[发明专利]一种利用污泥蛋白为酶解助剂促进木质纤维素酶解糖化的方法

说明书

【技术领域】

本发明属于木质纤维素酶解领域，涉及一种利用污泥蛋白为酶解助剂促进木质纤维素酶解糖化的方法。

【背景技术】

木质纤维素是廉价且丰富的可再生资源。随着能源危机的不断严峻及人们对环境问题的日益重视，高效开发木质纤维素生物质资源已受到国内外学者的广泛重视。木质纤维素水解糖化是其资源利用过程中的关键环节。在众多水解方法中，酶解具有彻底、条件温和、副产物少、环保、糖损耗低等特点备受青睐。但由于木质纤维素的结构与组成复杂，纤维素酶寿命短、稳定性差、活性低等缺陷，致使木质纤维素酶解糖化效率低、成本高。为此世界各国学者开展了大量研究致力于解决上述问题。例如利用PEG4000(0.5％～2％w/v)强化玉米芯酶解，纤维素的转化率随着PEG4000比例的增加而增大，Li J.H.,Colloids and Surfaces B:Biointerfaces,2012,89,1；吴泽等通过设计一种卧式平推流酶解反应器，在低能耗、高传质的环境下实现酶解工艺的连续化，吴泽，纤维素科学与技术，2013，21，2；Zhang通过白腐菌联合碱预处理协同强化杨木的酶解糖化作用，效果显著，Zhang Liming,et al.,Industrial Crops and Products,2016,86。综上所述，这些方法均在一定程度上强化了木质纤维素的酶解效率，但是酶解糖化成本并没有降低，相反加入的酶解助剂又额外增加了投入成本，同时纤维素酶的活性也并没有显著提高。

对于污泥蛋白，来源于城市污泥，主要作为发泡剂使用，目前还没有用于酶解助剂的研究。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种利用污泥蛋白为酶解助剂促进木质纤维素酶解糖化的方法，采用污泥蛋白作为酶解助剂，成本低，强化木质纤维素酶解糖化效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

1)将木质纤维素生物质粉碎过筛，得到木质纤维素生物质粉；将木质纤维素生物质粉浸泡于去离子水中，充分浸泡后分离出木质纤维素生物质粉；

2)取城市污泥调节pH值为9～12，再经超声处理后冷却至室温，分离出上清液并干燥得到污泥蛋白粉；

3)向步骤1)中分离得到的木质纤维素生物质粉中加入柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液混合均匀，得到混合溶液，再向混合溶液中加入纤维素酶和污泥蛋白粉，得到酶解液；其中，木质纤维素生物质粉和纤维素酶的比为1g：(5～20)FPU，污泥蛋白粉和混合溶液的质量体积比为(0.5～2.5)mg：1mL；酶解液在35～50℃进行酶解反应25～48h，完成利用污泥蛋白为酶解助剂促进木质纤维素的酶解糖化。

进一步地，步骤1)中木质纤维素生物质采用杂交杨木屑；过筛采用的40～80目筛网。

进一步地，步骤1)中浸泡时间为1～4h。

进一步地，步骤2)中用氧化钙或氢氧化钙调节pH值；制得的污泥蛋白粉密封于聚乙烯袋中，4℃贮藏备用。

进一步地，步骤2)中超声处理是在108W和20.024kHz的超声波作用下反应20～40min。

进一步地，步骤2)中分离是在3000r/min离心分离10～15min。

进一步地，步骤2)中上清液于25～40℃干燥5d得污泥蛋白粉。

进一步地，步骤3)中每0.5克木质纤维素生物质中加入5～10mL的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。

进一步地，步骤3)中柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液的浓度为0.075mol/L，pH值为4.8。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：