[發(fā)明專利]一種低固含量底物逐次吸附提高纖維素酶回收利用率的方法

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• 申請日: 2020-11-08
• 公開（公告）號: CN112226423A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃仁亮;王潔櫻;丁國杰;蘇榮欣;陳紹煌
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué);天津如米新材料有限公司
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種低固含量底物逐次吸附提高纖維素酶回收利用率的方法，包括如下步驟：將檸檬酸鈉緩沖液和纖維素酶液混合，得到含有纖維素酶的混合溶液；加入新鮮纖維素底物，進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，得到吸附結(jié)束后的混合液；固液分離，對分離得到的濾液進(jìn)行非吸附蛋白質(zhì)濃度分析。本發(fā)明方法操作簡單、可有效地降低過程中的攪拌成本和后續(xù)反應(yīng)中的底物抑制作用，極大程度提高了纖維素酶的回收效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于木質(zhì)纖維素酶解技術(shù)領(lǐng)域，也屬于工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低固含量底物逐次吸附提高纖維素酶回收利用率的方法。

背景技術(shù)

利用富含纖維素和半纖維素的木質(zhì)纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇是發(fā)展綠色、可持續(xù)能源最具潛力的生產(chǎn)路線之一。纖維素酶是木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為糖平臺化合物過程的催化劑，然而，因其活力低、耗量大和成本高等特點(diǎn)，已成為纖維素乙醇商業(yè)化進(jìn)程的主要障礙。大部分纖維素酶在轉(zhuǎn)化完后仍然具有活性，可以通過多種途徑進(jìn)行回收和循環(huán)利用，從而降低用酶成本。因此，纖維素酶高效回收再用工藝的開發(fā)強(qiáng)化，有利于大幅降低纖維素酶成本，已成為解決這一問題的重要途徑。

重吸附法回收纖維素酶工藝簡單、設(shè)備要求低、適于大規(guī)模操作，具有廣闊的工業(yè)化前景。在利用新鮮物料重吸附方法中，已有的報(bào)道幾乎都是加入與首輪水解相同質(zhì)量的底物來回收水解液中的游離酶，完成重吸附后再經(jīng)固液分離，進(jìn)一步補(bǔ)充緩沖液進(jìn)入第二輪水解或同步糖化發(fā)酵過程。由于乙醇蒸餾經(jīng)濟(jì)性要求，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化中要求底物固含量要大于10%。而利用大量新鮮物料重吸附游離酶，其固液分離過程需要更長時(shí)間和大量能耗，更重要的是會吸附攜帶較多的產(chǎn)物糖或乙醇進(jìn)入第二輪反應(yīng)中，從而對第二輪的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生較嚴(yán)重的抑制現(xiàn)象。因此，低固體含量底物回收纖維素酶作為一種新型便捷的酶回收方法，大大提高了操作便捷性，有望用于實(shí)際工業(yè)過程。

發(fā)明內(nèi)容

【要解決的技術(shù)問題】

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明的目的在于提出一種更加簡便、高效的纖維素酶回收方法，以提高纖維素酶的利用率，降低生物乙醇生產(chǎn)過程中纖維素酶的成本，有望用于實(shí)際工業(yè)過程。

【本發(fā)明的技術(shù)方案】

一種低固含量底物逐次吸附提高纖維素酶回收利用率的方法，操作步驟如下：

步驟一：將檸檬酸鈉緩沖液和纖維素酶液混合，得到含有纖維素酶的混合溶液；

步驟二：向步驟一得到的混合溶液中加入新鮮纖維素底物，進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，得到吸附結(jié)束后的混合液；

步驟三：將步驟二得到的混合液進(jìn)行固液分離，分離得到的液相被用于非吸附蛋白質(zhì)濃度分析。

優(yōu)選地，步驟一中含有纖維素酶的混合溶液制備如下進(jìn)行：將pH值為4.8的10~100mM檸檬酸鈉緩沖液和0.1~1 FPU/mL纖維素酶溶液加入具有玻璃塞的錐形瓶中。

優(yōu)選地，步驟二中吸附結(jié)束后的混合液制備如下進(jìn)行：將新鮮纖維素底物AvicelPH-101（固含量為1%~15%）添加到上述溶液中，吸附實(shí)驗(yàn)在溫度4~25℃、轉(zhuǎn)速0~200rpm的往復(fù)式恒溫水浴振蕩搖床中進(jìn)行，吸附時(shí)間為30~180min。

優(yōu)選地，步驟三中固液分離是利用減壓過濾的方式將上步所得溶液通過玻璃超纖維濾紙（Whatman 1821-025），固體被過濾掉，液相采用考馬斯亮藍(lán)染色法進(jìn)行非吸附蛋白質(zhì)濃度分析。

優(yōu)選地，固含量為1%~15%的所述新鮮纖維素底物是通過一次性加料或分批逐次加料的方式加入。

【有益效果】

（1）本發(fā)明提供的一種低固含量底物逐次吸附提高纖維素酶回收利用率的方法，可有效地避免釋放到水解液里的纖維素酶的浪費(fèi)，極大地提高了纖維素酶的利用效率；