[发明专利]一种提高纤维素酶解得率的方法

说明书

本发明公开了一种提高纤维素酶解得率的方法，属于纤维原料酶解方法领域。所述方法使用酸性盐溶液对纤维原料进行预处理，所述酸性盐溶液为小分子有机酸的碱金属盐溶液或碱土金属盐溶液。与现有技术相比，本发明的提高纤维素酶解得率的方法能够实现纤维素高效酶解糖化，得到高浓度还原糖，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及纤维原料酶解方法领域，具体提供一种利用酸性盐预处理提高纤维素酶解得率的方法。

背景技术

目前，随着全球石油、煤炭等化石能源的加剧消耗，能源短缺以及环境污染等问题日益严重，环境友好型和可持续发展型的生物质能源受到人们的广泛关注。以木质纤维素为原料的第二代生物乙醇是最具有发展前景的一类生物质能源，其具有原料来源广、成本低和不与人类争粮食的优点，目前已实现工业化生产。然而，木质纤维原料结构紧密，对酶和微生物具有较强的“阻抗性”，因此很难直接对原料进行酶解和生物质转化，必须要采用预处理对木质纤维原料进行处理，以达到酶解要求，提高酶解得率。因此，寻求一种高效、节能、环保的预处理工艺是非常有必要的。

在木质纤维原料系统中，半纤维素嵌入纤维束之间将纤维束之间紧密地结合在一起，并被木素包裹其中，对酶和纤维素的结合起着阻碍作用。去除原料中的半纤维素和木素，打破半纤维素与纤维素之间的连接，更大限度的分解出纤维素，能够提高纤维素对酶的可及度。因此，在生物质乙醇的生产过程中，对木质纤维原料进行预处理，除去半纤维素和木素，降低原料结晶度，使原料结构变为疏松，增加处理面积，有利于提高后续工艺的酶解糖化得率。

稀酸预处理是一种常见的预处理方法，然而，该预处理方法存在一些缺点。一方面，稀酸预处理多在高温或加压条件下进行，设备需要使用非常昂贵的耐腐蚀材料，并且热酸处理对纤维素也有一定的降解能力，从而引起纤维素组分的损失；另一方面，酸处理所产生的五碳糖在高温高压条件下会进一步降解成醛，六碳糖则会生成5-羟甲基糠醛，糠醛和5-羟甲基糠醛会进一步行成甲酸，单糖的继续降解不仅降低了最后的糖化得率，而且甲酸和糠醛等副产物会对后续的发酵过程产生抑制，需要用大量的石灰中和或离子交换等方法进行脱毒处理，或者筛选一些能抗毒性的乙醇发酵菌，这极大的增加了整个工艺的成本。

现有技术研究结果表明，采用酸性盐预处理草本原料，如玉米秸秆，可实现预处理玉米秸秆的高效纤维素酶解反应效率，显著提高半纤维素的脱除率的同时，对纤维素有一定的保护作用，减少其降解程度。前期研究结果发现不同酸性盐包括NaCl、KCl、CaCl₂、MgCl₂、FeCl₂、FeSO₄、FeCl₃和Fe₂(SO₄)₃作为催化剂对玉米秸秆进行预处理，MgCl₂和FeCl₃的存在会显著提高半纤维素的降解(>90％)，同时保证非常低的纤维素损失，控制在10％以内。同样，在对芒草秸秆的预处理过程中，Mg²⁺可以提高半纤维素的脱除率同时增加纤维素酶解得率。然而，针对于木质纤维原料，MgCl₂预处理后的纤维素酶水解得率仍处于较低水平，另外，Cl^-离子对设备具有严重腐蚀作用，因此，提高木质纤维原料的纤维素酶解性能，建立高效预处理方法成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明是针对现有的木质纤维原料预处理技术酶解得率低，对设备要求高和运行费用高等问题，提供一种利用酸性盐预处理提高纤维素酶解得率的方法，具体提供一种纤维素高效酶解糖化并获得高浓度还原糖的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提高纤维素酶解得率的方法,其特点是使用酸性盐溶液对纤维原料进行预处理。

进一步的，本发明方法包括以下步骤：

S1.使用酸性盐溶液对纤维原料进行预处理，固液分离得到纤维残渣；