[發(fā)明專利]一種汽爆和牛血清蛋白協(xié)同處理楊木提高酶解效率的方法

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• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112813117A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 惠嵐峰;孫晚紅;劉子琪
• 申請（專利權(quán)）人: 天津科技大學
• 主分類號: C12P19/00
• 分類號: C12P19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及生物質(zhì)預處理領域，提供了一種汽爆和牛血清蛋白協(xié)同處理楊木提高酶解效率的方法。預處理步驟為：對楊木片進行復水平衡處理；蒸汽爆破處理復水平衡后的楊木片；清洗爆破殘渣至中性后干燥；干燥的爆破殘渣經(jīng)粉碎后先加入NaAC?HAC緩沖溶液與牛血清蛋白混合一定時間后，再加入纖維素酶進行酶解。本發(fā)明采用溫和的蒸汽爆破強度預處理楊木片，半纖維素大量溶出，木質(zhì)素部分降解和重分布，導致纖維結(jié)構(gòu)疏松，細胞壁解構(gòu)，同時牛血清蛋白對木質(zhì)素的吸附作用減少了木質(zhì)素對纖維素酶的無效吸附，形成的更多空隙有利于酶解液進入內(nèi)部。本預處理方法不僅提高了酶解效率，而且具有操作簡單，能夠降低酶用量和成本的特點。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種汽爆和牛血清蛋白協(xié)同處理楊木提高酶解效率的方法。

背景技術(shù)

楊木是一種重要的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，廣泛應用于木質(zhì)資源轉(zhuǎn)化與利用中。楊木纖維原料的主要成分包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，三種主要成分相互交聯(lián)形成天然緊密的細胞壁結(jié)構(gòu)。細胞壁作為木質(zhì)纖維原料的基本單元，其結(jié)構(gòu)復雜性和組分分布不均一性構(gòu)成了天然抗降解屏障，嚴重阻礙了木質(zhì)纖維原料的轉(zhuǎn)化與利用。因此，在生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用前需要進行必要的預處理，通過組分的降解以及植物細胞壁的解構(gòu)，提高物料傳質(zhì)系數(shù)和可及性，以實現(xiàn)組分的高效分離和綜合利用。

蒸汽爆破技術(shù)是一種常見的熱機械化學預處理方法，在加熱和生成有機酸的作用下使木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)組分分解(蒸煮階段)，在水分膨脹導致的剪切力下使物料結(jié)構(gòu)撕裂(瞬間釋壓階段)。在蒸汽爆破處理過程中，大量半纖維素降解為單糖或低聚糖溶出，部分木質(zhì)素發(fā)生降解和重分布，破壞了木質(zhì)纖維原料結(jié)構(gòu)，從而提高了酶解纖維素酶解得率。有關(guān)研究認為，過高的蒸汽爆破強度會產(chǎn)生阻礙生物質(zhì)酶水解的抑制物，而蒸汽爆破強度過低則達不到理想的處理效果。因此，綜合考慮蒸汽爆破的溫度和時間兩個主要影響因素，選用溫和的蒸汽爆破強度較適宜，此條件也可降低能耗和成本。同時，爆破前對原料進行預浸漬處理能夠達到軟化纖維的目的，有利于爆破時纖維在不受機械損傷的情況下分離，預浸漬處理時纖維也會發(fā)生一定的潤脹，有利于加大水蒸氣的滲入強度，增加水合作用，從而提高處理效果?？紤]環(huán)保及處理效果的情況，選用水作為浸泡原料的液體。除此之外，木質(zhì)素對酶的無效吸附會影響酶解效率，而牛血清蛋白能夠與木質(zhì)素結(jié)合，提前占據(jù)酶與木質(zhì)素的結(jié)合位點，從而減少木質(zhì)素對酶的無效吸附，同時形成的更多空隙有利于酶解液進入纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

因此，針對上述問題本發(fā)明提供一種汽爆和牛血清蛋白協(xié)同處理楊木提高酶解效率的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種汽爆和牛血清蛋白協(xié)同處理楊木提高酶解效率的方法，本發(fā)明通過蒸汽爆破和牛血清蛋白協(xié)同預處理楊木提高酶解效率的同時降低了纖維素酶的用量和成本。

本發(fā)明的技術(shù)方法概述如下：

一種蒸汽爆破預處理提高楊木酶解效率的方法如下：

(1)對楊木片進行復水平衡處理；

(2)蒸汽爆破處理復水平衡后的楊木片；

(3)清洗爆破殘渣至中性后干燥；

(4)干燥的爆破殘渣經(jīng)粉碎后先加入NaAC-HAC緩沖溶液與牛血清蛋白混合一定時間后，再加入纖維素酶進行酶解。

優(yōu)選地，復水平衡處理為蒸餾水浸漬楊木片24-48h，保持楊木片水分含量為25-35％；

優(yōu)選地，溫和的蒸汽爆破處理溫度為190-220℃，保溫(維壓)時間為7-11min，對應的蒸汽爆破強度S為3.5-4.5；

優(yōu)選地，爆破殘渣用清水清洗至中性并干燥粉碎，烘干溫度為80-105℃，烘干時間為8-12h，過篩目數(shù)為40-60目；

優(yōu)選地，預處理后的爆破殘渣酶解過程，干燥的爆破殘渣經(jīng)粉碎后先加入NaAC-HAC緩沖溶液與0.05-0.2g牛血清蛋白混合處理0.5-2h后，再加入10-15FPU/g的纖維素酶進行酶解。