[發明專利]一種提高纖維原料生物酶解轉化率制備可發酵糖的預處理方法

有效

• 申請號: 201910451353.6
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110257453B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 焦健;梁龍;朱北平;房桂干;黃晨;田慶文;冉淼;鄧擁軍;沈葵忠;韓善明;李紅斌;丁來保;梁芳敏;盤愛享;張華蘭;林艷;施英喬;李萍;莊國俊;吳珽;魏錄錄;陳遠航;嚴震宇;解存欣
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C12P19/02
• 分類號: C12P19/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明提出了一種提高纖維原料生物酶解轉化率制備可發酵糖的預處理方法，采用低溫預處理技術對木質纖維素原料進行預處理，有效破除制約原料纖維素酶水解的抑制因子。該方法包括：（1）纖維原料的碎解；（2）細料的預處理：預處理工序重復若干次，每次添加化學品用量為：過氧化氫用量3?20%，氫氧化鈉用量3?20%，硅酸鈉用量1?5%，DTPA用量0.3?5%，上述化學品用量均為相對于絕干物料的質量百分比，整個預處理體系固體質量濃度為5?30%，溶劑為水和能與水混溶的有機溶劑，反應溫度70℃?150℃，反應時間為30?180分鐘。對酶水解拮抗較大的竹類原料，預處理溫度不超過95℃，即可實現酶水解段葡萄糖轉化率90%，總葡萄糖回收率接近90%。

技術領域

本發明屬于可發酵糖的制備領域，特別涉及一種提高纖維原料生物酶解轉化率制備可發酵糖的預處理方法。

背景技術

木質纖維原料主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，其中半纖維素與木質素緊密包裹住纖維素，形成了木質纖維生物質致密的物理和化學結構。因此，利用木質纖維原料進行生物煉制首先需要進行預處理，破壞原料物理化學結構，幫助纖維素酶與細胞壁內層纖維素接觸，對其進行酶水解(Tekin K,Hao N,Karagoz S,Ragauskas A J.Ethanol:APromising Green Solvent for the Deconstruction of Lignocellulose.ChemSusChem,2018,11:3559-3575.Min D,Li Q,Chiang V,Jameel H,Chang H M,Lucia L.Theinfluence of lignin-carbohydrate complexes on the cellulase-mediatedsaccharification II:transgenic hybrid poplars(Populus nigra L.and Populusmaximowiczii A.).Fuel,2014,116:56-62)。

常規預處理方法包括稀酸預處理、水熱預處理、堿法預處理、蒸汽爆破預處理等都能有效破壞原料的結構，達到較高的纖維素酶水解得率。其中，對常規木材原料，稀酸預處理反應溫度至少需要160℃，酸用量1％，酶解段葡萄糖得率不超過80％，總葡萄糖回收率不超過60％(呂佳青,畢衍金,嚴希希,et al.稀硫酸水解預處理對麥草制漿備料廢渣酶水解糖化的影響[J].南京林業大學學報(自然科學版),2015(4):137-141.)；水熱預處理反應溫度至少需要180℃，酶解段葡萄糖得率不超過80％，總葡萄糖回收率不超過90％[Huang C,Wu X,Huang Y,Lai C,Li X,Yong Q.Prewashing enhances the liquid hot waterpretreatment efficiency of waste wheat straw with high free ashcontent.Bioresoure Technology,2016,219:583-588]；堿法預處理反應溫度至少需要120℃，堿用量2-4％，酶解段葡萄糖得率不超過70％，總葡萄糖回收率不超過70％(鄧輝,李春,李飛,et al.棉花秸稈糖化堿預處理條件優化[J].農業工程學報,2009(1):208-212.)；蒸汽爆破預處理反應溫度至少需要220℃，酶解段葡萄糖得率不超過80％，總葡萄糖回收率不超過70％(羅鵬,劉忠,楊傳民,et al.蒸汽爆破麥草同步糖化發酵轉化乙醇的研究[J].化學工程,2007,35(12):42-45.)。