[发明专利]一种提高木质纤维素原料酶水解效果的方法

说明书

本发明公开了一种提高木质纤维素原料酶水解效果的方法，属于木质纤维素原料预处理及酶解技术领域。该方法为在酸性水溶液中对木质纤维素原料进行稀酸预处理，预处理结束后固液分离，得到滤渣；然后向残渣中加入含有过期牛奶蛋白水溶液的吸附体系进行吸附，吸附结束后加入纤维素酶，在酶解体系中酶解滤渣，实现木质纤维素原料的酶水解过程。在酶解操作前，添加过期的牛奶蛋白有效地减少了纤维素酶和木质素之间的非特异性吸附，有利于纤维素酶水解的进行。与现有研究结果相比，本发明酶水解得率显著提高，达到94.6%。也为过期牛奶的回收处理提供了新思路。

技术领域

本发明属于木质纤维素原料预处理及酶解技术领域，具体涉及一种提高木质纤维素原料酶水解效果的方法。

背景技术

随着全球经济和技术的快速发展，人们对资源的需求日益增加，尤其是化石资源。然而，化石资源供应不足和许多气候问题，如全球变暖是由于化石燃料的大量使用造成的。因此，寻找一种替代的清洁绿色的燃料迫在眉睫，例如生物燃料，这是一种很有前途的能源。而木质纤维素原料是一种廉价、可再生和可持续的生物燃料生产资源。生物质资源主要包括林业废弃物、牧草、农业废弃物等，在世界范围内有着广泛的分布和丰富的存在。竹子和杨木都是很有前景的可用于生物燃料生产的资源，在亚洲和东南亚已经广泛种植。特别是在中国，竹子和杨木被用作于各种加工行业，如建筑、造纸、家具和燃烧。然而，在加工过程中，竹材和杨木不能被完全利用，许多残渣直接就被丢弃。因此，在化石资源紧缺和环境日益严峻的今天，以竹屑、杨木屑为原料进行生物炼制具有重大的意义。

木质纤维素原料中的纤维素是生物转化的发酵糖的主要来源。然而，由于植物细胞壁的拮抗作用，这种拮抗作用于是由细胞壁中的木质素和多糖基质的紧密结构造成的。因此，在对纤维素进行酶解转化前需要对木质纤维素原料进行预处理，从而提高酶水解效果。当前的预处理方式主要有化学预处理、物理预处理、生物预处理。稀酸高温预处理是目前发展较为广泛的预处理方法，经稀酸预处理后，木质纤维中的木质素的含量部分降低，但是要完全去除木质素的成本较高。纤维素酶与木质素之间的非生产性吸附是不可避免的，这使得酶解得率比预期的相对较低。为了提高底物与纤维素酶的有效吸附，需要降低木质素与纤维素酶的无效吸附。目前，对于稀酸预处理后的物料，草本植物比如玉米秸秆类的木质纤维原料的酶水解得率会达到预期，但是像竹屑和杨木屑这样木本原料，酶水解效果仍是较低的。这是由于木本原料更加致密的结构所导致的。同样，根据前期研究结果，即使提高稀酸预处理的强度，竹屑和杨木屑的酶水解效率仍未达到预期。因此，建立一种高效提升木质纤维素原料酶水解性能的策略正亟待开发。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题在于提供一种提高木质纤维素原料酶水解效果的方法，通过添加过期的牛奶蛋白来促进木质纤维素原料的酶水解效果。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种提高木质纤维素原料酶水解效果的方法，在酸性水溶液中对木质纤维素原料进行稀酸预处理，预处理结束后固液分离，得到滤渣；然后向滤渣中加入含有过期牛奶蛋白水溶液的吸附体系进行吸附，吸附结束后加入纤维素酶，在酶解体系中酶解滤渣，实现木质纤维素原料的酶水解过程。

所述提高木质纤维素原料酶水解效果的方法，所述木质纤维素原料为竹屑或杨木屑。

所述提高木质纤维素原料酶水解效果的方法，在170 ℃条件下进行稀酸预处理1h；绝干木质纤维素原料和酸性水溶液的固液比为1:10。

所述提高木质纤维素原料酶水解效果的方法，所述酸性水溶液为质量分数是0.5%的硫酸水溶液。

所述提高木质纤维素原料酶水解效果的方法，将滤渣经大量蒸馏水洗涤至中性后再进行吸附过程。

所述提高木质纤维素原料酶水解效果的方法，加入过期的牛奶蛋白水溶液后在20~75 ℃、150 rpm、PH 4.8的条件下吸附2~24 h。