[發明專利]一種促進木質纖維素酶解糖化的方法

有效

• 申請號: 201811255641.6
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN111100888B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 王蒙;張全;高慧鵬;關浩
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: C12P19/02
• 分類號: C12P19/02;C12P19/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種促進木質纖維素酶解糖化的方法，是在木質纖維素酶解過程中，加入bola型脂肽，所述脂肽的序列為NH₂?KC_nK?NH₂，其中C_n代表疏水烷基鏈（12≤n≤18），K代表賴氨酸。本發明采用bola型脂肽作為酶解助劑，提高了酶解效率和可發酵糖濃度，具有糖化率高、助劑使用量少等特點。

技術領域

本發明屬于生物質能源技術領域，具體涉及一種促進木質纖維素酶解糖化的方法。

背景技術

作為豐富廉價的可再生資源，纖維素是自然界含量最豐富的生物質之一，占全球生物質總量的50%，每年全球綠色植物體光合作用產生的干物質可達1.55×10¹¹噸，包括農林業廢棄物、廢紙、能源作物等，而目前大部分未利用而丟棄，其中碳水化合物含量高達75%，可以作為可發酵糖的重要來源生產液體燃料和其它化學品。隨著石油資源的短缺以及人們對能源、環境問題重視程度的日益提高，利用纖維素生物質為原料，轉化為可代替化石能源的生物質能源，已成為當今的科學研究熱點，也是緩解能源危機與環境污染的有效途徑之一。

目前木質纖維素原料的主要利用途徑為纖維素和半纖維素水解產生還原糖，還原糖經過發酵產生乙醇和丁醇等生物能源產品，或者乳酸、檸檬酸等化學品。

纖維素酶可以在較低溫下、高度專一地對纖維素進行水解，通過酶將固體纖維轉變為可溶性糖，由于酶解反應糖損耗低、副產物少、條件溫和，是木質纖維素被徹底降解而不會對環境造成污染的一條有效途徑，因此備受關注，是目前采用較多的一種方法。然而，由于木質纖維素結構復雜，細胞壁中的半纖維素和木質素通過共價鍵連接形成復雜的網絡結構，纖維素鑲嵌其中，纖維素的晶體結構使其在常溫下性質穩定而不易發生水解，使得木質纖維素酶解效率不高，高的纖維素轉化率要求較高的酶負荷，使得生產過程不夠經濟。提高纖維素酶解效率的方法有多種，一是對原料預處理，如酸、堿、高溫、蒸汽爆破等預處理來降低木質纖維素中半纖維素和木質素對水解的影響，但預處理后的木質纖維素中仍然存在木質素，其對纖維素酶的無效吸附會導致纖維素酶解效率降低；二是選擇高活性的纖維素復合酶和水解條件，但成本加大；三是在酶解體系中加入可促進酶解的助劑，如表面活性劑以及牛血清白蛋白（BSA），其能夠提高木質纖維素酶解效果，降低木質素對酶的無效吸附，從而可以減少酶用量。

Li等（Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2012，89(1)：203-210）研究發現當PEG4000添加量為2%，底物濃度50g/L，纖維素酶ACCELLERASE 1000酶加量25mg/g纖維素時，纖維素的轉化率增加了22%。Brethauer等（Bioresource Technology，2011，102(10)：6295-6298）研究了在不同反應條件下BSA對微晶纖維素和玉米秸稈酶解的影響，實驗證實，BSA通過減少外切酶的失活和促進底物粒度、結晶度減小兩種方式促進酶解，在搖瓶中酶解72 h，兩種底物的酶解產率提高26%。

CN107177645A公開了一種利用兩性表面活性劑促進木質纖維素酶解的方法，以C₈H₁₈(CH₃)₂N⁺(CH₂)OSO₃^-等作為酶解助劑，對純纖維素的酶解沒有抑制作用，可以使木質纖維素酶解糖化得率提高13.7~72.1%。

綜上所述，助劑的添加可以提高木質纖維素酶解效果，降低木質素對酶的無效吸附，從而可以減少酶用量。因此，在不改變反應條件下，建立高效、綠色化技術和方法將是未來纖維素水解研究的重要研發方向。

發明內容

針對現有技術存在的酶解效率低及可發酵糖濃度低的問題，本發明提供了一種促進木質纖維素酶解糖化的方法。本發明方法采用bola型脂肽作為酶解助劑，提高了酶解效率和可發酵糖濃度。