[发明专利]一种农作物秸秆酶解用复合酶及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及农作物秸秆酶解工艺，尤其涉及一种农作物秸秆酶解用复合酶及 其工艺。

背景技术

木质纤维素原料是一种丰富的，可再生的资源。我国作为一个农业大国，农 作物秸秆的产量也是极其巨大的。由于相应的处理技术的落后，农作物秸秆普遍 被焚烧、掩埋还田处理，这样带来的极大的空气污染和资源浪费。随着化石能源 的日益稀少以及其使用所带来的环境污染问题，木质纤维素作为一种生物能源是 必然的趋势。

然而，在实际的工业生产中，木质纤维素底物的糖化发酵过程存在着极大的 限制。由于天然纤维素材料的复杂结构，纤维素的水解效率十分底。目前工业上 主要使用的是物理法、化学法以及生物酶法。先使用酸、碱或是蒸汽处理秸秆材 料，然后添加纤维素酶处理。这样确实可以提高材料的转化效率，同时也带来了 许多问题。稀酸高温水解，木质纤维素酸解后会产生葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、 半乳糖等多种糖类，但是在高温下会产生大量的发酵抑制因子，在后续反应前需 要去除。碱处理法虽然可以去除木质纤维素基质中的木质素，但是木聚糖仍然存 在，还是需要添加额外的木聚糖酶降解，而且还存在试剂中和、回收和洗涤的问 题。蒸汽爆破预处理后半纤维素衍生糖的回收率低，预处理产物中还含有酶解反 应抑制剂。由于步骤太多，操作麻烦，使得工业成本过高。因此，为了解决这些 问题，我们需要找到更有效地方法。

由前面我们可以知道，生物酶法处理是一种相对来说操作更方便，步骤更简 单的方法，但是纤维素酶单一处理的效果却不是很好。天然的木质纤维素材料是 一种复杂的结构，各种结构互相交联在一起，主要含有纤维素、半纤维素及木质 素。木聚糖酶能够有效地促进木聚糖的水解，释放出低聚木糖和木糖单糖。同时 释放出交联的纤维素，增加其与纤维素酶的接近性，从而促进纤维素的水解。因 此，利用这种多酶协同作用处理农作物秸秆可以有效地增加反应速度，提高水解 效率，降低操作难度，节约工艺成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种酶解效率高、还原糖产量高的农作物秸秆酶解用 复合酶及其工艺。

为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种农作物秸秆酶解用复合酶， 其包括纤维素酶与木聚糖酶，所述纤维素酶与木聚糖酶质量比例为1-4：1，酶 解温度为37-55℃，pH为4-6。

第二方面，本发明提供了一种农作物秸秆酶解工艺，包括以下步骤，

S1，将农作物秸秆晒干、粉碎、清洁、干燥，备用；

S2，将步骤S1得到的农作物秸秆材料与pH缓冲溶液混合均匀，调节pH为 4-6；

S3，往步骤S2得到的混合液中添加质量比例为1-4：1的纤维素酶与木聚糖 酶，其中，纤维素酶与农作物秸秆材料的质量比例为1：5-50，在37-55℃条件 下搅拌12-120h得到酶解产物。

本发明的有益效果是：本发明提供的复合酶利用纤维素酶与木聚糖酶之间的 多酶协同作用，有效地提高了农作物秸秆的水解效率，增加了还原糖的产量；以 玉米秸秆、水稻秸秆等天然的木质纤维素材料为原料，工艺简单，节约生产成本， 有很好的应用前景。

具体实施方式

本发明一方面提供了一种农作物秸秆酶解用复合酶，其包括纤维素酶与木聚 糖酶，所述纤维素酶与木聚糖酶质量比例为1-4：1，酶解温度为37-55，pH为 4-6。

第二方面，本发明提供了一种农作物秸秆酶解工艺，包括以下步骤，

S1，将农作物秸秆晒干、粉碎、清洁、干燥，备用；

S2，将步骤S1得到的农作物秸秆材料与pH缓冲溶液混合均匀，调节pH为 4-6；

S3，往步骤S2得到的混合液中添加质量比例为1-4：1的纤维素酶与木聚糖 酶，其中，纤维素酶与农作物秸秆材料的质量比例为1：5-50，在37-55℃条件 下搅拌12-120h得到酶解产物。

优选的，所述农作物秸秆不仅限于玉米秸秆，还适用于其他天然木质纤维素 材料如水稻秸秆，小麦秸秆等。

优选的，所述步骤S1中将农作物秸秆粉碎至长度为0.5-1.0cm。

优选的，所述步骤S2中pH缓冲溶液采用磷酸缓冲液或醋酸钠缓冲液。具体 的，所述磷酸缓冲液浓度为0.01mM，醋酸钠缓冲液浓度为50mM。

优选的，所述步骤S2中纤维素酶的酶活为500-1000U/g，木聚糖酶的酶活 为2000-3000U/g。