一種將玉米秸稈羧甲基化用于酶解制糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于玉米秸桿廢棄物資源再利用領(lǐng)域，特別是涉及一種將玉米秸桿進(jìn)行羧甲基化預(yù)處理與酶解制糖相結(jié)合的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石能源的不斷消耗和環(huán)境污染的加劇，尋找清潔和可再生的替代能源變得越來(lái)越緊迫，以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的燃料乙醇作為一種生物能源成為研究熱點(diǎn)。為了不與地爭(zhēng)糧，以農(nóng)作物廢棄物玉米秸桿為原料生產(chǎn)燃料乙醇具有良好的發(fā)展前景。我國(guó)每年農(nóng)作物秸桿產(chǎn)量即可達(dá)到7億噸，除部分作為造紙?jiān)?、炊事燃料、飼料肥料和秸桿還田之夕卜，可作為能源用途的秸桿約3.5億噸，折合1.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可以轉(zhuǎn)化為1億噸燃料乙醇或5000萬(wàn)噸生物柴油。木質(zhì)纖維素原料制備乙醇過(guò)程主要包括原料預(yù)處理、酶解、發(fā)酵等步驟，其中原料的預(yù)處理效果的好壞對(duì)后續(xù)的酶解和發(fā)酵工序會(huì)產(chǎn)生很大的影響，是整個(gè)技術(shù)能否產(chǎn)業(yè)化的瓶頸部分，是本領(lǐng)域一直渴望解決的技術(shù)難題。
[0003]羧甲基纖維素是應(yīng)用最廣泛，最具代表性的離子型纖維素醚，其水溶液具有增稠、粘結(jié)、成膜、保持水分、乳化及懸浮等作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種將玉米秸桿羧甲基化用于酶解制糖的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)處理效果不理想的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟:
步驟1，玉米秸桿的預(yù)處理:將干燥的玉米秸桿粉碎，取粉碎后的玉米秸桿，用5-15w t%的氫氧化鈉溶液在60-90°C下煮2_4h，玉米秸桿與氫氧化鈉溶液的用量質(zhì)量比為1:20-1:30，之后過(guò)濾，收集濾渣，濾渣用清水洗去多余的氫氧化鈉，得物料A，干燥備用；步驟2，堿化反應(yīng):取步驟1中得到的物料A4-8g，置于250mL錐形瓶中，然后加入濃度為70-90wt%的乙醇溶液作為溶劑，物料A與乙醇溶液的質(zhì)量比為1:10-20,然后再加入2-10g氫氧化鈉，在30°C下反應(yīng)60-90min ；
步驟3，醚化反應(yīng):在步驟2的反應(yīng)體系中再加入濃度為70-80wt%的乙醇溶液，物料A與乙醇溶液的質(zhì)量比為1:5~10，然后加入4-8g氯乙酸，將溫度升高到60-90°C，進(jìn)行醚化反應(yīng)l_5h，反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，得到濾渣，用乙醇將濾渣洗滌至中性，得物料B，干燥備用；
步驟4，酶解制糖:將步驟3所得物料B加入水，水與物料B的質(zhì)量為10:1，并加入酶液置于恒溫?fù)u床中，酶液添加量為5-20IU/g干秸桿，在30°C下酶解3-5天，酶解后靜置，取上層清液進(jìn)行液相色譜分析，測(cè)定酶解液中的葡萄糖含量。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果如下:
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明充分利用了羧甲基纖維素的特性，將玉米秸桿中的纖維素類物質(zhì)轉(zhuǎn)化成水容性的離子型纖維素醚然后再進(jìn)行酶解，使酶解更容易，方法簡(jiǎn)單，工藝可行。目前，現(xiàn)有的專利技術(shù)中還沒(méi)有此種方法報(bào)道。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為液相色譜測(cè)定酶解液中葡萄糖的含量曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]步驟一:將一定量的干燥后粉碎的玉米秸桿用15%的氫氧化鈉溶液在80°C下煮4h，之后過(guò)濾，收集濾渣用清水洗去多余的氫氧化鈉，干燥備用。
[0009]實(shí)施例1
步驟二:取步驟一中經(jīng)堿預(yù)處理后的秸桿5g，置于250mL錐形瓶中，按乙醇與物料比10:1 (w/w)的比例加入濃度為85%的乙醇溶液作為溶劑，再加入2g氫氧化鈉，在30°C下堿化反應(yīng)60min ;步驟三:按乙醇與物料比5:1 (w/w)的比例加入濃度為85%的乙醇溶液作為溶劑，加入6g氯乙酸，將溫度升高到75°C，進(jìn)行醚化反應(yīng)1.5h，反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，得到濾渣，用乙醇將濾渣洗滌至中性，干燥備用；步驟四:將上述所得物料加入一定量水并加入適量Ctec2 (諾維信公司)酶液置于恒溫?fù)u床中，在30°C下酶解72h。酶解后靜置，取上層清液進(jìn)行液相色譜分析，測(cè)定酶解液中的葡萄糖含量為1.10g/Lo
[0010]實(shí)施例2
步驟二:取步驟一中經(jīng)堿預(yù)處理后的秸桿5g，置于250mL錐形瓶中，按乙醇與物料比10:1 (w/w)的比例加入濃度為85%的乙醇溶液作為溶劑，再加入5g氫氧化鈉，在30°C下堿化反應(yīng)90min ;步驟三:按乙醇與物料比5:1 (w/w)的比例加入濃度為85%的乙醇溶液作為溶劑，加入6g氯乙酸，將溫度升高到75°C，進(jìn)行醚化反應(yīng)1.5h，反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，得到濾渣，用乙醇將濾渣洗滌至中性，干燥備用；步驟四:將上述所得物料加入一定量水并加入適量Ctec2 (諾維信公司)酶液置于恒溫?fù)u床中，在30°C下酶解72h。酶解后靜置，取上層清液進(jìn)行液相色譜分析，測(cè)定酶解液中的葡萄糖含量為12.43g/L0
[0011]實(shí)施例3
步驟二:取步驟一中經(jīng)堿預(yù)處理后的秸桿5g，置于250mL錐形瓶中，按乙醇與物料比10:1 (w/w)的比例加入濃度為85%的乙醇溶液作為溶劑，再加入5g氫氧化鈉，在35°C下堿化反應(yīng)60min ;步驟三:按乙醇與物料比5:1 (w/w)的比例加入濃度為85%的乙醇溶液作為溶劑，加入6g氯乙酸，將溫度升高到75°C，進(jìn)行醚化反應(yīng)1.5h，反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，得到濾渣，用乙醇將濾渣洗滌至中性，干燥備用；步驟四:將上述所得物料加入一定量水并加入適量Ctec2 (諾維信公司)酶液置于恒溫?fù)u床中，在30°C下酶解72h。酶解后靜置，取上層清液進(jìn)行液相色譜分析，測(cè)定酶解液中的葡萄糖含量為9.77g/L0
[0012]實(shí)施例4
步驟二:取步驟一中經(jīng)堿預(yù)處理后的秸桿5g，置于250mL錐形瓶中，按乙醇與物料比10:1 (w/w)的比例加入濃度為85%的乙醇溶液作為溶劑，再加入5g氫氧化鈉，在30°C下堿化反應(yīng)60min ;步驟三:按乙醇與物料比5:1 (w/w)的比例加入濃度為85%的乙醇溶液作為溶劑，加入7g氯乙酸，將溫度升高到75°C，進(jìn)行醚化反應(yīng)1.5h，反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，得到濾渣，用乙醇將濾渣洗滌至中性，干燥備用；步驟四:將上述所得物料加入一定量水并加入適量Ctec2 (諾維信公司)酶液置于恒溫?fù)u床中，在30°C下酶解72h。酶解后靜置，取上層清液進(jìn)行液相色譜分析，測(cè)定酶解液中的葡萄糖含量為31.90g/Lo
[0013]實(shí)施例5
步驟二:取步驟一中經(jīng)堿預(yù)處理后的秸桿5g，置于250mL錐形瓶中，按乙醇與物料比10:1 (w/w)的比例加入濃度為85%的乙醇溶液作為溶劑，再加入5g氫氧化鈉，在30