[发明专利]一种木质纤维原料预水解糖液的脱毒方法

说明书

本发明公开了一种木质纤维原料预水解糖液的脱毒方法，以稀硫酸蒸汽爆破预处理后得到预水解糖液浓缩液为原料，以离子液体作为萃取剂去除木质纤维原料预水解糖液浓缩液中的发酵抑制物；其中，所述的离子液体类型为二取代咪唑阳离子型离子液体。本发明采用有机离子液体萃取处理木质纤维原料预水解糖液浓缩液，结果发现，在损失少量可发酵性糖的基础上，预水解糖液浓缩液中甲酸去除率为64.54%，乙酸去除率54.88%，乙酰丙酸、糠醛的去除率100%，羟甲基糠醛87.08%，总酚去除率70.44%。在相同时间内，糖利用率提高了74.34%，乙醇产量提高了82.91%，发酵周期缩短。

技术领域

本发明属木质纤维原料生物降解或生物转化生产燃料乙醇、化工平台化合物和其它生物基产品等技术领域，具体涉及一种新型绿色木质纤维原料预水解糖液的脱毒方法。

背景技术

中国作为一个农业大国，有着丰富的可再生生物资源，发展木质纤维原料制取燃料乙醇被认为是最有应用前景的生物质能源之一。纤维素生物炼制燃料乙醇要经过原料预处理、纤维素酶水解和单糖发酵这三个关键技术环节。木质纤维原料主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成的结构致密的超分子复合体，其对纤维素酶的可及度很低，木质纤维原料在纤维素酶水解前必须进行预处理，预处理方法分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。但是不管采用何种预处理方法都不可避免地产生抑制物，抑制物主要弱酸类物质(甲酸、乙酸和乙酰丙酸)、呋喃类物质(糠醛、5-羟甲基糠醛)和酚类物质等，这些抑制物严重影响了后续的酵母乙醇发酵，为了提高后续发酵效率，有效脱除发酵抑制物即“脱毒”是改善发酵性能的必需步骤。

木质纤维原料的脱毒方法很多，主要包括蒸汽汽提、活性炭吸附、氢氧化钙过中和法、电渗析、离子交换、漆酶处理等，然而这些脱毒方法普遍存在着单一脱毒方法效果差、脱毒过程中造成二次污染、且可发酵糖损失严重等缺点。因此寻找一种脱毒效果好，绿色环保且操作条件简单，可用于脱除木质纤维原料预水解糖液中的大部分抑制物的脱毒方法，实现木质纤维原料的高效利用十分必要。

离子液体(ionic liquids，ILs)又称室温离子液体，由有机阳离子和阴离子组成，阴阳离子具有许多可能的组合，可以根据特定要求进行设计。与有机溶剂不同，离子液体同时存在极性区和非极性区，因而对有机物、无机物、生物大分子、气体等都有较好的溶解性。在萃取分离领域，离子液体由于其液态范围宽，不挥发，结构可调控，对目标物具有一定选择性，被认为是一种可替代传统溶剂的新型绿色溶剂，在天然活性成分的萃取研究中，通过设计阳离子结构、取代基、取代位和组成以及阴离子，可以获得理想的离子液体，从而达到离子液体对目标产物的选择性萃取。

发明内容

发明目的：针对木质纤维原料预水解糖液中发酵抑制物对微生物生长的强抑制作用，提供一种木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，以期能够有效去除木质纤维原料预水解糖液浓缩液中大部分发酵抑制物。同时，在脱毒的过程中，能够尽可能不损失或损失较少的可发酵性糖。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，其特征在于，以稀硫酸蒸汽爆破预处理后得到的预水解糖液浓缩液为原料，以离子液体作为萃取剂去除木质纤维原料预水解糖液浓缩液中的发酵抑制物，萃取剂与预水解糖液浓缩液之比(体积比，下同)为3:1～3:1；其中，离子液体为二取代咪唑阳离子型离子液体。

所述的二取代咪唑阳离子型离子液体的阳离子选自1-丁基-3-甲基咪唑、1-己基-3-甲基咪唑、1-辛基-3-甲基咪唑，阴离子选自六氟磷酸盐根离子、四氟硼酸盐根离子。

所述的咪唑阳离子型离子液体为1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。

所述的木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，萃取平衡时间为10～60min。

所述的木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，萃取温度为30～40℃。