[发明专利]一种提高木质纤维素糖化效率的方法

说明书

本发明涉及生物转化领域，尤其涉及一种提高木质纤维素糖化效率的方法。本发明所设计的提高木质纤维素糖化效率的方法，包括步骤：(1)预处理木质纤维素材料：首先对木质纤维素材料进行预处理得到预处理产物，然后将预处理产物粉碎至粉末状；(2)酶解：向预处理产物中添加纤维素酶、酶解添加剂以及溶剂进行酶促糖化反应；(3)获得木质纤维素糖化产物：待酶促糖化反应结束后，离心的上清液即为木质纤维素糖化产物。本发明通过对木质纤维素材料进行预处理以及添加酶解添加剂增加水解因子对纤维素的可及性，从而提高木质纤维素糖化效率。

技术领域

本发明涉及生物转化领域，尤其涉及一种提高木质纤维素糖化效率的方法。

背景技术

木质纤维素材料是世界上最丰富、成本最低的生物质材料，由复合纤维素链，通过氢键结合在一起的一种超分子功能结构聚合体，是由碳水化合物聚合物(纤维素和半纤维素)、木质素、果胶和灰分组成的混合物，木质纤维素的超分子结构复杂，其是由纤维素、半纤维素和木质素组合形成的异质高聚物，纤维素主要通过氢键相连，木质素和纤维素之间除了氢键还通过共价键相连，纤维素结晶相和无定形相共存紧密排列立体线型结构，木质素形成非晶态、非线性且不均匀的立体聚合结构，半纤维素贯穿于纤维素和木质素之间，三者形成坚固的纤维素-半纤维素-木质素网络结构，这种复杂的网络结构限制木质纤维素降解催化因子的可及性，使用生物转化方法降解其中任一组分，都会受到另两种组分制约，增加了水解难度。

目前，一般利用纤维素酶糖化处理木质纤维素材料，将其中的纤维素分解成寡糖或单糖，其原理是：由各种解链因子作用于木质纤维素，打开纤维素结晶区链间和链内的氢键，纤维素由有序变为无序的非结晶纤维素，然后由外切酶、内切酶、纤维二糖酶协同作用下水解为葡萄糖。

但是利用纤维素酶糖化处理木质纤维素材料存在糖化效率低下的缺点，造成糖化效率低的原因主要是木质纤维素材料中半纤维素和木质素限制纤维素酶接近纤维素底物。

因此，如何将纤维素、半纤维素和木质素分离，使木质纤维素复合物紧密结构解体，增加水解因子对纤维素的可及性是目前为提高木质纤维素糖化效率亟需解决的问题。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种提高木质纤维素糖化效率的方法，其通过对木质纤维素材料进行预处理以及添加酶解添加剂增加水解因子对纤维素的可及性，从而提高木质纤维素糖化效率。

为实现上述目的，本发明所设计的提高木质纤维素糖化效率的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)预处理木质纤维素材料

首先对木质纤维素材料进行预处理得到预处理产物，然后将预处理产物粉碎至粉末状；

(2)酶解

向预处理产物中添加纤维素酶、酶解添加剂以及溶剂进行酶促糖化反应；

(3)获得木质纤维素糖化产物

待酶促糖化反应结束后，离心的上清液即为木质纤维素糖化产物。

与现有利用纤维素酶糖化处理木质纤维素材料的技术相比，本发明首先对木质纤维素材料进行预处理，经过预处理后木质纤维素材料中木质素组分被去除，进而使木质纤维素复合物的紧密结构解体，增加水解因子对纤维素的可及性。其次，在酶促糖化反应体系中添加了酶解添加剂，酶解添加剂可以改变底物的特性，增加了纤维素可供吸附的表面，酶解添加剂通过与木质纤维素底物、纤维素酶双方相互作用，从而提高木质纤维素水解率和降低纤维素酶用量。

作为优选方案，所述步骤(1)预处理的方法包括化学预处理方法或生物化学预处理方法。