[发明专利]一种有效提高竹材纤维素酶水解产可发酵糖效率的预处理方法

摘要

本发明公开了一种有效提高竹材纤维素酶水解产可发酵糖效率的预处理方法，其步骤为：备料；酸催化的高沸醇预处理；预处理所得固体基质的洗涤；固体基质的盘磨处理；酶水解。本发明所用酸催化的高沸醇预处理可同步高效移除竹材纤维原料中的半纤维素和木素，同时可有效去除竹材外壁竹青中的抽出物和其表面的蜡质，经高沸醇预处理后竹材中纤维素经酶水解所得可发酵葡萄糖的回收率比以往酸性化学法预处理提高了36~50%，比低沸点有机溶剂预处理提高了10~15%。利用酸催化且含醇比例低的高沸醇/水溶剂体系、采用短时间对竹材进行酶水解前的预处理，不仅可提高竹材中纤维素经酶水解转化为可发酵糖的效率、还可避免废液对环境造成污染的缺陷。

主权项

一种有效提高竹材纤维素酶水解产可发酵糖效率的预处理方法，包括如下步骤：（1）选取竹材，采用削片机获得竹片，将其作为原料；（2）酸催化的高沸醇预处理，将步骤（1）制得的竹片原料放入到置于油浴反应器中的小罐内所装有的高沸醇预处理液中，其技术条件为：竹片原料质量和高沸醇预处理液的比值以g: ml计为4~8，高沸醇预处理液由高沸醇和水组成，高沸点醇在高沸醇预处理液中的体积比以ml: ml计为大于5小于等于20%，酸作为催化剂、其在高沸点醇预处理液中的浓度为0.05~1.00mol/L，预处理温度170~210℃，预处理时间15~45min，预处理完成后，立即将油浴反应器中的小罐取出，用自来水冷却，然后在垫有双层滤纸的布氏漏斗上过滤，将固体和液体分离，得固体基质；（3）固体基质的洗涤，其技术条件为：将步骤（2）预处理后的固体基质置于一个大烧杯中，用纯度为88wt%的高沸点醇溶剂对固体基质进行第一段搅拌洗涤，所述的88wt%的高沸点醇溶剂与固体基质以体积和质量的比值ml: g计为4~8，搅拌速度为80~150r/min，洗涤时间为10~60min，重复洗涤1~3次后，用去离子水进行第二段搅拌洗涤，去离子水与固体基质以体积和质量的比值ml: g计为4~8，搅拌速度为80~200r/min，洗涤时间为10~60min，重复洗涤1~2次；然后在垫有双层滤纸的布氏漏斗上将固体基质和洗涤液进行分离； （4）固体基质的盘磨处理，其技术条件为：将洗涤后的固体基质在盘磨机上进行处理，以降低固体基质中纤维束的尺寸，固体基质在水中的浓度为5~15wt%，盘磨转速为1800~2600r/min，盘磨机中磨之间的间距为0.8~1.5mm，水温为20℃；盘磨处理完成后，用一个400目的帆布袋将纤维束和液体进行离心脱水分离，获得较小尺寸的纤维束固体基质；（5）盘磨处理后的纤维束固体基质的酶水解，其技术条件为：将纤维束固体基质作为底物，将其装入带橡皮塞的三角瓶，然后将三角瓶置于恒温摇床中进行酶水解；纤维束固体基质底物浓度为2~8wt%，缓冲溶液为浓度为30~50mmol/L、pH值范围在4.5~5.5的醋酸‑醋酸钠溶液，摇床中空气温度为40~50℃，摇动速度分别为150~250r/min，酶采用纤维素酶和纤维二糖酶，纤维素酶和纤维二糖酶用量分别为8~20FPU/g和12~30CBU/g 绝干纤维素，所述的纤维素含量是指固体基质中纯纤维素的绝干质量百分比，酶水解时间为72h，过程中定时取样，取样量为0.5ml，取出样品迅速置于沸水浴中对纤维素酶和纤维二糖酶进行灭活处理，处理时间15min，然后将样品冷却并置于4℃的冰箱中保存，三天取样完成迅速测定葡萄糖浓度。