專利名稱:紅麻麻皮纖維酶解生產(chǎn)可發(fā)酵糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物能源領(lǐng)域，更佳地，涉及一種對紅麻麻皮纖維酶解生產(chǎn)可發(fā)酵糖的新方法。本發(fā)明方法生成的可發(fā)酵性糖可用于燃料乙醇的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
目前，人類對能源的需求非常大，但石油等資源屬于不可再生的資源，因此人們大力開發(fā)各種新型能源。
乙醇既可以單獨燃燒，又可以作為一種良好的汽油增氧劑和高辛烷值調(diào)和組分，已被公認為是最有發(fā)展前景的可再生清潔能源之一。它的生產(chǎn)和應用在國際上已呈高速發(fā)展趨勢，燃料乙醇產(chǎn)業(yè)已成為各國政府解決石油資源短缺問題，保護城市大氣環(huán)境質(zhì)量和調(diào)控農(nóng)產(chǎn)品供需矛盾的重要政策手段和經(jīng)濟杠桿。據(jù)估計，我國燃料乙醇需求量保守估計 每年也將達500萬噸。
當前的乙醇發(fā)酵工業(yè)主要以淀粉質(zhì)的玉米、小麥等糧食作物為原料，與人畜爭糧，且原料成本在生產(chǎn)總成本中比例很高。受糧食資源不足的制約，目前，以糧食為原料的生物質(zhì)燃料生產(chǎn)已不具備再擴大規(guī)模的資源條件。而將天然纖維素材料通過生物法轉(zhuǎn)化為燃料乙醇，不僅能為人類提供數(shù)量可觀、經(jīng)濟可行的新型能源，而且可在很大程度上減輕農(nóng)業(yè)廢棄物對生態(tài)環(huán)境造成的污染，具有重要的經(jīng)濟和生態(tài)意義。
利用天然纖維素材料生產(chǎn)燃料乙醇的關(guān)鍵，是把纖維素水解為可發(fā)酵糖，即完成纖維素材料的糖化過程。
纖維素是植物細胞壁中最主要的成分，是由8000 12000個β -D-吡喃葡萄糖單體以β-1，4-糖苷鍵連接而成的線性長鏈大分子，其葡萄糖亞基排列緊密。同時，存在分子間排列不整齊的無定形區(qū)域。纖維素通常被半纖維素，木質(zhì)素所包圍，形成更難分解的復合物。因此，纖維素不溶于水，難以水解。
水解纖維素可以采取化學或生物的方法。生物法即酶水解過程具有反應條件溫和，副產(chǎn)物少或無副產(chǎn)物的特點，被認為是最有希望的工藝。近二十年來，微生物發(fā)酵法即酶法發(fā)酵生產(chǎn)纖維素乙醇作為一種環(huán)保的生產(chǎn)方式，得到了世界各國生物學家的青睞。直接生物轉(zhuǎn)化天然纖維素材料生成乙醇的工藝因其成本低、設備簡單而具有良好的發(fā)展前
旦
-5^ O
纖維素酶降解纖維素的過程是從它吸附到纖維素上開始的，這個降解過程可以是單一酶的作用，如熱纖梭菌中存在一種多種組分結(jié)合形成的纖維素酶復合體；也可以是多種酶協(xié)同完成的。鑒于纖維素結(jié)構(gòu)的復雜性，在真菌中，沒有任何一種酶能將纖維素徹底水解。不管是在纖維素酶復合體中，還是真菌體內(nèi)，纖維素的降解需要多種酶組分的協(xié)同作用。真菌通過分泌到胞外的游離纖維素酶，以水解酶機制降解纖維素；而細菌纖維素酶則是以形成多酶復合體結(jié)構(gòu)而起作用。
目前，最為廣泛接受的纖維素酶解機制是內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶的協(xié)同作用機制。這個機制的主要內(nèi)容是葡聚糖內(nèi)切酶隨機水解纖維素分子鏈內(nèi)部的β-葡聚糖苷鍵，形成新的鏈末端；外切葡聚糖苷酶從纖維素分子鏈一端開始，連續(xù)切下并釋放可溶性纖維二糖；β -葡萄糖苷酶將中間產(chǎn)物一纖維二糖和纖維寡糖水解成小分子糖，從而解除它們對內(nèi)切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶的產(chǎn)物抑制作用。這三個水解過程同時進行，將纖維素完全降解成為葡萄糖。
天然纖維素材料的結(jié)構(gòu)非常復雜，主要是纖維素的高度結(jié)晶性和木質(zhì)化，阻礙了酶與纖維素的接觸，使其難以直接被生物降解。目前，對大多數(shù)天然纖維素材料來說，如果沒有經(jīng)過適當預處理，直接進行酶促水解，酶解率一般都非常低(〈20% )。
酶法發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法有直接發(fā)酵法、間接發(fā)酵法、混合菌種發(fā)酵法、同步糖化發(fā)酵法、非等溫同步糖化發(fā)酵法(NSSF)、固定化細胞發(fā)酵法等。其中，同步糖化發(fā)酵法因省時、高效、經(jīng)濟等優(yōu)點，成為生物乙醇轉(zhuǎn)化的常用方法。
一種現(xiàn)有的生產(chǎn)燃料乙醇的方法是用以農(nóng)作物秸桿為代表的木質(zhì)纖維素原料生 產(chǎn)燃料乙醇。然而秸桿作為農(nóng)業(yè)廢棄物分布分散，且比容很低，造成收集、運輸困難，增加了原料成本。通常需要6—7噸秸桿才能生產(chǎn)I噸乙醇，原料成本對總成本就有很大影響。
此外，秸桿的纖維素含量低，較高的木質(zhì)化程度限制了其中纖維素成分的利用。公開號為CN1880415A中國專利申請中公開了一種以秸桿類纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其中包括對秸桿類纖維原料采用液態(tài)粗酶液降解稻草的方法進行木質(zhì)素降解處理。然而，該液態(tài)粗酶液的制備較為繁鎖，且木質(zhì)素的降解效果仍難令人滿意。
中國專利申請200510124496. 4中公開了一種酶法降解苧麻韌皮纖維生產(chǎn)燃料乙醇的方法。該方法包括對苧麻原料進行生物脫膠，后對脫膠后的苧麻韌皮纖維采用木聚糖酶和酸性纖維素酶進行降解糖化，再利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。在實施例中，采用中國專利申請95112564中所公開的特定生物脫膠法。然而，該方法耗時長，工業(yè)化難度大。
美國專利US4649113公開了一種用堿性過氧化物處理非木質(zhì)纖維材料的方法。然而，該方法將纖維素轉(zhuǎn)化為糖的糖化率僅為約58%。
因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)簡便、高效的利用纖維素生產(chǎn)可發(fā)酵糖的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種簡便、高效的利用纖維素生產(chǎn)可發(fā)酵糖的新方法。
在本發(fā)明的第一方面，提供了一種制備纖維素降解的糖的方法，包括步驟
(a)脫膠在水或水性溶劑中水煮紅麻麻皮纖維，從而使得纖維表面的果膠與纖維脫離，然后水洗去除果膠，從而獲得脫膠后的紅麻纖維；
(b)蒸汽爆破對脫膠后的紅麻麻皮纖維進行蒸汽爆破，從而獲得經(jīng)蒸汽爆破的紅麻纖維；和
(C)酶解纖維素對經(jīng)蒸汽爆破的紅麻麻皮纖維進行酶解，從而產(chǎn)生糖。
在另一優(yōu)選例中，所述的脫膠步驟是在90-100°C水浴煮紅麻麻皮纖維，時間約
O.5-300分鐘，較佳地為1-100分鐘，更佳地為2-60分鐘。
在另一優(yōu)選例中，所述的脫膠步驟在高壓鍋中進行。
在另一優(yōu)選例中，步驟(a)中的所述的紅麻麻皮纖維是長度為O. 2-2厘米，寬
O.5-2. 5厘米的紅麻麻皮片段。
在另一優(yōu)選例中，在步驟(C)中用酸性酸性纖維素酶對纖維素進行降解糖化。[0026]在另一優(yōu)選例中，酸性纖維素酶的濃度2_5wt%，pH值4. 0-6. 0(更佳地4. 5-5. 5)，溫度為50-55°C，酶催化反應時間2-24小時(較佳地3. 0-12小時，更佳地為4_8小時，如
6.Oh)。
在另一優(yōu)選例中，步驟(C)加入的酸性纖維素酶活性為500_1000IU/ml水解反應液。
在另一優(yōu)選例中，在步驟(b)中還包括對經(jīng)蒸汽爆破的紅麻麻皮纖維進行粉碎處理，從而獲得粉碎的經(jīng)蒸汽爆破的紅麻麻皮纖維。
在另一優(yōu)選例中，所述粉碎的經(jīng)蒸汽爆破的紅麻麻皮纖維的平均大小為20-120目，較佳地30-100目，更佳地40-80目。
在本發(fā)明的第二方面，提供了本發(fā)明所述方法制備的纖維素降解的糖的用途，它·們被用作發(fā)酵工藝的糖原料。
在另一優(yōu)選例中，所述的發(fā)酵是生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵。
在本發(fā)明的第三方面，提供了一種發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法，包括步驟在發(fā)酵中，將本發(fā)明所述方法制備的纖維素降解的糖的用作發(fā)酵的糖原料。
在本發(fā)明的第四方面，提供了一種發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法，包括步驟
(a)脫膠在水或水性溶劑中水煮紅麻麻皮纖維，從而使得纖維表面的果膠與纖維脫離，然后水洗去除果膠，從而獲得脫膠后的紅麻纖維；
(b)蒸汽爆破對脫膠后的紅麻麻皮纖維進行蒸汽爆破，從而獲得經(jīng)蒸汽爆破的紅麻纖維；
(C)酶解纖維素對經(jīng)蒸汽爆破的紅麻麻皮纖維進行酶解，從而產(chǎn)生糖；和
(d)將步驟(C)生產(chǎn)的糖用作發(fā)酵產(chǎn)生乙醇的發(fā)酵過程的糖原料，從而產(chǎn)生乙醇。
具體實施方式
本發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究，采用改進工藝，從而提供了適合工業(yè)化地利用纖維素高效低成本地生產(chǎn)可發(fā)酵糖的新方法。本發(fā)明方法包括對紅麻麻皮纖維素材料進行物理預處理(物理脫膠處理和蒸汽爆破預處理)，然后經(jīng)酶催化水解生成可發(fā)酵性糖。經(jīng)預處理的紅麻麻皮纖維素材料，用酸性纖維素酶水解6小時左右，即可將85-92%的纖維素轉(zhuǎn)化為可用于發(fā)酵的糖。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有處理時間短、轉(zhuǎn)化率高等特點。紅麻纖維素提取率90% -95%、纖維素糖化率為85% -92%。
具體而言，本發(fā)明人針對生產(chǎn)燃料乙醇采用的纖維素底物水解糖化方法存在的問題，采用物理方法和酶催化技術(shù)，提供一種物理方法預處理、酶催化水解生成可發(fā)酵性糖的生產(chǎn)方法。
較佳地，本發(fā)明先通過沸水浴煮脫去纖維表面的果膠；然后蒸汽爆破和粉碎處理后，從而使得纖維束之間的連接鍵部分打斷，整體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，易于纖維素酶的水解作用；酸性纖維素酶催化水解作用，可將纖維素降解糖化為單糖或寡糖，可用于燃料乙醇的生產(chǎn)。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有處理時間短、轉(zhuǎn)化率高等特點。紅麻麻皮纖維素提取率90% -95%、纖維素糖化率為85% -90% (在酸性纖維素酶活性750IU/ml下處理約6小時)。[0042]如本文所用，“紅麻”紅麻(學名)，又名洋麻、野麻、槿麻等，屬雙子葉植物綱錦葵科木槿植物。
通常，紅麻莖桿高約I. 5-3. 5米，直徑約1-3厘米。紅麻是一種適應性很強的速生高產(chǎn)作物，5-7個月就可以收獲，產(chǎn)量為16-20t/hm2。
預處理步驟
本發(fā)明的預處理一般包括步驟物理脫膠、洗麻、蒸汽爆破、和粉碎。
在本發(fā)明中，物理脫膠是通常在90-100°C水或水性溶劑中蒸煮紅麻麻皮纖維，從而使得纖維表面的果膠與纖維脫離，水煮時間約O. 5-300分鐘，較佳地為1-100分鐘，更佳地為2-60分鐘。當然，也可以在更高的溫度下進行蒸煮，例如利用高壓鍋等設備。
·[0047]如本文所用，術(shù)語“水性溶劑”包括水以及水與醇(如甲醇、乙醇)形成的混合溶齊U。例如，醇含量低于5% (v/v)的水溶液可視為水性溶劑。此外，在本發(fā)明的水或水性溶劑中可以加入一些鹽(如氯化鈉)、堿(氫氧化鈉)、酸(如鹽酸)或醇等物質(zhì)。
水煮時水或水性溶劑的用量沒有特別限制，以可以浸沒紅麻麻皮即可。
為了節(jié)約能源，宜回收水煮后的水熱能或重復利用水煮后的水。
水煮后進行水洗，從而去除纖維表面的果膠。水洗的次數(shù)沒有特別限制，通常已基本去除纖維表面的果膠即可。
蒸汽爆破步驟
僅預處理的洗凈后的紅麻麻皮纖維可直接進行蒸汽爆碎，從而獲得經(jīng)爆破的紅麻纖維素材料。
蒸汽爆碎可采用常規(guī)的蒸汽爆破設備。蒸汽爆破條件可參照蒸汽爆破設備的說明書或按常規(guī)的蒸汽爆破條件。爆破可破壞了天然纖維質(zhì)原料的成分和結(jié)構(gòu)，顯著地提高其對酶作用的敏感性。
蒸汽爆碎后，可任選地進行粉碎步驟，從而獲得平均大小為30-100目的所述粉碎的經(jīng)蒸汽爆破的紅麻麻皮纖維。粉碎步驟可以用常規(guī)的粉碎設備
酶解步驟
經(jīng)本發(fā)明預處理步驟所獲得的紅麻麻皮纖維，可用酶解法生產(chǎn)可用于發(fā)酵的糖。
可用于本發(fā)明的纖維素酶沒有特別限制，可以是本領(lǐng)域中常規(guī)使用的各種纖維素酶。
纖維素酶(cellulase)又稱纖維素酶系，是由多種組分組成的一個復雜酶系，是水解纖維素及其衍生物的一組酶的總稱。典型的并得到廣泛研究的纖維素酶生產(chǎn)菌株主要集中在絲狀真菌，其中酶系較全且活性較高的纖維素酶菌株主要包括木霉(Trichodermasp·)、青霉(Penicillium sp.)和擔子菌(Basidiomycetes),如木霉屬中的瑞氏木霉(T. reesei)、康氏木霉(T. Koningii)、綠色木霉(T. viride)以及青霉屬中的斜臥青霉(P. decumbens)、微紫青霉(P. janthinellum)和繩狀青霉(P. funiculosum)等。
根據(jù)纖維素酶的底物、作用位點和釋放產(chǎn)物，將纖維素酶分為三類
(I)內(nèi)切-β-1，4_ 葡聚糖酶(I,4-D-glucanohydrolase 或 endo-1,4-3-D-glucanase，EC3. 2. I. 4，簡稱EG)的分子量介于23 146KDa之間。這類酶作用于纖維素分子內(nèi)部的非結(jié)晶區(qū)，隨機水解β_1，4-糖苷鍵，將長鏈纖維分子截短，產(chǎn)生大量帶非還原性末端的纖維素小分子，如短鏈纖維素，纖維寡糖等。如真菌的異構(gòu)酶EG I為53KDa，EG III約為49. 8KDa,而有兩種纖維粘菌的內(nèi)切酶EG分子量只有6. 3KDa。
(2)外切-β_1，4-葡聚糖酶，或稱纖維二糖水解酶(1，4-β -D-glucanceIIobiohydrolase 或 θχο_1,4-β -D-glucanase, EC3. 2. I. 91,簡稱 CBH)，分子量介于38 IlSKDa之間。這類酶作用于纖維素分子的還原或者非還原末端，水解β-1，4-糖苷鍵，每次切下一個纖維二糖分子，從而破壞纖維素分子。如木霉的CBH有兩種，CBH I分子量約為66KDa，CBHII約為53KDa。
(3) β-1，4_ 葡萄糖苷酶(e-l，4-glucosidase，EC3. 2. I. 21，簡稱 GE)有胞內(nèi)(或胞壁)酶和胞外酶之分，分子量介于47 76KDa(胞外酶)或90 IOOKDa(胞內(nèi)酶)之間。主要催化水解含有β_葡萄糖昔鍵的化合物，使非還原性β-D-葡萄糖殘基及其末端斷裂，同時釋放出β-D-葡萄糖和相應的配基，如芳香基和羥基等。在纖維素水解過程中，β -葡萄糖苷酶能夠水解低分子量的纖維糊精和纖維二糖，生成葡萄糖，從而解除因纖維二糖積累造成的對纖維素酶活性的抑制作用。因此，β_葡萄糖苷酶是廣義的纖維素酶系的 主要成分之一，其酶活的高低直接影響整個纖維素酶系的作用效果。
除了上述三大組分外，真菌中參與纖維素降解過程的還有一些短肽類化合物、“氫鍵酶”、纖維二糖脫氫酶等。它們通過氧化作用或者破壞氫鍵來降解纖維素分子。
酶的用量沒有特別限制，通?？梢允?00-5000IU/ml，較佳地為500_2000IU/ml。
一種特別優(yōu)選的酶是酸性纖維素酶。其用量通常為100_5000IU/ml，較佳地為200-3000IU/ml，更佳地為 500_1500IU/ml。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選例中，所述方法包括備料、物理脫膠、洗麻、蒸汽爆破、粉碎、酸性纖維素酶水解糖化等工序。
(一 )備料紅麻麻皮剪成長O. 5-lcm,寬1_1· 5cm的片段，備用。
( 二)物理脫膠沸水浴煮10-60分鐘(如30min)?？蓳Q水并重復水煮1_5次(如2-3 次)。
(三)洗麻用自來水沖洗已脫膠的紅麻麻皮纖維，以除盡粘附在纖維上的脫膠產(chǎn)物。
(四)蒸汽爆破蒸汽爆破條件通常為I.5_5Mpa，時間約30-300秒(如3MPa、90s)，干燥、備用。
(五)粉碎用粉碎機粉碎至60-80目。
(六)酸性纖維素酶水解糖化完全徹底糖化纖維素，酸性纖維素酶活性約500-1000IU/ml，pH值4. 8±0· 5，酶催化反應溫度為55±2°C，反應時間4-8小時(如6. O小時)。
發(fā)酵生產(chǎn)乙醇
用本發(fā)明方法制備的纖維素降解的糖可被用作各種發(fā)酵工藝的糖原料，尤其是用作生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵工業(yè)的糖原料。
利用各種工程菌，通過發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的工藝是眾所周知的。在這些工藝中，都可使用本發(fā)明方法制備的紅麻纖維素降解所產(chǎn)生的糖。簡而言之，就是在發(fā)酵工藝中部分或全部使用本發(fā)明方法制備的糖。
紅麻纖維乙醇與現(xiàn)有的秸桿纖維乙醇的比較如下表所示
-I紅麻纖維乙醇I秸稈纖維乙醇
原料_紅麻纖維_秸稈纖維_
平均畝產(chǎn)纖維_300kg__
降解成可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化率_70%-80%'20 -35
原料取得方式^可自建原料種植基地.從農(nóng)戶中收購—
原料加工與運輸_就地加工儲存_大面積庫存，長距離運輸
生產(chǎn)成本|3000-3500元/噸 |5000元/噸或更高
·[0078]可以看出，本發(fā)明的主要優(yōu)點在于
(a)本發(fā)明采用的紅麻原料生長在北方的鹽堿地、荒漠地等未利用土地，既治理了生態(tài)環(huán)境又有重要的經(jīng)濟價值。與其他纖維質(zhì)原料相比，紅麻麻皮的纖維素含量70%-78%,木質(zhì)化程度低，易于纖維素酶的水解作用。
(b)本發(fā)明方法操作簡便，處理時間短，糖轉(zhuǎn)化率高。
(C)本發(fā)明方法整體效率高，成本低。
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。
通用方法和原料
酸性纖維素酶由里氏木霉的酸性纖維素酶，標準酶活力單位(內(nèi)切纖維素酶)20000u/g。(采購于棗莊市杰諾生物酶有限公司)
纖維素的糖化率=所得糖質(zhì)量/ (底物干基重X底物的纖維素含量X I. I)
還原糖的測定方法采用DNS法。在煮沸條件下，3，5- 二硝基水楊酸(DNS試劑)與還原糖發(fā)生顯色反應，其顏色的深淺與還原糖(以葡萄糖計)含量成正比，通過在540nm測定其吸光度，可得到產(chǎn)生還原糖的量。
實施例I
I、備料20kg紅麻麻皮剪成長O. 5-lcm，寬1-1. 5cm的片段，備用。
2、物理脫膠沸水浴煮30min后，用自來水沖洗已脫膠的紅麻麻皮纖維，以除盡粘附在纖維上的脫膠產(chǎn)物，重復三次。
3、蒸汽爆破蒸汽爆破條件3MPa、90s，干燥、備用。
4、粉碎用植物粉碎機粉碎至80目。
5、酸性纖維素酶水解糖化完全徹底糖化纖維素，底物濃度為3%，酸性纖維素酶活性750IU/ml，pH值4. 8，酶催化反應溫度為55°C，反應時間6. 0h，從而獲得由纖維素降解而得的還原糖。
經(jīng)上述工藝處理后，纖維素的糖轉(zhuǎn)化率為91 %。
實施例2
I、備料20kg紅麻麻皮剪成長O. 5-lcm，寬1-1. 5cm的片段，備用。
2、物理脫膠沸水浴煮15min后，用自來水沖洗已脫膠的紅麻麻皮纖維，以除盡粘附在纖維上的脫膠產(chǎn)物，重復三次。
3、蒸汽爆破蒸汽爆破條件2. 5MPa、180s,干燥、備用。
4、粉碎用粉碎機粉碎至80目。
5、酸性纖維素酶水解糖化完全徹底糖化纖維素，底物濃度為3%，酸性纖維素酶活性700IU/ml，pH值4. 8，酶催化反應溫度為55°C，反應時間6. 5h，從而獲得由纖維素降解而得的還原糖。
經(jīng)上述工藝處理后，纖維素的糖轉(zhuǎn)化率為85%。
實施例3
I、備料20kg紅麻麻皮剪成長O. 5-lcm，寬l-2cm的片段，備用。
2、物理脫膠沸水浴煮45min。
3、洗麻用自來水沖洗已脫膠的紅麻麻皮纖維，以除盡粘附在纖維上的脫膠產(chǎn)物。
4、蒸汽爆破蒸汽爆破條件3MPa、100s，干燥、備用。
5、粉碎用植物粉碎機粉碎至60目?！0107]6、酸性纖維素酶水解糖化完全徹底糖化纖維素，底物濃度為3%，酸性纖維素酶活性1500IU/ml，pH值4. 8，酶催化反應溫度為55°C，反應時間6. Oh,從而獲得由纖維素降解而得的還原糖。
經(jīng)上述工藝處理后，纖維素的糖轉(zhuǎn)化率為87%。
實施例4
I、備料IOOkg紅麻麻皮剪成長O. 5-1. 5cm,寬1-1. 5cm的片段,備用。
2、物理脫膠沸水浴煮15min。
3、洗麻用自來水沖洗已脫膠的紅麻麻皮纖維，以除盡粘附在纖維上的脫膠產(chǎn)物。
4、蒸汽爆破蒸汽爆破條件3. 5MPa、120s，干燥、備用。
5、粉碎用植物粉碎機粉碎至90目。
6、酸性纖維素酶水解糖化完全徹底糖化纖維素，底物濃度為3%，酸性纖維素酶活性1000IU/ml，pH值4. 8，酶催化反應溫度為55°C，反應時間5. Oh,從而獲得由纖維素降解而得的還原糖。
經(jīng)上述工藝處理后，纖維素的糖轉(zhuǎn)化率為86%。
實施例5
I、備料200kg紅麻麻皮剪成長O. 5-lcm,寬1_1. 5cm的片段，備用。
2、物理脫膠沸水浴煮lOmin。
3、洗麻用自來水沖洗已脫膠的紅麻麻皮纖維，以除盡粘附在纖維上的脫膠產(chǎn)物。
4、蒸汽爆破蒸汽爆破條件3MPa、90s，干燥、備用。
5、粉碎用植物粉碎機粉碎至80目。
6、酸性纖維素酶水解糖化完全徹底糖化纖維素，底物濃度為2. 5%，酸性纖維素酶活性800IU/ml，pH值4. 8，酶催化反應溫度為55°C，反應時間6. Oh,從而獲得由纖維素降解而得的還原糖。
經(jīng)上述工藝處理后，纖維素的糖轉(zhuǎn)化率為85%。
實施效果
本發(fā)明以3%的紅麻麻皮纖維為實驗原料，經(jīng)本發(fā)明技術(shù)實施處理后的纖維素水解糖化率為85% -91%。
實施例6
發(fā)酵實驗
采用耐高溫釀酒高活性干酵母(采購于湖北安琪酵母有限公司)
安琪酵母發(fā)酵培養(yǎng)基添加營養(yǎng)物組成酵母粉O. 5 %，蛋白胨O. 3 %，(NH4) 2S040. I %，磷酸二氫鉀O. 2 %，用醋酸調(diào)節(jié)ρΗ5· O。
酒母制備將O. 5g安琪釀酒高活性干酵母溶于2 %的葡萄糖水中，搖勻，置于35-400C UOOrmp搖床上培養(yǎng)15_20min，然后溫度降至34°C以下活化l_2h，即可做酒母使用。
用實施例I中制備的可發(fā)酵糖作為糖原料，采用常規(guī)的發(fā)酵條件，其中發(fā)酵溫度35°C，酵母用量％ O. 5%，發(fā)酵時間48h。
結(jié)果經(jīng)測定，發(fā)酵原液中的乙醇濃度為7. 44g/L。
在本發(fā)明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求
書所限定的范 圍。
權(quán)利要求
1.一種制備纖維素降解的糖的方法，其特征在于，包括 (a)脫膠在水中水煮紅麻麻皮纖維，從而使得纖維表面的果膠與纖維脫離，然后水洗去除果膠，從而獲得脫膠后的紅麻纖維； (b)蒸汽爆破對脫膠后的紅麻麻皮纖維進行蒸汽爆破，從而獲得經(jīng)蒸汽爆破的紅麻纖維；和 (C)酶解纖維素對經(jīng)蒸汽爆破的紅麻麻皮纖維進行酶解，從而產(chǎn)生糖； 其中，所述的脫膠步驟是在90-100°C水浴煮紅麻麻皮纖維，時間O. 5-300分鐘；所述的脫膠步驟在高壓鍋中進行。
2.如權(quán)利要求
I所述的方法，其特征在于，所述的脫膠時間為1-100分鐘。
3.如權(quán)利要求
I所述的方法，其特征在于，所述的脫膠時間為2-60分鐘。
4.如權(quán)利要求
I所述的方法，其特征在于，步驟(a)中的所述的紅麻麻皮纖維是長度為O.2-2厘米，寬O. 5-2. 5厘米的紅麻麻皮片段。
5.如權(quán)利要求
I所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中用酸性酸性纖維素酶對纖維素進行降解糖化。
6.如權(quán)利要求
5所述的方法，其特征在于，酸性纖維素酶的濃度2-5wt%，pH值4.0-6. 0，溫度為50-55°C，酶催化反應時間2_24小時。
7.如權(quán)利要求
5所述的方法，其特征在于，步驟(c)加入的酸性纖維素酶活性為500-1000IU/ml水解反應液。
8.如權(quán)利要求
I所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中還包括對經(jīng)蒸汽爆破的紅麻麻皮纖維進行粉碎處理，從而獲得粉碎的經(jīng)蒸汽爆破的紅麻麻皮纖維。
9.一種如權(quán)利要求
I所述方法制備的纖維素降解的糖的用途，其特征在于，被用作發(fā)酵工藝的糖原料。
10.一種發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法，其特征在于，包括步驟在發(fā)酵中，將權(quán)利要求
I所述方法制備的纖維素降解的糖用作發(fā)酵的糖原料。
專利摘要
本發(fā)明提供了紅麻麻皮纖維酶解生產(chǎn)可發(fā)酵糖的方法。具體地，本發(fā)明提供一種制備纖維素降解的糖的方法，它包括步驟對紅麻麻皮纖維進行物理脫膠、蒸汽爆破和酶解，從而產(chǎn)生糖。采用本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)的可發(fā)酵性糖用于燃料乙醇的生產(chǎn)，具有處理時間短、轉(zhuǎn)化率高、污染輕等特點。
文檔編號C12P19/14GKCN101376905 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200810200990
公開日2013年1月23日 申請日期2008年10月10日
發(fā)明者張士楚, 周龍海, 戴文魁, 李瑜, 王榮華 申請人:上海眾偉生化有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan非專利引用 (2),