[發明專利]纖維素酶水解纖維素的方法

無效

• 申請號: 201110418723.X
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102517357A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王萬能
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P7/10
• 代理公司: 重慶志合專利事務所 50210
• 代理人: 胡榮琿

技術領域

本發明涉及纖維酶解領域，特別涉及一種纖維素酶水解纖維素的方法。

背景技術

纖維素(cellulose)是由葡萄糖組成的大分子多糖，不溶于水及一般有機溶劑，是植物細胞壁的主要成分。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纖維素含量接近100％，為天然的最純纖維素來源。一般木材中，纖維素占40～50％，還有10～30％的半纖維素和20～30％的木質素。

麻、麥稈、稻草、甘蔗渣等，都是纖維素的豐富來源。纖維素是重要的造紙原料。此外，以纖維素為原料的產品也廣泛用于塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。

纖維素是通過生命現象、光合作用等生物方式轉化過來的物質，包括樹木、草類、農作物秸稈等。在科研領域，纖維素被劃歸為新能源、環境友好新技術，它將對人類生活帶來的深刻影響可能超出了多數人的想象。對解決當今世界所面臨的環境污染、糧食短缺、資料資源緊張和能源危機等問題有著重大的意義。

纖維素大分子的基環是D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵組成的大分子多糖，分子量約50000～2500000，相當于300～15000個葡萄糖基脫水葡萄糖，其分子式為：(C6H10O5)n，其化學組成含碳44.44％、氫6.17％、氧49.39％。

由纖維素降解產生的纖維素酶可以用做飼料添加劑、用于紡織業、用于中草藥可提高其有效成分的提取、用于提高酒和其他釀造產品的產率、用于蔬菜汁或果汁的生產以及工業生產等廣泛的用途。因此，纖維素的降解一直是人們研究的熱點。

纖維素大分子的降解的方式有酸水解降解、氧化降解、生物降解、熱降解、機械降解、離子輻射降解等多種途徑.其中酶法水解是一種較為可行的途徑，目前采用生物資源酶解纖維素的方法有纖維素不易降解、纖維素轉化效率不高等缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種纖維素酶水解纖維素的方法，采用本發明方法可以高效地降解纖維素，酶解率可達60-80％左右，為推動纖維素的大規模應用，緩解能源匱乏危機提供基礎。

本發明所述的纖維素的酶解方法，有以下步驟：

1)將植物秸桿粉碎至60-80目；

2)取粉碎的植物秸桿80-100克，加入到500-600mL磷酸二氫鈉-檸檬酸緩沖溶液中；

3)加熱40-45℃，加入2.5-3.0g纖維素酶粉；

4)再加入所用植物秸桿重量03.-0.8％的激活劑，在45℃水浴中保溫反應48小時后，即將纖維素進行酶解。

所述激活劑為CaCl₂或ZnSO₄。

所述磷酸二氫鈉-檸檬酸緩沖溶液的pH＝4-5。

所述植物秸桿含水量為10-30％，纖維素含量為73％。

本發明所述方法將纖維素原料充分粉碎，以克服秸稈中的木質素的障礙，降低天然纖維素的聚合度和結晶度，提高天然纖維素對纖維素酶解的敏感性。采用磷酸二氫鈉-檸檬酸緩沖溶液，使得纖維素酶水解在pH＝4-5的弱酸性條件下進行(模擬福壽螺胃中pH值)，有利于纖維素晶體結構破壞，提高纖維素酶酶解活力，使纖維素酶水解充分，大大提高纖維素酶水解效率，酶解率可達60-80％左右。纖維素酶解后產物是低分子糖，更利于纖維素的大規模利用，如利用酶解后的產物葡萄糖產生酒精等。

本發明將化學、物理、仿生等多種技術方法有機地結合起來，探求其真正的酶解反應體系，形成物理化學、和仿生技術一體化酶解優化體系，對纖維素的大規模應用具有重要的現實和理論意義。

附圖說明

圖1為DNS法葡萄糖標準曲線。

圖中，Y＝0.0003X?X：葡萄糖含量(μg/mL)Y：吸光度值。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步的說明，但本發明不僅限于這些例子。

一.試劑和材料：

植物秸稈采用含水量為10-30％，纖維素含量為73％的麥稈、稻草、高粱桿、甘蔗渣等；

纖維素酶粉(活力大于10000U.g^-1)購自上海生化制品有限公司；

DNS試劑的配制：準確稱取酒石酸鉀鈉36.4g，3，5-二硝基水楊酸1.26g，NaOH4.2g，苯酚1.0g，無水亞硫酸鈉1.0g。將酒石酸鉀鈉溶于100ml蒸餾水中，加熱(不超過50℃)，依次加3，5-二硝基水楊酸，NaOH，苯酚，無水亞硫酸鈉于熱溶液中，攪拌至溶解完全，冷卻后定容至200ml，貯存于棕色瓶子中，在避光處保存。