[發(fā)明專利]一種提高劍麻渣酶水解產(chǎn)可發(fā)酵糖的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010793735.X
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112063667A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王兆梅;曹晶;楊溢爍
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P7/10;D21C5/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

本發(fā)明公開了一種提高劍麻渣酶水解產(chǎn)可發(fā)酵糖的方法。所述方法為：劍麻渣粉碎篩分脫蠟干燥作為原料；原料與堿性過氧化氫溶液混合，紫外光協(xié)同反應(yīng)得到氧化處理的劍麻固體；氧化處理的劍麻固體分散于堿溶液中，一定溫度下抽提得到堿熱處理的劍麻固體；堿熱處理的劍麻固體分散于離子液中，反應(yīng)后得到離子液處理的劍麻固體；離子液處理的劍麻固體與緩沖溶液混合，加入纖維素酶，水浴振蕩，得到酶解液；酶解液經(jīng)滅活處理，固液分離，得到上清液中的可發(fā)酵糖。本發(fā)明將紫外光協(xié)同堿性過氧化氫脫木質(zhì)素、堿熱處理純化纖維素和離子液降結(jié)晶組合處理劍麻渣，高固相酶解提高酶解液中可發(fā)酵糖的濃度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)資源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高劍麻渣酶水解產(chǎn)可發(fā)酵糖的方法，尤其涉及一種紫外光協(xié)同堿性過氧化氫氧化脫木質(zhì)素、堿熱處理分離纖維素和離子液溶解再生降結(jié)晶處理劍麻渣提高酶解效率和高固相酶解提高可發(fā)酵糖濃度的方法。

背景技術(shù)

為了抑制化石燃料的消耗，利用可再生碳水化合物開發(fā)綠色生物燃料引起了全球的廣泛關(guān)注。在過去的十年里，人們在將木質(zhì)纖維素原料轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖方面付出了巨大的努力。劍麻廢料是來自劍麻(Agave sisalana)的二次農(nóng)業(yè)廢料，中國每年生產(chǎn)約3000萬噸。由于其豐富的纖維素(40～60％)和較低的木質(zhì)素含量(10～20％)，被認(rèn)為是生產(chǎn)可發(fā)酵糖的理想木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。然而，木質(zhì)纖維素基質(zhì)結(jié)構(gòu)緊湊、非碳水化合物成分的存在(主要為木質(zhì)素)以及結(jié)晶纖維素等結(jié)構(gòu)限制，使得在糖苷鍵水解過程中酶對底物的可及性低、酶解效率低，導(dǎo)致可發(fā)酵糖的回收率相對較低。

纖維素通過共價鍵、氫鍵和范德華力與半纖維素和木質(zhì)素之間的強(qiáng)分子間相互作用形成交錯的大纖維。半纖維素被認(rèn)為是纖維素-原纖維的“保護(hù)層”，并通過醚、酯和苯基糖苷鍵與木質(zhì)素交聯(lián)。木質(zhì)素填滿纖維素和半纖維素之間的空隙，作為粘合劑把這些成分粘在一起。這種復(fù)雜的混合結(jié)構(gòu)成為一個天然的抵抗外部入侵的障礙，并阻止化學(xué)試劑進(jìn)行有效的分離。為了增強(qiáng)酶解，采用合理設(shè)計和優(yōu)化組合策略實(shí)現(xiàn)處理技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)，高效分解復(fù)雜的木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)、選擇性地去除木質(zhì)素、富集纖維素并降低結(jié)晶纖維素等變得極為重要。

在工業(yè)應(yīng)用中，酶解后的高可發(fā)酵糖濃度有利于后續(xù)發(fā)酵過程，有利于下游加工和產(chǎn)品回收。根據(jù)乙醇生產(chǎn)工藝優(yōu)化結(jié)果，酶解操作產(chǎn)生的可發(fā)酵糖濃度應(yīng)在87g/L以上，以保證有效生產(chǎn)乙醇。為了達(dá)到理想的糖濃度，水解液通常在乙醇生產(chǎn)之前進(jìn)行濃縮，但這是一個高能耗操作。高固相酶解法以木質(zhì)纖維素生物質(zhì)為原料生產(chǎn)生物乙醇，具有產(chǎn)品濃度高、節(jié)水、低能耗、低資金成本等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視。

申請?zhí)枮镃N107164431A的中國專利申請公開了一種光催化-自由基氧化預(yù)處理劍麻渣制備還原糖水解物的方法，通過自由基氧化從木質(zhì)纖維素材料中去除木質(zhì)素方面是高效的。但仍有部分木質(zhì)素和半纖維素的存在，阻礙了酶與底物的結(jié)合，后續(xù)中還會產(chǎn)生酶解抑制因子限制酶解速率。因此，采用溫和的堿熱分級處理分離纖維素，可以避免酶解抑制因素。然而，結(jié)晶纖維素這個過程中被持續(xù)保留，導(dǎo)致底物結(jié)晶度指數(shù)增加，高結(jié)晶度是限制酶解的一個重要因素，因此必須在后處理中降低結(jié)晶。申請?zhí)枮镃N105255966A的中國專利申請公開了陰離子咪唑離子液預(yù)處理是一種有效的、環(huán)保的方法，通過與微晶纖維素的羥基形成相互作用，破壞纖維素分子間和分子內(nèi)的氫鍵，提高纖維素的可及性和消化率。但離子液處理過程中的高溫作用(100℃左右)，也會產(chǎn)生的一些酶解抑制因子來限制酶作用底物。此外，現(xiàn)有技術(shù)中酶解劍麻渣的底物濃度低，不利于后續(xù)發(fā)酵過程。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種提高劍麻渣酶水解產(chǎn)可發(fā)酵糖的方法。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種提高劍麻渣酶水解產(chǎn)可發(fā)酵糖的方法，包括如下制備以下步驟：

(1)將劍麻原料、堿溶液和過氧化氫溶液混合，紫外光協(xié)同反應(yīng)3～6h，固液分離，固體物洗滌至中性，干燥，得到氧化處理的劍麻固體；