[发明专利]采用木质纤维素制备葡萄糖酸钠的方法

权利要求书

1.采用木质纤维素制备葡萄糖酸钠的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）预处理：对木质纤维素原料进行预处理，得到木质素含量不高于15%，半纤维素含量不高于20%的木质纤维素底物；

（2）糖化：按照固液重量体积比1:3-1:50将步骤（1）得到的木质纤维素底物转移至厌氧发酵罐的培养基中，将纤维素酶制剂加入所述木质纤维素底物中，在40-65℃的温度条件下进行水解反应，得到含有葡萄糖的糖液；所述纤维素酶制剂通过非纤维小体蛋白与纤维小体中的组分相互作用，将非纤维小体蛋白结合在纤维小体复合体中得到；所述纤维小体为由热纤梭菌生产且分泌在胞外的具有木质纤维素降解活性的多酶复合体；

其中，所述非纤维小体蛋白具体为：由基因组CP001393.1中1968724至1973904核酸序列编码的纤维素外切酶Cel9-48、编码序列为SEQ ID NO: 2的膨胀因子Epn、编码序列为SEQID NO: 1的木聚糖酶XynA和由基因组CP001393.1中2531445至2532785核酸序列编码的果胶酶PelA；

其中，所述纤维素外切酶Cel9-48的3’端与热纤梭菌的I型对接模块DocIct的序列SEQID NO: 6直接连接；所述膨胀因子Epn与脚架蛋白SdbA的5’端进行融合表达，所述脚架蛋白SdbA的序列为基因组CP002416.1中1108113至1109912核酸序列编码；所述木聚糖酶XynA的3’端与II型粘连模块CohII的序列SEQ ID NO: 7直接连接；所述果胶酶PelA的3’端与热纤梭菌的I型对接模块DocIct的序列SEQ ID NO: 6直接连接；

（3）粗制：当糖液中葡萄糖浓度达到10-100 g/L后，使糖液通过发酵罐出口装配的过滤组件进入具有葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的固定床反应器；在35-55℃的温度条件下，向反应器中通入空气至溶氧饱和，糖液循环进入反应器反应，使葡萄糖氧化为葡萄糖酸，流加氢氧化钠控制pH为5.5-8.0，使葡萄糖酸转化为葡萄糖酸钠；

（4）精制：当葡萄糖消耗完毕、pH维持不变时结束反应，停止通气以及添加氢氧化钠，结束反应；经过除杂、脱色、浓缩、干燥，得到制备好的葡萄糖酸钠。

2.根据权利要求1所述的采用木质纤维素制备葡萄糖酸钠的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的木质纤维素原料为玉米秸秆、小麦秸杆、灌木条枝、木片、制浆纤维渣、玉米芯、稻草和废纸中的一种或多种的组合；所述预处理为碱法、稀酸法、水热法、汽爆法和磺化法预处理技术中的一种或多种的组合；预处理后的木质纤维素底物为木质素含量不高于11%，半纤维素含量不高于12%。

3.根据权利要求1所述的采用木质纤维素制备葡萄糖酸钠的方法，其特征在于：步骤（2）糖化步骤中的温度条件为55-60℃，水解体系中的固液重量体积比为1:5-1:25。

4.根据权利要求1所述的采用木质纤维素制备葡萄糖酸钠的方法，其特征在于：步骤（3）中，当葡萄糖浓度为50-80g/L后，使糖液通过发酵罐出口装配的过滤组件进入具有葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶共固定化催化剂的固定床反应器，糖液流速为50-80升每平方米每小时；在流入糖液的同时通入空气，气液体积比为1:5-1:10，反应器内温度为40-50℃，流加45%氢氧化钠使pH控制在6.5-7.5。

5.根据权利要求1所述的采用木质纤维素制备葡萄糖酸钠的方法，其特征在于：步骤（4）中，当葡萄糖浓度降低至0.1-0.3克每升时，pH值在7.0保持20分钟不变时，停止通气以及添加氢氧化钠，从而结束反应；通过添加活性炭并加热，对葡萄糖酸钠溶液进行脱色，通过微孔抽滤除去葡萄糖酸钠溶液中的不溶性物质，获得澄清溶液；减压浓缩，并结晶干燥得到葡萄糖酸钠成品。