[发明专利]一种提高木聚糖酶解糖化得率的方法

说明书

本发明属于木质纤维素酶解技术领域，公开了一种以木质素磺酸盐与长链脂肪醇作为酶解助剂提高木聚糖酶解糖化得率的方法。该方法包括以下步骤：将待酶解木聚糖配置成酶解液，加入木聚糖质量0.5～100％的长链脂肪醇和木聚糖质量0.5～100％的木质素磺酸盐，再加入木聚糖酶进行酶解反应，得到酶解后糖类水解液。本发明方法首次提出以木质素磺酸盐与长链脂肪醇复配作为酶解助剂，两者复配存在协同作用，共同促进木聚糖酶解反应，可使木聚糖的糖化得率提高9.2～15.5％。本发明使用的木质素磺酸盐和长链脂肪醇来源丰富、价格低廉且可再生，是绿色环保的添加剂。本发明方法酶解过程中没有泡沫的产生，是一种安全高效的生产方法。

技术领域

本发明属于木质纤维素酶解技术领域，特别涉及一种以木质素磺酸盐与长链脂肪醇作为酶解助剂提高木聚糖酶解糖化得率的方法。

背景技术

随着世界人口的增长及经济的发展，人类对能源需求日益增大。化石资源的过度使用，使人类陷入了能源危机和严重的环境污染问题，寻找不可再生资源的替代品，成为人类社会生存和可持续发展所必须面对的重大问题。从具有环境友好、可再生、存量丰富特点的生物质资源出发，生产生物燃料和高附加值的化学品成为了研究热点。

木糖作为一种重要的可再生生物质资源，是当下一个研究和投资热点。木糖是木聚糖的组分单体，为五碳糖，在自然界中经常以吡喃环的形式存在。而木聚糖广泛存在于玉米芯、麦草秸秆、玉米秸秆等农业废弃物中。木糖的结构特点决定了木糖具有以下功能特性及应用：1、不被消化吸收，没有能量值，是肥胖及糖尿病患者可以食用的无热量甜味剂；2、活化人体肠道内的双岐杆菌，改善人体的肠道微环境；3、木糖与食物的配伍性很好，与钙同时摄入时，可以提高人体对钙的吸收率和保留率；4、可以高效的引起美拉德反应，提色效果明显，可用于生产食品调味剂级食品行业金褐色的着色。5、医药原料和医药中间体。而且木糖还是生产木糖醇、糠醛等化学品的重要化工原料。

近年来，木糖在生物和制药工业中的应用也引起人们的广泛兴趣，但是人们还没有完全认识到木糖利用的潜力。现在国内外生产木糖主要是通过酸解农林废弃物(如玉米芯、稻壳、农作物秸秆)、果皮、果壳、刨花和锯末等中获得。

但是酸解存在的问题很多，比如说：对仪器装置的耐酸性要求高，会产生对环境有害的废料，产生对后期发酵不利的副产品，而且能耗很大。而酶解技术具有反应条件温和，无污染，定向性强且没有不可控对下游生产有影响的副产品。但目前该工艺所存在的问题主要是酶成本高、酶解效率低、酶用量大和酶利用率低，制约了这一工艺的大规模工业化。

在过去的30年里，大量的学者对于如何提高木质纤维酶解效率、降低生产成本等问题展开了研究。

Lou等将一种由酶解木质素和聚乙二醇通过环氧氯丙烷交联合成的水溶性的木质素聚氧乙烯醚(EHL-PEG)用于促进玉米秸秆的酶解糖化。在EHL-PEG作用下，玉米秸秆的72h酶解效率从16.7％提高到70.1％，而PEG4600为52.3％。当木质纤维素中木质素含量越高，EHL-PEG强化酶解的效果比PEG4600越显著(Bioresource Technology,2015,185:165-170.)。

Sipos等研究发现，通过添加PEG4000可以提高木质纤维素的糖化得率，作者认为PEG可与木质素分子上的酚羟基相结合，与纤维素酶产生竞争性吸附，从而减少纤维素酶在木质素上的无效吸附，提高水解液中纤维素酶的有效浓度，促进纤维素的酶水解反应(Comptes Rendus Biologies,2011,334:812-823.)。Yang等通过添加Tween 80以提高玉米秸秆whatman 1号滤纸的糖化得率，其认为Tween 80可以有效防止纤维素酶在与纤维素底物相互作用的过程中失活，提高纤维素酶的利用效率，从而提高纤维素底物的糖化得率(Biochemical Engineering Journal,2011,56(3):125-129.)。