[发明专利]一种利用四氢糠醇预处理木质纤维素的方法

说明书

本发明提供了一种利用四氢糠醇预处理木质纤维素的方法，包括步骤如下：首先，原材料经过粉碎、过筛后，用四氢糠醇在一定条件下预处理一定时间后过滤，滤渣经洗涤、烘干后进行酶解发酵试验，本发明首次采用可由生物质为原料转化而来的四氢糠醇作为生物质预处理的新型溶剂，缩短了生物质预处理的时间，提高了生物质酶解发酵的效率。

技术领域

本发明涉及生物质预处理技术领域，具体涉及一种利用四氢糠醇预处理木质纤维素的方法。

背景技术

随着经济的迅速发展，人类对能源的需求量日益增加，由于石化资源带来的温室效应及其自身的储量有限、不可再生等弊端，长此以往的消耗，必然将会引起世界范围的能源危机。而生物质能作为新兴的可再生能源，其储量非常丰富，用它来替代石化资源，是解决今后人类环境、资源和能源问题的必然手段。

木质纤维素主要是由纤维素、半纤维和木质素组成，其中纤维素是由β-D-葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接而成的链状多晶型聚合物，水解产生的葡萄糖可以发酵产生乙醇。虽然木质纤维生物质一直被认为是糖化发酵生产制备生物燃料和其他化学品的可持续资源，但是在没有经过处理之前的纤维素的转化率非常低，主要原因就是其生物及化学结构的复杂性。首先植物细胞壁通常是由纤维素纤丝和缠裹在它周围的半纤维素、木质素和较低含量的果胶组成的层状物质，纤维素主要组成细胞壁的结构框架，而半纤维素和木质素则充当纤维素空隙间的“填充剂”和“粘合剂”。其次在纤维素、半纤维素、木质素之间相互存在的化学键。其中最为典型的就是纤维素和半纤维素之间的氢键联接，木质素与半纤维素之间通过醚键、缩醛键、酯键、碳-碳键等化学键的连接从而形成的木素-碳水化合物复合体(LCC)。这些复杂的结构是木质纤维素酶解效率提升的主要障碍。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用四氢糠醇预处理木质纤维素的方法，有效的弥补了现有技术存在的缺陷。

本发明公开了一种利用四氢糠醇预处理木质纤维素的方法。主要是利用四氢糠醇在一定条件下打破木质纤维素本身复杂的交联结构，破坏木质素和半纤维之间的化学键，脱除木质素和半纤维素，从而增加纤维素酶与纤维素的结合位点，提升纤维素酶的酶解效率。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种利用四氢糠醇预处理木质纤维素的方法，包括如下步骤：

将生物质原料粉碎、过筛，用四氢糠醇在一定条件下预处理一定时间后，过滤，滤渣经碱浸泡、洗涤、抽滤、烘干后进行酶解发酵。

优选的，所述生物质原料为农作物秸秆、草本植物、能源植物中的一种或多种。

优选的，所述农作物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、豆秸、高粱、甜高粱中的一种或多种，所述草本植物为苜蓿或皇竹草，所述能源植物为芒草、柳枝稷、速生柳中的一种或多种。

优选的，所述生物质原料粉碎后粒径为20-100目。

优选的，所述四氢糠醇处理的时间为30-60min，处理温度为100-180℃，固液比为4％-15％。

优选的，烘干所用温度为30-50℃。

优选的，酶解发酵包括如下步骤：按8％底物浓度、30FPU/g底物质量的纤维素酶浓度在50℃条件下进行24h预水解，然后与纤维素酶等质量的耐高温活性干酵母，在42℃条件下酶解发酵3-6天。

优选的，利用四氢糠醇预处理木质纤维素的方法，在酶解产糖，生产燃料乙醇、丁醇、丁二酸，固态发酵基质，动物饲料，厌氧发酵中的应用。

本发明的有益效果是：

本发明的目的是利用四氢糠醇对生物质进行预处理，使木质纤维素脱除木质素和半纤维素，增加纤维素酶与纤维素的结合位点，提升纤维素酶的酶解效率。