[發明專利]一種提高竹材纖維素高濃酶水解產可發酵糖效率的方法

有效

• 申請號: 201510534293.6
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN105063132B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 羅小林;劉婧;李蒙;黃六蓮;陳禮輝
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P19/02
• 代理公司: 福州智理專利代理有限公司 35208
• 代理人: 王義星

1.一種提高竹材纖維素高濃酶水解產可發酵糖效率的方法，包括如下步驟：

（1）選取2~3年生竹材，經削片和篩選后獲得三維尺寸為20×15×4mm的竹片，將其作為原料進行后續預處理；

（2）第一步高沸點醇預處理，其技術條件為：將步驟（1）制得的竹片原料放入密封后可耐高壓的不銹鋼小罐內，再往小罐的罐體中加入預處理所需的溶液，將小罐密封后置于油浴反應器中的固定支架上，蓋上油浴反應器的蓋子后進行預處理，預處理溫度200~210℃，溫度控制誤差為±2℃，預處理時間35~45min，上述預處理所需的溶液為高沸點醇預處理液，所述高沸點醇預處理液由高沸點醇和去離子水組成，其中高沸點醇在高沸點醇預處理液中的體積比以ml: ml計為大于8%小于等于15%；高沸點醇預處理液和竹片原料質量的比值以ml: g計為5~7，油浴反應器支架的轉動速度為3~5rpm，預處理完成后，立即將油浴反應器中的小罐取出，用自來水冷卻至室溫，然后將小罐內的固液混合物在60目的尼龍網袋中過濾，固體和液體分離后得預處理液和固體基質；

（3）固體基質的分散處理，其技術條件為：將步驟（2）所得的固體基質在植物粉碎機中進行處理，以降低固體基質中纖維束的尺寸，每次取步驟（2）獲得的固體基質20g，裝入搗碎罐中，在8000~12000 r/min的剪切攪拌速度下處理20~30s，處理完成后，獲得較分散的、纖維狀的固體基質；

（4）第二步醇/水預處理，將步驟（3）制得的含纖維狀的固體基質再次裝入密封后可耐高壓的不銹鋼小罐內，再往小罐的罐體中加入預處理所需的溶液，將小罐密封后置于油浴反應器中進行預處理，其技術條件為：預處理溫度160~170℃，溫度控制誤差為±2℃，預處理時間60~90min，醇/水預處理液由高沸點或低沸點醇和去離子水組成，其中高沸點或低沸點醇在醇/水預處理液中的體積比以ml: ml計為大于等于50%小于等于70%，醇/水預處理液和固體基質絕干質量的比值以ml: g計為8~15，預處理完成后，立即將油浴反應器中的小罐取出，用自來水冷卻，然后將小罐內的固液混合物在墊有雙層濾紙的布氏漏斗上過濾，將固體和液體分離，得經第二步預處理的固體基質；

（5）第二步無酸催化醇/水預處理所得固體基質的超聲處理，其技術條件為：將步驟（4）預處理后獲得的固體基質裝入帶有鉆孔橡皮塞的三角瓶，往三角瓶中加入新鮮的醇/水混合溶液，其中醇在新配置的醇/水預處理液中的體積比以ml: ml計為大于等于50%小于等于70%，新配置的醇/水預處理液和絕干固體基質質量的比值以ml: g計為8~15，再將此三角瓶放入一個大燒杯中，往燒杯內和三角瓶外的區域加入冰水混合物，然后將超聲探頭通過鉆孔橡皮塞放入到三角瓶中的液體液面2/3以下的位置處，開始進行超聲處理，其技術條件為：超聲處理的功率為500~700W，超聲處理時間30~60min，超聲處理完成后，立即將三角瓶取出，然后在墊有雙層濾紙的布氏漏斗上過濾，將固體和液體分離，得經超聲處理的固體基質；

（6）超聲處理所得固體基質的洗滌，其技術條件為：將步驟（5）所得的固體基質置于一個大燒杯中，用去離子水對固體基質進行洗滌，所述去離子水與固體基質以體積和質量的比值ml: g計為6~10，磁力攪拌速度為300~600r/min，洗滌時間為30~60min，洗滌溫度為室溫，重復洗滌1次后，在墊有雙層濾紙的布氏漏斗上將固體基質和洗滌液進行分離，得經洗滌處理的固體基質；

（7）洗滌后固體基質的高濃酶水解，其技術條件為：將步驟（6）制得的固體基質加入到水熱釜的聚四氟乙烯內襯中，將此內襯裝入水熱釜內，擰緊水熱釜的蓋子，然后將密封的水熱釜安裝到空氣浴均質反應器的支架上，關上均質反應器的門后開始進行固體基質的高濃酶水解，其技術條件為：固體基質作為底物的質量比濃度為18%~25%，所述%指質量百分比，g: g，空氣浴均質反應器的空氣溫度為55~60℃，溫度控制誤差為±1℃，支架轉動速度為200~250r/min，酶采用纖維素酶、纖維二糖酶和半纖維素酶，所述纖維素酶、纖維二糖酶和半纖維素酶用量分別為15~20FPU/g、22.5~30CBU/g和0.5~2.5mg 蛋白質/g絕干纖維素，所述的纖維素含量是指固體基質中純纖維素的絕干質量百分比，所采用的緩沖液為醋酸-醋酸鈉緩沖液，緩沖液的濃度和pH值分別為45~50mmol/L和4.5~5.0，酶水解時間為72~96h，酶水解結束后，立即將水熱釜從均質反應器中取出，然后用200ml、0.1mol/L的NaHCO₃溶液將水熱釜聚四氟乙烯內襯中固液混合物洗滌到一個500ml燒杯中，待固液分層后，取上層清液2ml，然后將此清液迅速置于沸水浴中對纖維素酶、纖維二糖酶和半纖維素酶進行滅活處理，處理時間為15min，然后將樣品冷卻至室溫，測定其葡萄糖濃度。

2.根據權利要求1所述的提高竹材纖維素高濃酶水解產可發酵糖效率的方法，其特征在于：所述的高沸點醇至少有一種選用1,4-丁二醇、丙三醇、1,3-丙二醇、1,4-戊二醇、1,3-戊二醇或1,5-戊二醇；所述低沸點醇至少有一種選用甲醇、乙醇或正丙醇。