[發明專利]一種穩定木質纖維素酶解過程的方法

有效

• 申請號: 202010631869.1
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111593082B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 李勉;胡昌輝;王靜;曾徐浩;柳志強;楊世輝
• 申請（專利權）人: 浙江華康藥業股份有限公司
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P19/02;C12N9/96;C12N9/42
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 楊文華

本發明涉及一種穩定木質纖維素酶解過程的方法，在向酶解罐的生物質物料中加入纖維素酶液進行酶解之前，先向生物質物料中加入有機酸鹽溶液和有機酸復配液，其中，生物質物料為秸稈、玉米芯、甘蔗渣、木糖渣中任意一種，有機酸鹽溶液包括甲酸鈉、乙酸鈉、檸檬酸鈉或琥珀酸鈉溶液中的一種，有機酸復配液包括檸檬酸、琥珀酸、乙酸、酒石酸、乙二酸、蘋果酸、乳酸溶液中的至少一種。本發明利用多種有機酸進行復配，在木質纖維素高固酶解過程中加入復配有機酸，在木質纖維素物料高固酶解過程中能夠保持纖維素酶蛋白活性，使得纖維素酶解轉化率增加。

技術領域

本發明屬于木質纖維素酶解技術領域，特別涉及一種穩定木質纖維素酶解過程的方法。

背景技術

我國是農林業大國，每年產生數之不盡的農業廢棄物(秸稈、玉米芯、甘蔗渣等)和林業廢棄物(木材、枝葉等)。對這些這些廢物高值化利用是非常有潛力的研究方向。

這些自然界產生的木質纖維素材料主要有纖維素(32％～36％)、半纖維素(35％～40％)、木質素(25％)三種組分。其中，玉米芯中半纖維素組分可以開發生產木糖、低聚木糖、糠醛、木糖醇等，而纖維素組分可以通過纖維素酶酶解，生產單體葡萄糖。酶解液經過后續精制工藝，可以生產葡萄糖漿產品，同時，酶解液通過微生物發酵，可以生產燃料乙醇等高價值產品。

利用木質纖維素物料中纖維素組分的關鍵步驟是纖維素酶酶解，纖維素酶解的過程中，由于酶解物料組分的復雜、高固酶解體系的變化，酶解過程中纖維素酶蛋白的活性會降低甚至失活。其中纖維素酶發揮高活性的限制條件主要有溫度、pH值、微生物的生長、木質纖維素中木質素對酶蛋白的吸附、酶蛋白氧化失活等。目前，為保持酶蛋白活性，已經有許多針對性研究正在開展。

研究發現疊氮化鈉和一些抗生素(四環素)有抑菌作用，能抑制雜菌的生長，減少酶活力的損失；硫代硫酸鈉能防止酶蛋白的氧化失去活性。這些方法能在一定程度上保持纖維素酶蛋白活性，但是在生物質燃料乙醇工業生產中，大規模高固酶解體系中所需的纖維素酶量十分巨大，所需的保持的纖維素酶蛋白活性的物質也較多。而且使用疊氮化鈉、抗生素、硫代硫酸鈉這些物質經濟效益較低，這些物質功能單一，維持纖維素酶蛋白活性效應不強。

現有木質纖維利用技術領域存在以下問題：

1.木質纖維素在高固酶解過程中纖維素酶需要在合適的pH值條件下才能充分發揮效果，但是由于粘度過高，pH值控制困難，需要合適的緩沖體系進行調節；

2.木質纖維素高固酶解體系較為復雜，容易滋生細菌、霉菌等微生物，需要添加抑菌物質，但是疊氮化鈉、抗生素類物質(四環素)在大規模工業化中成本太高，我們需要找到一種合適工業化的抑菌方法；

3.木質纖維素酶解過程時間為3～5天，時間較長，使用的纖維素酶容易氧化變性，失去酶解能力，目前利用Vc、硫代硫酸鈉等抗氧化劑能過防止酶蛋白變性，但是在大規模工業化中成本太高，而且這些物質功能單一。

調控pH值、抑制微生物、抗氧化都是木制纖維素高固酶解過程中出現的抑制酶蛋白活力的問題，現在沒有一種方法能夠兼顧這三個問題并一同解決。因此，本發明主旨為開發一種利用有機酸來解決上述三個問題的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種穩定木質纖維素酶解過程的方法，在木質纖維素物料高固酶解過程中能夠保持纖維素酶蛋白活性的方法，使得纖維素酶解轉化率增加。

本發明是這樣實現的，提供一種穩定木質纖維素酶解過程的方法，在向酶解罐的生物質物料中加入纖維素酶液進行酶解之前，先向生物質物料中加入有機酸鹽溶液和有機酸復配液，其中，生物質物料為秸稈、玉米芯、甘蔗渣、木糖渣中任意一種，有機酸鹽溶液包括甲酸鈉、乙酸鈉、檸檬酸鈉或琥珀酸鈉溶液中的一種，有機酸復配液包括檸檬酸、琥珀酸、乙酸、酒石酸、乙二酸、蘋果酸、乳酸溶液中的至少一種。