[发明专利]秸秆的快速酶解及定量酶回收的方法

说明书

本发明公开了一种秸秆的快速酶解及定量酶回收的方法。所述方法在经过预处理的秸秆中加入水解酶和水，调节pH至酶的最适pH范围，进行24h的酶解反应，并在第1轮酶解反应结束后，进行固液分离，分离得到的酶解液用于发酵生产乙醇固液分离得到固体取其中75％的固体直接进入第2轮酶解反应，第2轮酶解过程加入的酶量为第1轮酶解反应所加酶量的50％，其余条件与第1轮酶解反应相同，进行24小时的反应；另取剩下的25％的固体作为里氏木霉发酵的底物用于产酶，生产的酶用于秸秆的酶水解，重复4轮以上酶解反应及酶解反应结束后的操作，收集产生的乙醇。本发明减少酶用量的同时实现酶的再生，极大程度上节约酶水解的成本。

技术领域

本发明属于木质纤维素酶水解技术领域，涉及一种秸秆的快速酶解及定量酶回收的方法。

背景技术

生物质能源是解决现实和未来能源危机和环境污染最有潜力的途径之一。基于淀粉和糖类发酵产燃料乙醇的第一代燃料乙醇技术存在“与人争粮，与粮争地”的问题，因此以纤维素为原料的第二代燃料乙醇技术必然是新世纪新能源的主流之一。另外，目前剩余大量的秸秆类生物质能源主要被焚烧，利用率极低。而纤维素乙醇技术既可以利用废弃农作物秸秆又能生产可再生清洁能源——燃料乙醇，因而比第一代燃料乙醇技术更具优势。但是由于关键技术的未成熟与经济性的局限，现有的纤维素乙醇技术还没有进行大规模商业化应用。

目前纤维素乙醇技术面临的最大难题便是木质纤维素的处理。木质纤维素由纤维素、半纤维素和木质素构成，其中纤维素和半纤维素可经由酶水解得到能为生物所利用的糖类，而木质素则难以被生物降解利用，且其对纤维素的包裹作用及自身的结晶结构还会阻碍纤维素的降解。传统的酶水解方法直接按40mg酶/g葡聚糖的酶加量进行72小时的水解，由于纤维素酶稳定性较差，寿命较短，活性较低，酶水解时的效率较低，导致酶水解糖化过程的成本也相应提高。因此，寻求高效的木质纤维素酶水解方法是解决纤维素乙醇技术问题的突破口。

发明内容

本发明的目的在于提供一种秸秆的快速酶解及定量酶回收的方法。所述方法通过控制秸秆的酶水解时间，分批次进行快速酶解，并在各批次间进行固体回收。

实现本发明目的的技术方案如下：

秸秆的快速酶解及定量酶回收的方法，具体步骤如下：

步骤1，在经过预处理的秸秆中加入水解酶和水，调节pH至酶的最适pH范围，进行24h的酶解反应；

步骤2，步骤1的第1轮酶解反应结束后，进行固液分离，分离得到的酶解液用于发酵生产乙醇固液分离得到固体取其中75％的固体直接进入第2轮酶解反应，第2轮酶解过程加入的酶量为步骤1中所加酶量的50％，其余条件与步骤1相同，进行24小时的反应；另取固液分离得到的剩下的25％的固体作为里氏木霉发酵的底物用于产酶，生产的酶用于秸秆的酶水解；

步骤3，第2轮酶解反应结束后，重复步骤2的第1轮酶解反应结束后的操作，重复4轮以上酶解反应及酶解反应结束后的操作，收集产生的乙醇。

本发明中，步骤1所述的预处理可以是稀碱预处理或稀酸预处理。

本发明中，步骤1所述的水解酶采用本领域常规使用的水解酶，可以为纤维素酶、木聚糖酶和里氏木霉等中的一种或几种的混合物。

本发明中，步骤1所述的pH为酶的最适pH范围，一般为4～6。

本发明中，步骤1中，所述的酶解反应温度为50℃，酶解反应置于动态摇床中，转速为250rpm。