[发明专利]纤维素酶水解纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维酶解领域，特别涉及一种纤维素酶水解纤维素的方法。

背景技术

纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纤维素含量接近100％，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50％，还有10～30％的半纤维素和20～30％的木质素。

麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。纤维素是重要的造纸原料。此外，以纤维素为原料的产品也广泛用于塑料、炸药、电工及科研器材等方面。

纤维素是通过生命现象、光合作用等生物方式转化过来的物质，包括树木、草类、农作物秸秆等。在科研领域，纤维素被划归为新能源、环境友好新技术，它将对人类生活带来的深刻影响可能超出了多数人的想象。对解决当今世界所面临的环境污染、粮食短缺、资料资源紧张和能源危机等问题有着重大的意义。

纤维素大分子的基环是D-葡萄糖以β-1，4糖苷键组成的大分子多糖，分子量约50000～2500000，相当于300～15000个葡萄糖基脱水葡萄糖，其分子式为：(C6H10O5)n，其化学组成含碳44.44％、氢6.17％、氧49.39％。

由纤维素降解产生的纤维素酶可以用做饲料添加剂、用于纺织业、用于中草药可提高其有效成分的提取、用于提高酒和其他酿造产品的产率、用于蔬菜汁或果汁的生产以及工业生产等广泛的用途。因此，纤维素的降解一直是人们研究的热点。

纤维素大分子的降解的方式有酸水解降解、氧化降解、生物降解、热降解、机械降解、离子辐射降解等多种途径.其中酶法水解是一种较为可行的途径，目前采用生物资源酶解纤维素的方法有纤维素不易降解、纤维素转化效率不高等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维素酶水解纤维素的方法，采用本发明方法可以高效地降解纤维素，酶解率可达60-80％左右，为推动纤维素的大规模应用，缓解能源匮乏危机提供基础。

本发明所述的纤维素的酶解方法，有以下步骤：

1)将植物秸杆粉碎至60-80目；

2)取粉碎的植物秸杆80-100克，加入到500-600mL磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲溶液中；

3)加热40-45℃，加入2.5-3.0g纤维素酶粉；

4)再加入所用植物秸杆重量03.-0.8％的激活剂，在45℃水浴中保温反应48小时后，即将纤维素进行酶解。

所述激活剂为CaCl₂或ZnSO₄。

所述磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲溶液的pH＝4-5。

所述植物秸杆含水量为10-30％，纤维素含量为73％。

本发明所述方法将纤维素原料充分粉碎，以克服秸秆中的木质素的障碍，降低天然纤维素的聚合度和结晶度，提高天然纤维素对纤维素酶解的敏感性。采用磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲溶液，使得纤维素酶水解在pH＝4-5的弱酸性条件下进行(模拟福寿螺胃中pH值)，有利于纤维素晶体结构破坏，提高纤维素酶酶解活力，使纤维素酶水解充分，大大提高纤维素酶水解效率，酶解率可达60-80％左右。纤维素酶解后产物是低分子糖，更利于纤维素的大规模利用，如利用酶解后的产物葡萄糖产生酒精等。

本发明将化学、物理、仿生等多种技术方法有机地结合起来，探求其真正的酶解反应体系，形成物理化学、和仿生技术一体化酶解优化体系，对纤维素的大规模应用具有重要的现实和理论意义。

附图说明

图1为DNS法葡萄糖标准曲线。

图中，Y＝0.0003X X：葡萄糖含量(μg/mL)Y：吸光度值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明不仅限于这些例子。

一.试剂和材料：

植物秸秆采用含水量为10-30％，纤维素含量为73％的麦秆、稻草、高粱杆、甘蔗渣等；

纤维素酶粉(活力大于10000U.g^-1)购自上海生化制品有限公司；

DNS试剂的配制：准确称取酒石酸钾钠36.4g，3，5-二硝基水杨酸1.26g，NaOH4.2g，苯酚1.0g，无水亚硫酸钠1.0g。将酒石酸钾钠溶于100ml蒸馏水中，加热(不超过50℃)，依次加3，5-二硝基水杨酸，NaOH，苯酚，无水亚硫酸钠于热溶液中，搅拌至溶解完全，冷却后定容至200ml，贮存于棕色瓶子中，在避光处保存。