[发明专利]提高酶水解率的木质纤维素预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及木质纤维素处理技术领域，具体地说是一种提高酶水解率的木质纤维素预处理方法。

背景技术

随着石油资源的日益减少、石油价格的连续攀升以及人们对环境问题的广泛关注，木质纤维素资源已成为石化资源的一个理想替代品。木质纤维素原料主要成分为纤维素（35%～50%）、半纤维素（20%～40%）和木质素（15%～25%）。在木质纤维素原料中，这三种主要成分构成植物体的支持骨架，其中纤维素组成微细纤维，构成纤维细胞壁的网状骨架，而半纤维素和木质素则以共价键相连填充在纤维和微细纤维之间，形成一种类似钢筋水泥交错的“混凝土结构”。而出于研究或应用的需要，常常需要对木质纤维素的主要成分进行分离。

为对木质纤维素的组分进行分离，进行生物质的炼制，从而对生物质进行组分利用，常常需要对木质纤维素进行酶水解，使木质纤维素中的纤维素酶解转化为葡萄糖。现有的酶水解方法虽然较为成熟，但由于木质纤维素中木质素的影响，使纤维素的酶水解率一直不太理想。

鉴于上述现有的提高酶水解率的木质纤维素预处理方法中存在的问题，本发明人基于多年的实践经验及丰富的专业知识积极加以研究和创新，最终发明一种提高酶水解率的木质纤维素预处理方法，以解决现有技术中的缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种提高酶水解率的木质纤维素预处理方法，本发明方法提高了木质纤维素中纤维素的酶水解转化率。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

提高酶水解率的木质纤维素预处理方法，包括如下步骤：

a.将脱蜡后的木粉溶解于离子液体中，得离子液体溶液；

b.将上述离子液体溶液转移到反相溶剂中进行再生；

c.将经过反相溶剂再生后的离子液体溶液进行过滤，并冷冻干燥后得到再生木粉；

d.将步骤c所得再生木粉进行温和碱处理后，去除木质素组分和半纤维素组分得碱处理后的残渣；

e.对碱处理后的残渣进行酶水解得到葡萄糖。

进一步，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([C₂mim]OAc)离子液体。

进一步，所述木粉与离子液体的质量比为1∶11～25。优选为1:11.5-19，进一步优选为1:19。

进一步，所述木粉在离子液体中溶解的温度为80-130℃。优选为110-130℃。

进一步，所述木粉在离子液体中溶解时采用油浴加热，并通氮气保护。

进一步，所述经过反相溶剂再生后的离子液体溶液通过硝酸纤维素滤膜进行过滤。

进一步，所述再生木粉用1M的NaOH溶液在75℃下处理3小时，再生木粉与NaOH溶液的固液比为1∶15，单位为g/mL。

进一步，所述脱蜡后的木粉为80-100目的木粉。

进一步，所述反相溶剂为水、丙酮加水混合物或酮加乙醇混合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明将离子液体预处理与温和碱处理相结合使原料主要组分实现清洁高效分离。

2.本发明方法使纤维素的酶解率大大提高，达到了99.2%。

3.本发明方法中酶解率大幅提高的原因主要有木质素和半纤维素的去除、样品比表面积的增加以及纤维素的晶型由纤维素Ⅰ转化为纤维素Ⅱ。

4.本发明方法同时还能得到59.3%的半纤维素组分和74.4%的木质素组分。本发明方法在处理木质纤维素的过程中半纤维素和木质素的大分子结构没有发生降解，分离得到半纤维素和木质素组分具有高纯度、高分子量等特性，是制备高附加值产品的理想原料。

附图说明

图1为本发明的提高酶水解率的木质纤维素预处理方法的流程示意图；

图2为本发明中的产物及对比例的组分含量分布图；

图3为本发明中的产物及对比例的酶水解转化率的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。