[发明专利]一种促进木质纤维素酶解糖化的方法

说明书

本发明涉及一种促进木质纤维素酶解糖化的方法，先将毛发浸泡在85～95℃的醋酸溶液中，调节pH值为6～7，过滤，滤液干燥得毛发蛋白粉；接着将木质纤维素生物质粉碎过筛，得到木质纤维素生物质粉；将木质纤维素生物质粉浸泡于去离子水中，进行辐照处理；分离出辐照处理后的木质纤维素生物质粉并加入柠檬酸‑柠檬酸钠缓冲液混合均匀，得到混合溶液，再向混合溶液加入纤维素酶和毛发蛋白粉，得到酶解液；酶解液在30～45℃进行酶解反应3～24h，完成促进木质纤维素的酶解糖化。本发明通过辐照处理改变木质纤维素的结构，利于酶解糖化，采用毛发蛋白粉为酶解助剂，降低木质素对纤维素酶的非特异性吸收，可在更短的时间内达到更高的效率。

【技术领域】

本发明属于木质纤维素酶解领域，具体涉及一种促进木质纤维素酶解糖化的方法。

【背景技术】

我国是农业大国，木质纤维素资源丰富，高效开发该类可再生资源是缓解能源危机的有效手段，也对减轻环境污染具有重要意义。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素、木质素组成，性质稳定，较难降解，若无有效的预处理方法破坏其结构则很难直接被利用。另一方面，预处理后生物质的水解糖化又是木质纤维素资源利用过程中的关键环节，在众多水解方法中，酶解因其特有优势如彻底、副产物少、条件温和、环保、糖损耗低等被广泛应用。但由于纤维素酶寿命短、活性低、稳定性差等缺陷，导致木质纤维素酶解糖化率低、成本高。为了解决上述问题，国内外学者展开了大量的研究。例如在柠檬酸质量分数为20％，固液比为1:20，微波功率600W，处理时间8min，酶水解96h，水稻秸秆的还原糖产率可达50.6％，提高了28.1％，见木质纤维素微波强化预处理方法的初步研究，黄美子等，现代化工，2016，36，9；通过固液比1:10(g/mL)0.5％的硫酸溶液，在80℃下预浸20min后，然后以2℃/min的速率升温至150℃，并保温1h，对毛竹竹黄木质素进行预处理，预处理后用蒸馏水将样品洗涤至中性，60℃烘干，用粉碎机磨碎至0.18～0.83mm的粉末，经过上述预处理后，竹黄木质素结构得到了显著改善，见稀硫酸预处理对毛竹竹黄木质素结构的影响，黄曹兴，林业工程学报，2016，1，1；此外，Zhang通过白腐菌联合碱预处理强化杨木的酶解糖化作用，效果也较显著，Zhang Liming,et al.,Industrial Crops and Products,2016,86。综上所述，这些方法均在一定程度上改善木质纤维素生物质的结构，提高了木质纤维素的酶解效率，但是操作程序复杂不易控制、处理成本较高，同时纤维素酶的活性也并没有显著提高。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种利用伽马辐照预处理联合毛发蛋白为酶解助剂促进木质纤维素酶解糖化的方法，克服现有技术糖化率低、酶活性差、成本高、不易操作等缺陷。

本发明的技术方案是：

包括以下步骤：

1)将毛发浸泡在85～95℃的醋酸溶液中，然后调节pH值为6～7，过滤，滤液干燥得毛发蛋白粉；

2)将木质纤维素生物质粉碎过筛，得到木质纤维素生物质粉；将木质纤维素生物质粉浸泡于去离子水中，进行辐照处理；

3)分离出辐照处理后的木质纤维素生物质粉并加入柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液混合均匀，得到混合溶液，再向混合溶液中加入纤维素酶和毛发蛋白粉，得到酶解液；其中，纤维素酶的添加量为5～15FPU/g木质纤维素生物质粉，毛发蛋白粉和混合溶液的质量体积比为(0.5～2)mg：1mL；酶解液在30～45℃进行酶解反应3～24h，完成促进木质纤维素的酶解糖化。

进一步地，步骤1)中毛发采用羊毛或羽毛；毛发先用去离子水清洗除去表面浮杂，烘干后再浸泡于醋酸溶液中；毛发与醋酸溶液的质量体积比为1mg：(1～4)mL。

进一步地，步骤1)中醋酸溶液的体积分数为30～50％。

进一步地，步骤1)中浸泡30～50min。