[发明专利]一种将玉米秸秆羧甲基化用于酶解制糖的方法

说明书

技术领域

本发明属于玉米秸秆废弃物资源再利用领域，特别是涉及一种将玉米秸秆进行羧甲基化预处理与酶解制糖相结合的方法。

背景技术

随着化石能源的不断消耗和环境污染的加剧，寻找清洁和可再生的替代能源变得越来越紧迫，以生物质为原料生产的燃料乙醇作为一种生物能源成为研究热点。为了不与地争粮，以农作物废弃物玉米秸秆为原料生产燃料乙醇具有良好的发展前景。我国每年农作物秸秆产量即可达到7亿吨，除部分作为造纸原料、炊事燃料、饲料肥料和秸秆还田之外，可作为能源用途的秸秆约3.5亿吨，折合1.8亿吨标准煤，可以转化为1亿吨燃料乙醇或5000万吨生物柴油。木质纤维素原料制备乙醇过程主要包括原料预处理、酶解、发酵等步骤，其中原料的预处理效果的好坏对后续的酶解和发酵工序会产生很大的影响，是整个技术能否产业化的瓶颈部分，是本领域一直渴望解决的技术难题。

羧甲基纤维素是应用最广泛，最具代表性的离子型纤维素醚，其水溶液具有增稠、粘结、成膜、保持水分、乳化及悬浮等作用。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种将玉米秸秆羧甲基化用于酶解制糖的方法，解决了现有技术中预处理效果不理想的问题。

本发明的技术方案包括如下步骤：

步骤1，玉米秸秆的预处理：将干燥的玉米秸秆粉碎，取粉碎后的玉米秸秆，用5-15wt%的氢氧化钠溶液在60-90℃下煮2-4h，玉米秸秆与氢氧化钠溶液的用量质量比为1:20~1:30，之后过滤，收集滤渣，滤渣用清水洗去多余的氢氧化钠，得物料A，干燥备用；

步骤2，碱化反应：取步骤1中得到的物料A4-8g，置于250mL锥形瓶中，然后加入浓度为70-90wt%的乙醇溶液作为溶剂，物料A与乙醇溶液的质量比为1:10~20，然后再加入2-10g氢氧化钠，在30℃下反应60-90min；

步骤3，醚化反应：在步骤2的反应体系中再加入浓度为70-80wt%的乙醇溶液，物料A与乙醇溶液的质量比为1:5~10，然后加入4-8g氯乙酸，将温度升高到60-90℃，进行醚化反应1-5h，反应结束后，过滤，得到滤渣，用乙醇将滤渣洗涤至中性，得物料B，干燥备用；

步骤4，酶解制糖：将步骤3所得物料B加入水，水与物料B的质量为10:1，并加入酶液置于恒温摇床中，酶液添加量为5-20IU/g干秸秆，在30℃下酶解3-5天，酶解后静置，取上层清液进行液相色谱分析，测定酶解液中的葡萄糖含量。

本发明的优点效果如下：

与现有技术相比，本发明充分利用了羧甲基纤维素的特性，将玉米秸秆中的纤维素类物质转化成水容性的离子型纤维素醚然后再进行酶解，使酶解更容易，方法简单，工艺可行。目前，现有的专利技术中还没有此种方法报道。

附图说明

图1为液相色谱测定酶解液中葡萄糖的含量曲线图。

具体实施方式

步骤一：将一定量的干燥后粉碎的玉米秸秆用15%的氢氧化钠溶液在80℃下煮4h，之后过滤，收集滤渣用清水洗去多余的氢氧化钠，干燥备用。

实施例1

步骤二：取步骤一中经碱预处理后的秸秆5g，置于250mL锥形瓶中，按乙醇与物料比10：1（w/w）的比例加入浓度为85%的乙醇溶液作为溶剂，再加入2g氢氧化钠，在30℃下碱化反应60min；步骤三：按乙醇与物料比5:1（w/w）的比例加入浓度为85%的乙醇溶液作为溶剂，加入6g氯乙酸，将温度升高到75℃，进行醚化反应1.5h，反应结束后，过滤，得到滤渣，用乙醇将滤渣洗涤至中性，干燥备用；步骤四：将上述所得物料加入一定量水并加入适量Ctec2（诺维信公司）酶液置于恒温摇床中，在30℃下酶解72h。酶解后静置，取上层清液进行液相色谱分析，测定酶解液中的葡萄糖含量为1.10g/L。

实施例2

步骤二：取步骤一中经碱预处理后的秸秆5g，置于250mL锥形瓶中，按乙醇与物料比10:1（w/w）的比例加入浓度为85%的乙醇溶液作为溶剂，再加入5g氢氧化钠，在30℃下碱化反应90min；步骤三：按乙醇与物料比5:1（w/w）的比例加入浓度为85%的乙醇溶液作为溶剂，加入6g氯乙酸，将温度升高到75℃，进行醚化反应1.5h，反应结束后，过滤，得到滤渣，用乙醇将滤渣洗涤至中性，干燥备用；步骤四：将上述所得物料加入一定量水并加入适量Ctec2（诺维信公司）酶液置于恒温摇床中，在30℃下酶解72h。酶解后静置，取上层清液进行液相色谱分析，测定酶解液中的葡萄糖含量为12.43g/L。