[发明专利]一种汽爆和牛血清蛋白协同处理杨木提高酶解效率的方法

说明书

本发明涉及生物质预处理领域，提供了一种汽爆和牛血清蛋白协同处理杨木提高酶解效率的方法。预处理步骤为：对杨木片进行复水平衡处理；蒸汽爆破处理复水平衡后的杨木片；清洗爆破残渣至中性后干燥；干燥的爆破残渣经粉碎后先加入NaAC‑HAC缓冲溶液与牛血清蛋白混合一定时间后，再加入纤维素酶进行酶解。本发明采用温和的蒸汽爆破强度预处理杨木片，半纤维素大量溶出，木质素部分降解和重分布，导致纤维结构疏松，细胞壁解构，同时牛血清蛋白对木质素的吸附作用减少了木质素对纤维素酶的无效吸附，形成的更多空隙有利于酶解液进入内部。本预处理方法不仅提高了酶解效率，而且具有操作简单，能够降低酶用量和成本的特点。

技术领域

本发明涉及一种汽爆和牛血清蛋白协同处理杨木提高酶解效率的方法。

背景技术

杨木是一种重要的木质纤维素类生物质，广泛应用于木质资源转化与利用中。杨木纤维原料的主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素，三种主要成分相互交联形成天然紧密的细胞壁结构。细胞壁作为木质纤维原料的基本单元，其结构复杂性和组分分布不均一性构成了天然抗降解屏障，严重阻碍了木质纤维原料的转化与利用。因此，在生物质的转化利用前需要进行必要的预处理，通过组分的降解以及植物细胞壁的解构，提高物料传质系数和可及性，以实现组分的高效分离和综合利用。

蒸汽爆破技术是一种常见的热机械化学预处理方法，在加热和生成有机酸的作用下使木质纤维素结构组分分解(蒸煮阶段)，在水分膨胀导致的剪切力下使物料结构撕裂(瞬间释压阶段)。在蒸汽爆破处理过程中，大量半纤维素降解为单糖或低聚糖溶出，部分木质素发生降解和重分布，破坏了木质纤维原料结构，从而提高了酶解纤维素酶解得率。有关研究认为，过高的蒸汽爆破强度会产生阻碍生物质酶水解的抑制物，而蒸汽爆破强度过低则达不到理想的处理效果。因此，综合考虑蒸汽爆破的温度和时间两个主要影响因素，选用温和的蒸汽爆破强度较适宜，此条件也可降低能耗和成本。同时，爆破前对原料进行预浸渍处理能够达到软化纤维的目的，有利于爆破时纤维在不受机械损伤的情况下分离，预浸渍处理时纤维也会发生一定的润胀，有利于加大水蒸气的渗入强度，增加水合作用，从而提高处理效果。考虑环保及处理效果的情况，选用水作为浸泡原料的液体。除此之外，木质素对酶的无效吸附会影响酶解效率，而牛血清蛋白能够与木质素结合，提前占据酶与木质素的结合位点，从而减少木质素对酶的无效吸附，同时形成的更多空隙有利于酶解液进入纤维结构内部。

因此，针对上述问题本发明提供一种汽爆和牛血清蛋白协同处理杨木提高酶解效率的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽爆和牛血清蛋白协同处理杨木提高酶解效率的方法，本发明通过蒸汽爆破和牛血清蛋白协同预处理杨木提高酶解效率的同时降低了纤维素酶的用量和成本。

本发明的技术方法概述如下：

一种蒸汽爆破预处理提高杨木酶解效率的方法如下：

(1)对杨木片进行复水平衡处理；

(2)蒸汽爆破处理复水平衡后的杨木片；

(3)清洗爆破残渣至中性后干燥；

(4)干燥的爆破残渣经粉碎后先加入NaAC-HAC缓冲溶液与牛血清蛋白混合一定时间后，再加入纤维素酶进行酶解。

优选地，复水平衡处理为蒸馏水浸渍杨木片24-48h，保持杨木片水分含量为25-35％；

优选地，温和的蒸汽爆破处理温度为190-220℃，保温(维压)时间为7-11min，对应的蒸汽爆破强度S为3.5-4.5；

优选地，爆破残渣用清水清洗至中性并干燥粉碎，烘干温度为80-105℃，烘干时间为8-12h，过筛目数为40-60目；

优选地，预处理后的爆破残渣酶解过程，干燥的爆破残渣经粉碎后先加入NaAC-HAC缓冲溶液与0.05-0.2g牛血清蛋白混合处理0.5-2h后，再加入10-15FPU/g的纤维素酶进行酶解。