[0013](2)預(yù)處理后，向(I)中混合物加入10倍反應(yīng)溶液體系質(zhì)量的蒸餾水或自來(lái)水終止反應(yīng)；
[0014](3)把步驟(2)得到的混合物進(jìn)行真空抽濾，獲得預(yù)處理產(chǎn)物，并反復(fù)清洗抽濾 10-15遍，用于酶水解。
[0015]所述的木質(zhì)素類原料為農(nóng)作物秸桿、林木、竹木、野生草本、木本木質(zhì)纖維素或者是它們的混合物，其原料粒徑范圍為0.2mm-5cm。[0016]所述的濃磷酸-過(guò)氧化氫混合試劑其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為80%-l.77%、 70%-5.29% 或 60%-8.82%。
[0017]所述的方法，其木質(zhì)纖維素類原料和濃磷酸-過(guò)氧化氫混合試劑的固液比為 1:10-1:20。
[0018]所述的方法，其預(yù)處理溫度為20°C -50°C，預(yù)處理時(shí)間為lh_5h。
[0019]本發(fā)明使用濃磷酸聯(lián)合過(guò)氧化氫，在溫和條件下預(yù)處理木質(zhì)纖維素，使木質(zhì)素交聯(lián)結(jié)構(gòu)被破壞，大部分木質(zhì)素和半纖維素被有效去除，同時(shí)纖維素的結(jié)晶區(qū)被明顯破壞， 結(jié)晶度顯著降低。本發(fā)明的多原料通適性強(qiáng)，可滿足不同原料預(yù)處理和多種原料混合預(yù)處理。預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素原料在酶水解過(guò)程中，不僅酶水解效率被顯著提高，水解率為 75%-100%，且水解時(shí)間也顯著縮短，在較大程度上降低了預(yù)處理能耗以及成本，更為后續(xù)的乙醇發(fā)酵提供了便利。整個(gè)處理過(guò)程無(wú)有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生，環(huán)境友好。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]實(shí)例I不同溫度條件用于木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理
[0022](一)材料
[0023]1、小麥秸桿，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎過(guò)40目篩。
[0024]2、纖維素酶(Celluclastl.5L)和P -葡萄糖苷酶(Novozymel88)購(gòu)自諾維信。
[0025](二)方法
[0026]1、將50g小麥秸桿粉末放入反應(yīng)釜，按固液比為1:10的比例，向反應(yīng)釜中加入磷酸與過(guò)氧化氫混合液500g，其中磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%，過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.77%，設(shè)定不同的預(yù)處理反應(yīng)溫度為20°C、30°C、40°C、50°C，反應(yīng)時(shí)間為5h，進(jìn)行預(yù)處理。
[0027]2、向步驟I得到的混`合物中加入10倍反應(yīng)溶液體系質(zhì)量的蒸餾水(約5500mL)用
于終止反應(yīng)。
[0028]3、把步驟2得到的混合物進(jìn)行真空抽濾，獲得預(yù)處理產(chǎn)物，并反復(fù)清洗抽濾10-15 遍后，用于酶水解。
[0029]4、將預(yù)處理產(chǎn)物放入水解瓶中，加入0.05mol/L, pH為5.0的醋酸-醋酸鈉緩沖液，使得預(yù)處理產(chǎn)物的濃度為2%-10%。添加20FPU/g底物的纖維素酶，40IU/g底物的P -葡萄糖苷酶，在50°C的條件下水解72h，含有較高葡萄糖濃度的水解液，用于葡萄糖濃度測(cè)定并計(jì)算與處理產(chǎn)物的糖轉(zhuǎn)化率，評(píng)價(jià)預(yù)處理效果。
[0030](三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0031]經(jīng)測(cè)定，采用溫度20°C、30°C、40°C、50°C作為預(yù)處理溫度，經(jīng)過(guò)72h的酶水解后其預(yù)處理產(chǎn)物糖轉(zhuǎn)化率可分別達(dá)到93.83%,98.17%、100%、100%。
[0032]實(shí)例2不同預(yù)處理時(shí)間用于木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理
[0033](一)材料
[0034]1.、小麥秸桿，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎過(guò)40目篩。
[0035]2、纖維素酶(Celluclastl.5L)和P -葡萄糖苷酶(Novozymel88)購(gòu)自諾維信。
[0036](二)方法
[0037]1、將50g小麥秸桿粉末放入反應(yīng)釜，按固液比為1:10的比例，向反應(yīng)釜中加入磷酸與過(guò)氧化氫混合液500g，其中磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%，過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.77%，設(shè)定不同的預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間為lh、3h、5h，反應(yīng)溫度為50°C，進(jìn)行預(yù)處理。
[0038]2、向步驟I得到的混合物中加入10倍反應(yīng)溶液體系質(zhì)量的蒸餾水(約5500mL)用
于終止反應(yīng)。
[0039]3、把步驟2得到的混合物進(jìn)行真空抽濾，獲得預(yù)處理產(chǎn)物，并反復(fù)清洗抽濾10-15 遍后，用于酶水解。
[0040]4.將預(yù)處理產(chǎn)物放入水解瓶中，加入0.05mol/L, pH為5.0的醋酸-醋酸鈉緩沖液，使得預(yù)處理產(chǎn)物的濃度為2%-10%。添加20FPU/g底物的纖維素酶，40IU/g底物的P -葡萄糖苷酶，在50°C的條件下水解72h，含有較高葡萄糖濃度的水解液，用于葡萄糖濃度測(cè)定并計(jì)算與處理產(chǎn)物的糖轉(zhuǎn)化率，評(píng)價(jià)預(yù)處理效果。
[0041](三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0042]經(jīng)測(cè)定，采用溫度lh、3h、5h作為預(yù)處理時(shí)間，經(jīng)過(guò)72h的酶水解后其預(yù)處理產(chǎn)物糖轉(zhuǎn)化率可分別達(dá)到88.75%,94.02%、100%。
[0043]實(shí)例3不同磷酸-過(guò)氧化氫配比用于木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理
[0044](一)材料
[0045]1、小麥秸桿，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎過(guò)40目篩。
[0046]2、纖維素酶(Celluclastl.5L)和P -葡萄糖苷酶(Novozymel88)購(gòu)自諾維信。
[0047](二)方法
`[0048]1、將50g小麥秸桿粉末放入反應(yīng)釜，按固液比為1:10的比例，向反應(yīng)釜中加入磷酸與過(guò)氧化氫混合液500g，其中磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制為80%、70%、60%，對(duì)應(yīng)過(guò)氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制為1.77%,5.29%,8.82%。設(shè)定不同的預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間為5h，反應(yīng)溫度為50°C，進(jìn)行
預(yù)處理。
[0049]2、向步驟I得到的混合物中加入10倍反應(yīng)溶液體系質(zhì)量的蒸餾水(約5500mL)用
于終止反應(yīng)。
[0050]3、把步驟2得到的混合物進(jìn)行真空抽濾，獲得預(yù)處理產(chǎn)物，并反復(fù)清洗抽濾10-15 遍后，用于酶水解。
[0051]4、將預(yù)處理產(chǎn)物放入水解瓶中，加入0.05mol/L, pH為5.0的醋酸-醋酸鈉緩沖液，使得預(yù)處理產(chǎn)物的濃度為2%-10%。添加20FPU/g底物的纖維素酶，40IU/g底物的P -葡萄糖苷酶，在50°C的條件下水解72h，含有較高葡萄糖濃度的水解液，用于葡萄糖濃度測(cè)定并計(jì)算與處理產(chǎn)物的糖轉(zhuǎn)化率，評(píng)價(jià)預(yù)處理效果。
[0052](三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0053]經(jīng)測(cè)定，采用磷酸-過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)比分別為80%-1.77%、70%_5.29%、 60%-8.82%，經(jīng)過(guò)72h的酶水解后其預(yù)處理產(chǎn)物糖轉(zhuǎn)化率可分別達(dá)到100%、93.31%,75.24%。
[0054]實(shí)例4不同固液比的體系用于預(yù)處理
[0055](一)材料
[0056]1、小麥稻桿，經(jīng)破碎過(guò)40目篩。
[0057]2、纖維素酶(Celluclastl.5L)和P -葡萄糖苷酶(Novozymel88)購(gòu)自諾維信
[0058](二)方法
[0059]1、將50g小麥秸桿粉末放入反應(yīng)釜，按固液比為1:10、1:15、1:20的比例，向反應(yīng)釜中加入磷酸與過(guò)氧化氫混合液500g，其中磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%，過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.77%。 設(shè)定不同的預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間為5h，反應(yīng)溫度為50°C，進(jìn)行預(yù)處理。
[0060]2、向步驟I得到的混合物中加入10倍反應(yīng)溶液體系質(zhì)量的蒸餾水(約5500mL)用于終止反應(yīng)。
[0061]3、把步驟2得到的混合物進(jìn)行真空抽濾，獲得預(yù)處理產(chǎn)物，并反復(fù)清洗抽濾10-15 遍后，用于酶水解。
[0062]4、將預(yù)處理產(chǎn)物放入水解瓶中，加入0.05mol/L, pH為5.0的醋酸-醋酸鈉緩沖液，使得預(yù)處理產(chǎn)物的濃度為2%-10%。添加20FPU/g底物的纖維素酶，40IU/g底物的P -葡萄糖苷酶，在50°C的條件下水解72h，含有較高葡萄糖濃度的水解液，用于葡萄糖濃度測(cè)定并計(jì)算與處理產(chǎn)物的糖轉(zhuǎn)化率，評(píng)價(jià)預(yù)處理效果。
[0063](三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0064]經(jīng)測(cè)定，采用1:10、1:15、1:20的固液比進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過(guò)72h的酶水解后其預(yù)處理產(chǎn)物糖轉(zhuǎn)化率均為100%。
[0065]實(shí)例5不同粒徑的原料用于預(yù)處理
[0066](一)材料
[0067]1、小麥稻桿、橡木屑，均用不同孔徑的破碎篩破碎，分為大(l_5cm)、中 (0.5-1 cm)、小(2_4mm)。
[0068]2、纖維素酶(Celluclastl.5L)和P -葡萄糖苷酶(Novozymel88)購(gòu)自諾維信。
[0069](二)方法
[0070]1、分別將50g大、中、小粒徑的小麥秸桿、橡木屑放入反應(yīng)釜，再向反應(yīng)釜中加入磷酸與過(guò)氧化氫混合液，其中磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%，過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.77%，并保持固液比為1:10，設(shè)定反應(yīng)時(shí)間為5h，反應(yīng)溫度為50°C，進(jìn)行預(yù)處理。
[0071]2、向步驟I得到的混合物中加入10倍反應(yīng)溶液體系質(zhì)量的蒸餾水(約5500mL)用
于終止反應(yīng)。
[0072]3、把步驟2得到的混合物進(jìn)行真空抽濾，獲得預(yù)處理產(chǎn)物，并反復(fù)清洗抽濾10-15 遍后，用于酶水解。
[0073]4、將預(yù)處理產(chǎn)物放入水解瓶中，加入0.05mol/L, pH為5.0的醋酸-醋酸鈉緩沖液，使得預(yù)處理產(chǎn)物的濃度為2%-10%。添加20FPU/g底物的纖維素酶，40IU/g底物的P -葡萄糖苷酶，在50°C的條件下水解72h，含有較高葡萄糖濃度的水解液，用于葡萄糖濃度測(cè)定并計(jì)算與處理產(chǎn)物的糖轉(zhuǎn)化率，評(píng)價(jià)預(yù)處理效果。
[0074]三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0075]經(jīng)測(cè)定，采用大、中、小不同的粒徑之后，經(jīng)過(guò)72h的酶水解后其預(yù)處理產(chǎn)物糖轉(zhuǎn)化率可全部達(dá)到100%。
[0076]實(shí)例6不同原料用于預(yù)處理
[0077](一)材料
[0078]1、小麥秸桿、玉米秸桿、菊芋秸桿、橡木屑、竹子、杉木屑，不同原料均破碎過(guò)40目篩。
[0079]2、纖維素酶(Celluclastl.5L)和P -葡萄糖苷酶(Novozymel88)購(gòu)自諾維信。
[0080](二)方法[0081]1、分別將50g的小麥稻桿、玉米稻桿、菊芋稻桿、橡木屑、竹子、杉木屑原料放入反應(yīng)釜，再向反應(yīng)釜中加入磷酸與過(guò)氧化氫混合液500g，保持固液比為1:10。其中磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%，過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.77%，設(shè)定反應(yīng)時(shí)間為5h，反應(yīng)溫度為50°C，進(jìn)行預(yù)處理。
[0082]2、向步驟I得到的混合物中加入10倍反應(yīng)溶液體系質(zhì)量的蒸餾水(約5500mL)用于終止反應(yīng)。
[0083]3、把步驟2得到的混合物進(jìn)行真空抽濾，獲得預(yù)處理產(chǎn)物，并反復(fù)清洗抽濾10-15 遍后，用于酶水解。
[0084]4、將預(yù)處理產(chǎn)物放入水解瓶中，加入0.05mol/L, pH為5.0的醋酸-醋酸鈉緩沖液，使得預(yù)處理產(chǎn)物的濃度為2%-10%。添加20FPU/g底物的纖維素酶，40IU/g底物的P -葡萄糖苷酶，在50°C的條件下水解72h，含有較高葡萄糖濃度的水解液，用于葡萄糖濃度測(cè)定并計(jì)算與處理產(chǎn)物的糖轉(zhuǎn)化率，評(píng)價(jià)預(yù)處理效果。
[0085](三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0086]經(jīng)測(cè)定，采用不同的原料之后，經(jīng)過(guò)72h的酶水解小麥秸桿、玉米秸桿、菊芋秸桿、 橡木屑、竹子、杉木屑預(yù)處理產(chǎn)物糖轉(zhuǎn)化率可達(dá)到86.36%,83.09%,80.37%,94.46%、100%、 92.28%o
[0087]實(shí)例7對(duì)混合原料進(jìn)行預(yù)處理
[0088](一)材料
[0089]1、小麥秸桿、玉米秸桿、菊芋秸桿、橡木屑、竹子、杉木屑粉碎過(guò)40目篩，并按照任意比例進(jìn)行混合，獲得混合原料I。
[0090]從野外收集的不同種類的野生生物質(zhì)原料混合破碎，粒徑<5cm，獲得混合原料II。
[0091]2、纖維素酶(Celluclastl.5L)和P -葡萄糖苷酶(Novozymel88)購(gòu)自諾維信。
[0092](二)方法
`[0093]1、將50g混合原料I或者混合原料II放入反應(yīng)釜，再向反應(yīng)釜中加入磷酸與過(guò)氧化氫混合液500g，保持固液比為1:10。其中磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%，過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.77%， 設(shè)定反應(yīng)時(shí)間為5h，反應(yīng)溫度為50°C，進(jìn)行預(yù)處理。
[0094]2、向步驟I得到的混合物中加入10倍反應(yīng)溶液體系質(zhì)量的蒸餾水(約5500mL)用
于終止反應(yīng)。
[0095]3、把步驟2得到的混合物進(jìn)行真空抽濾，獲得預(yù)處理產(chǎn)物，并反復(fù)清洗抽濾10-15 遍后，用于酶水解。
[0096]4、將預(yù)處理產(chǎn)物放入水解瓶中，加入0.05mol/L, pH為5.0的醋酸-醋酸鈉緩沖液，使得預(yù)處理產(chǎn)物的濃度為2%-10%。添加20FPU/g底物的纖維素酶，40IU/g底物的P -葡萄糖苷酶，在50°C的條件下水解72h，含有較高葡萄糖濃度的水解液，用于葡萄糖濃度測(cè)定并計(jì)算與處理產(chǎn)物的糖轉(zhuǎn)化率，評(píng)價(jià)預(yù)處理效果。
[0097](三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0098]經(jīng)測(cè)定，采用小麥秸桿、玉米秸桿、菊芋秸桿、橡木屑、竹子、杉木屑按照任意混合后，獲得混料I，經(jīng)過(guò)72h的酶水解后其預(yù)處理產(chǎn)物糖轉(zhuǎn)化率可達(dá)到91.89% ;采用隨機(jī)收集的野生混合生物質(zhì)原料II進(jìn)行預(yù)處理，其酶水解糖轉(zhuǎn)化率可達(dá)86.23%。
[0099]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種濃磷酸聯(lián)合過(guò)氧化氫預(yù)處理木質(zhì)纖維素類原料用于酶水解的方法，其特征是， 其步驟如下:(1)將木質(zhì)纖維素類原料加入反應(yīng)釜，添加濃磷酸-過(guò)氧化氫混合試劑，進(jìn)行預(yù)處理；(2)預(yù)處理后，向(I)中混合物加入10倍反應(yīng)溶液體系質(zhì)量的蒸餾水或自來(lái)水終止反應(yīng)；(3)把步驟(2)得到的混合物進(jìn)行真空抽濾，獲得預(yù)處理產(chǎn)物，并反復(fù)清洗抽濾10-15 遍，用于酶水解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，木質(zhì)素類原料為農(nóng)作物秸桿、林木、竹木、野生草本、木本木質(zhì)纖維素或者是它們的混合物，其原料粒徑范圍為0.2mm-5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，濃磷酸-過(guò)氧化氫混合試劑其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 80%-1.77%、70%-5.29% 或 60%-8.82%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，木質(zhì)纖維素類原料和濃磷酸-過(guò)氧化氫混合試劑的固液比為1:10-1:20。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，預(yù)處理溫度為20°C-50°C，預(yù)處理時(shí)間為 lh~5h。
【文檔編號(hào)】C12P19/14GK103555774SQ201310545845
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】沈飛, 王卿, 曾詠梅, 楊剛, 張延宗, 藺麗麗, 鄧仕槐, 王莉淋, 肖鴻, 李遠(yuǎn)偉 申請(qǐng)人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)