[发明专利]一种木质纤维素酶解产糖能力的预评估方法

说明书

本发明公开了一种木质纤维素酶解产糖能力的预评估方法。木质纤维素的酶解产糖能力与其资源化潜力密切相关，但在实际应用和生产过程中酶解过程操作复杂、耗时长且酶价格高，若效果不理想，则极大浪费了人力物力，影响工艺效率。本发明分别测定木质纤维素中的木质素和纤维素的含量，采用糖化指数综合体现二者对酶解产糖能力的影响，并构建糖化指数‑还原糖产量的二元关系模型，从而有效评估木质纤维素酶解产糖能力和资源化潜力。该方法操作简单，适应性广，可靠性强，具有较强的实际应用价值。

技术领域

本发明属于生物质新能源技术领域，具体涉及一种木质纤维素酶解产糖能力的预评估方法。

背景技术

近年来，以木质纤维素为代表的生物能源受到广泛关注。作为自然界中最丰富的可再生物质，木质纤维素可作为生物乙醇、生物柴油和各种生物质材料的理想碳源。木质纤维素资源化受其高度复杂的结构影响，最易水解的纤维素受半纤维素和木质素保护，深埋在木质素和半纤维素构成的高度异质、顽抗结构中。因此，木质纤维素难以直接用于实际应用。一般而言，木质纤维素需要经过物理性和化学性预处理，分离纯化后使用纤维素酶对纤维素进行酶解产生还原糖作为原料进入下一级生物转化程序中。可以说，酶解产糖能力是木质纤维素高效资源化的关键评价参数之一。然而，生产实际中酶解过程操作复杂，耗时长(1～3天)，且纤维素酶价格高，一旦酶解效果不理想，无疑会浪费大量的人力物力，影响效益。因此，若能够在酶解前对于木质纤维素酶解产糖能力进行预评估，则可以有效避免该情况，提高工艺效率，然而目前还缺乏该种预评估方法。

由于木质纤维素的复杂结构，其酶解过程机理复杂，影响酶解的因素较多，且存在交互影响，难以确定主要影响因素进行后续评估。曾有人尝试将纤维素含量、木质素含量等单一变量与酶解产糖量的关系进行线性回归分析，但其结果显示酶解过程是一个多因素多维度的复杂体系，单一变量的变化难以准确描述酶解产糖量的变化。近期我们通过研究发现木质素含量和纤维素含量与酶解产糖量存在较强的关联。其中，较高的木质素含量往往会导致较低的酶解产糖量，木质素是一种以苯丙烷为单元通过醚键和碳-碳键连接而成的复杂、无定形的高聚物，主要为植物提供机械支撑，同时阻碍微生物、病毒、水等侵入植物体。由于其阻抗作用，木质素会阻碍酶侵入生物质并对酶进行非生产性吸附使酶失活，这会降低酶解效率。因此，实际应用过程中，需要通过预处理等手段去除木质纤维素中的木质素成份。纤维素作为后续工艺的主要碳源，其含量越高则酶解产生的还原糖越多。因此，在木质纤维素预处理过程中通常需要尽可能的保存且暴露出纤维素成份，促进纤维素酶与纤维素的接触和作用。基于以上木质素含量、纤维素含量与酶解产糖量之间的关系，本发明在同时考虑两种主要影响因素的基础上进行统计学分析，构建得到了一个综合参数——糖化指数，并建立了糖化指数与木质纤维素酶解产糖能力的关系模型，可用于准确预评估木质纤维素酶解产糖能力，该预评估方法直观有效，可在实际应用中发挥重要作用。

发明内容

针对现有技术问题，本发明的目的是提供一种木质纤维素酶解产糖能力的预评估方法，简单高效评估木质纤维素酶解产糖能力和资源化潜力。

本发明的目的是通过以下方法实现的：

一种木质纤维素酶解产糖能力的预评估方法，通过确定木质纤维素的糖化指数，预估木质纤维素酶解产糖能力，糖化指数与木质纤维素酶解产糖能力之间的关系为：糖化指数0.25，预估还原糖产量为400mg/g；0.25糖化指数0.65，预估还原糖产量为400～800mg/g；糖化指数＞0.65，预估还原糖产量＞800mg/g；糖化指数＝1.27×纤维素含量-2.65×木质素含量。

本发明的糖化指数是由木质纤维素中木质素含量和纤维素含量确定的，由统计学数据获得糖化指数、木质素含量和纤维素含量三者之间的关系。

本发明酶解还原糖产量由糖化指数确定，通过统计学数据获得糖化指数与酶解还原糖之间的关系：酶解还原糖产量＝150.606+999.817×糖化指数。

本发明具体是通过以下方法实现的：