[发明专利]一种含钨酸和酶耦合水解竹叶粉制木糖和葡萄糖的方法

说明书

本发明公开了一种含钨酸和酶耦合水解竹叶粉制木糖和葡萄糖的方法，包括以下步骤：步骤一：将脱蜡竹叶粉、含钨酸催化剂或酶、反应介质以一定配比加入聚四氟乙烯反应器中，用惰性气体置换其中的空气；步骤二：设置反应时间或酶解时间、反应温度后进行竹叶木质纤维素降解反应；步骤三：反应完成后，温度降至室温，取出反应液；步骤四：将取出的反应液进行过滤，过滤后冷藏，获得木糖和葡萄糖。本发明以含钨酸和酶作为催化剂，利用含钨酸的可非选择性地催化竹叶木质纤维素水解，使其大幅度地破坏原生木质纤维素的结构，便于进一步降解；利用木聚糖酶、葡萄糖酶选择性地催化竹叶木质纤维素中的半纤维素和纤维素水解生成木糖、葡萄糖等单糖。

【技术领域】

本发明涉及制木糖和葡萄糖的方法的技术领域，特别是含钨酸和酶耦合水解竹叶粉制木糖和葡萄糖的方法的技术领域。

【背景技术】

竹叶在中国民间广为使用，具有悠久的药用和食用历史，是很好的清热解毒药。据我国文献记载，竹叶性淡、微涩、寒、味甘苦，具有清热利尿、明目解毒和止血的功能。近年来对竹叶的开发利用主要以竹叶黄酮、竹叶多糖、竹叶多酚和竹叶提取物为主，对于直接利用竹叶制备木糖、葡萄糖等单糖还处在基础研究阶段。

竹叶木质纤维素中含有木质素、纤维素和半纤维素。纤维素是由β-1，4糖苷键将脱水的D型葡萄糖连接起来的高分子，具有很高的结构规整度，其分子内部存在大量氢键，仅在一般物理条件下较难降解。半纤维素是由几种不用类型的单糖构成的异质多聚体，包括C5和C6糖类，例如木糖、阿拉伯糖和半乳糖等，它结合在纤维素结构的表面，并且与纤维素相互连接，构成了细胞壁的纤维素网络。木质素则是由三种苯丙烷单元通过相应的醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的大分子。木质素在纤维素和半纤维素结构结构中交织成网来硬化植物细胞壁，起到支撑作用。在木质纤维素结构外，还分布着果胶，构成相邻植物细胞的中间粘结物，促使植物细胞紧紧地结合在一起。但果胶实质是一种线性的多糖聚合物，在高温酸碱条件下可被降解。竹叶中纤维素、半纤维素和木质素及果胶的有机结合，形成牢固的植物细胞壁结构，这为竹叶木质纤维素的水相降解形成了挑战。

竹叶木质纤维素中纤维素和半纤维素水解制得的葡萄糖和木糖等单糖可以可以进一步转化为乙醇、丁醇等生物燃料和糠醛、多元醇等平台化学品；也可以进一步分离纯化作为食品、药品的原料，这对于竹叶等木质纤维素的开发利用具有非常深远的意义。目前的研究资料表明，木质纤维素的水解一般采用无机酸、碱催化剂，如稀盐酸、稀硫酸和氢氧化钠溶液等降解木质纤维素，水解效果较好，但存在致命缺陷是产物、催化剂分离困难，对设备耐腐蚀性要求高且易造成环境污染，不利于可持续发展。杂多酸具有酸性强，且易与产物分离等优点，在水相催化竹叶木质纤维素水解时，杂多酸中的酸位点可非选择性地催化木质纤维素使其结构破坏，聚合度降低，甚至生成低聚糖或寡糖，但对于某一种单糖的选择性不高。木聚糖酶、葡萄糖酶等酶催化剂能选择性地水解β-1，4-糖苷键，使竹叶木质纤维素进一步高选择地降解生成目标木糖和葡萄糖。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种含钨酸和酶耦合水解竹叶粉制木糖和葡萄糖的方法，以含钨酸和酶作为催化剂，利用含钨酸的可非选择性地催化竹叶木质纤维素水解，使其大幅度地破坏原生木质纤维素的结构，便于进一步降解；利用木聚糖酶、葡萄糖酶选择性地催化竹叶木质纤维素中的半纤维素和纤维素水解生成木糖、葡萄糖等单糖。

为实现上述目的，本发明提出了一种含钨酸和酶耦合水解竹叶粉制木糖和葡萄糖的方法，包括以下步骤：

步骤一：将脱蜡竹叶粉、含钨酸催化剂或酶、反应介质以一定配比加入聚四氟乙烯反应器中，用惰性气体置换其中的空气；

步骤二：设置反应时间或酶解时间、反应温度后进行竹叶木质纤维素降解反应；

步骤三：反应完成后，温度降至室温，取出反应液；

步骤四：将取出的反应液进行过滤，过滤后冷藏，获得木糖和葡萄糖。