[發(fā)明專利]一種降低汽爆秸稈酶解成本的方法

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• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108588146A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 鐘成;李棟梁;舒月力;劉正;賈士儒;謝燕燕;喬長晟
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種降低汽爆秸稈酶解成本的方法，屬于生物質轉化過程領域，包括以下步驟：(1)原料的制備。A：小麥秸稈汽爆后不經任何清洗脫毒步驟；B：小麥秸稈汽爆后經大量去離子水清洗脫毒；C：小麥秸稈汽爆后不經水洗步驟，酶解前使用堿性鹽溶液調節(jié)pH至中性。(2)將三種不同處理的小麥秸稈進行酶解。(3)處理效果鑒定：對酶解后的單糖產量及蛋白回收率進行檢測。本發(fā)明省去了汽爆秸稈后水洗的步驟，顯著降低了整個過程中水及人力的消耗，并且提高了糖的產量，有效的降低了整個酶解過程中的生產成本，為生物質轉化進行商業(yè)化生產提供了依據。

技術領域

本發(fā)明涉及生物質轉化領域，特別涉及一種降低汽爆秸稈酶解成本的方法。

背景技術

秸稈是地球上最豐富的可再生資源，將秸稈轉化為生物基能源，生物基材料，生物基化學品，不僅有助于解決人類面臨的能源環(huán)境問題，也有助于增加農民收入，實現現代化農業(yè)。秸稈是由纖維素，木質素，半纖維素三種主要成分組成的復雜化合物。

蒸汽爆破是一種秸稈高效、無污染的預處理方法。植物細胞中的纖維為木素所粘結，在高溫、高壓蒸汽作用下，纖維素結晶度提高，聚合度下降，半纖維素部分降解，木素軟化，橫向連結強度下降，甚至軟化可塑，當充滿壓力蒸汽的物料驟然減壓時，孔隙中的氣劇膨脹，產生“爆破”效果，可部分剝離木素，并將原料撕裂為細小纖維。有利于后續(xù)的酶解發(fā)酵。

蒸汽爆破過程中會產生部分酸性抑制劑如糠醛、5-羥甲基糠醛、甲酸、乙酸。這些酸性抑制物會影響酶解效果，需要經過脫毒步驟去除這些抑制劑，以提高酶解效率。公開號為CNIO3820501A的專利提供了一種減壓蒸餾濃縮脫除揮發(fā)性發(fā)酵抑制物的方法，有效提高酶解效率，但是過程復雜，設備要求高，成本過高。公開號為CN103484501A的專利提供了一種調節(jié)秸稈發(fā)酵制氫的方法，該方法不需要脫毒過程，但是副產物多，不利于回收利用。公開號CN102586342A的專利一種從源頭上降低發(fā)酵抑制物的方法，該方法將蒸汽爆破技術和氣流分級技術組合起來應用于木質纖維原料的預處理。簡化了生產工藝，但是提高了預處理成本。

本發(fā)明提供了一種簡單有效的汽爆后小麥秸稈的酶解方法，通過在酶解前使用弱堿性鹽溶液將反應體系pH調節(jié)至中性之后再進行酶解，并且整個酶解過程中的弱堿還能對小麥秸稈進行二次處理，去除一定量的木質素，提高了最終的酶解效率及酶蛋白回收率。這個過程不需要脫毒，大大降低了水的消耗及人力的消耗，為生物乙醇的商業(yè)生產提供了便利。

發(fā)明內容

本發(fā)明涉及提供一種降低汽爆秸稈酶解成本的方法，該方法綠色環(huán)保，簡單易行且具有提高酶解效率降低生產成本的效果。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種降低汽爆秸稈酶解成本的方法，包括以下步驟：

(1)將秸稈剪切處理，進行蒸汽爆破處理。

(2)A：汽爆小麥秸稈不經任何清洗脫毒步驟；B：汽爆小麥秸稈經大量去離子水清洗脫毒；C：汽爆小麥秸稈不經任何清洗脫毒步驟，酶解前使用堿性鹽溶液調節(jié)反應體系pH至中性。

(3)將三種處理的物料均按葡聚糖添加量1-5％，酶添加量15-45FPU/g葡聚糖，使用pH4.8的檸檬酸鈉作為緩沖液，加入2％的疊氮化鈉作為抑菌劑。酶解時間48-120h，搖床轉速180-220rpm，酶解溫度45-53℃。

(4)反應結束后取樣1ml，12000rpm離心10min，離心取上清0.2ml上清。使用高效液相色譜法進行單糖含量測定。進而計算葡聚糖轉化率。

(5)反應結束后取樣1ml，12000rpm離心10min，離心取上清0.2ml。使用考馬斯亮藍蛋白測定試劑盒測定蛋白含量。纖維素酶酶蛋白濃度同樣采用考馬斯亮藍蛋白測定試劑盒測定。