[发明专利]含纤维素原料的酶解方法

说明书

本发明涉及可再生能源和生物工程技术领域，公开了一种含纤维素原料的酶解方法。含纤维素原料的酶解方法包括：在改性木质素存在的条件下，将含纤维素原料进行酶解，得到酶解产物；其中，所述改性木质素的制备方法包括：将木质素原料与对甲苯磺酸混合进行预处理得到预处理木质素，将所述预处理木质素与修饰剂混合进行修饰。该方法将改性后的木质素作为催化助剂，能够改善纤维素酶的构象，从而增加纤维素酶的活性，增强含纤维素原料的酶解效率。

技术领域

本发明涉及可再生能源和生物工程技术领域，具体地，涉及一种含纤维素原料的酶解方法。

背景技术

秸秆等木质纤维素材料经过不断降解获得燃料乙醇，再将这种燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配后，即可供汽车使用，并且不影响汽车的行驶性能。这种可再生的乙醇汽油作为一种清洁燃料，是当前新能源领域研究的重点。我国木质纤维素资源丰富，高效开发该类可再生资源也是缓解能源危机的有效手段，对减轻环境污染具有重要意义，还可以促进农业废弃物秸秆等的合理利用，符合我国可持续发展战略和可再生能源的发展方向。

目前，虽然将秸秆等农业废弃物经纤维素酶水解生产乙醇的方法已经被广泛认同和大规模采用，但由于木质纤维素主要由纤维素、半纤维素、木质素组成，性质稳定，其酶解糖化效率低、成本仍然相对过高，从而限制了其更加广泛的应用。在纤维素酶水解木质纤维素的过程中，酶解效率受到底物的抗水解性、纤维素酶自身的水解活性、水解工艺条件等多方面因素的影响，限制了木质纤维素质乙醇的生产成本的下降。

纤维素底物和纤维素酶发生吸附是纤维素酶水解的前提条件，仅当纤维素酶吸附在纤维素上时，纤维素才能被纤维素酶水解。因此，改善纤维素酶与纤维素之间的吸附性能，在增强纤维素的酶水解中起着重要作用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的纤维素酶解效率低、成本高的问题，提供一种含纤维素原料的酶解方法，该方法能够提高纤维素的水解效率，提升生物乙醇的得率。

为了实现上述目的，本发明提供一种含纤维素原料的酶解方法，该方法包括：在改性木质素存在的条件下，将含纤维素原料进行酶解，得到酶解产物；其中，所述改性木质素的制备方法包括：将木质素原料与对甲苯磺酸混合进行预处理得到预处理木质素，将所述预处理木质素与修饰剂混合进行修饰。

优选地，所述对甲苯磺酸以预加热的对甲苯磺酸-水溶液的形式与所述木质素原料混合；所述对甲苯磺酸-水溶液中对甲苯磺酸的浓度为50-70质量％，所述预加热的温度为70-90℃，所述预处理的条件至少满足：温度为60-90℃、时间为10-30min。

优选地，所述木质素原料为秸秆和/或麦草；所述改性木质素的制备方法还包括：将所述预处理得到的预处理料液进行固液分离I得到预处理液，将所述预处理液与水混合后经固液分离II得到粗木质素，将所述粗木质素洗涤至中性、干燥得到所述预处理木质素。

优选地，所述预处理液与水的体积比为1：5-20，所述预处理液与水混合的时间为1-5min，所述固液分离II的条件至少满足：转速为8000-10000rpm、时间为8-15min。

优选地，所述修饰的过程包括：将所述预处理木质素与碱液、所述修饰剂混合后进行修饰反应得到修饰料液，将所述修饰料液经稀释、调节pH、固液分离III，得到修饰固体。

优选地，相对于1g的所述预处理木质素，所述碱液中碱的用量为0.07-3g，所述修饰剂的用量为0.017-0.48g。

优选地，所述修饰剂含有羧酸盐和季铵盐，所述羧酸盐和所述季铵盐的质量比为1：0.25-14；

优选地，所述季铵盐以浓度为50-70质量％的季铵盐-水溶液的形式与所述预处理木质素、所述碱液混合。