[发明专利]一种循环利用乙酸-双氧水预处理液脱除杨木木质素的方法

说明书

本发明提供一种循环利用乙酸‑双氧水预处理液脱除杨木木质素的方法，属于林业生物质降解和转化技术领域，包括将乙酸‑双氧水溶液与杨木、硫酸混合，得到混合物；将混合物在60～80℃下处理2h，固液分离后，得到的液体为预处理液；将预处理液与杨木混合后重复3～4次，实现预处理液的循环利用。本发明利用乙酸‑双氧水预处理液处理杨木，减少了乙酸‑双氧水的消耗，降低了预处理成本；预处理液通过添加乙酸和双氧水延长预处理液的使用次数，所补添加试剂均无毒无害；解决了其预处理液的回收工艺复杂、成本高、污染严重的难题；反复利用预处理液3次后，仍可脱除57％的杨木木质素，预处理后杨木的酶水解葡萄糖得率可达90.0％以上。

技术领域

本发明属于林业生物质降解和转化技术领域，尤其涉及一种循环利用乙酸-双氧水预处理液脱除杨木木质素的方法。

背景技术

杨树是一种速生树种，具有生长周期短、资源丰富、纤维素含量高、价格低廉等特点，因此，利用生物转化技术将杨木转化为生物能源与化学品具有较大应用前景。预处理是杨木制备可发酵单糖的关键步骤，杨木的预处理主要有酸、碱、离子液体、蒸汽爆破等方法。预处理的主要目的之一是脱除杨木中的木质素，提高酶对底物中纤维素的可及性，一般来说，杨木木质素含量越低，其酶水解得率越高。在目前已有的报道中，乙酸-双氧水预处理是脱除杨木木质素最高效的方法之一。Wi等人(Wi S,Cho E,Lee D,Lee S,Lee Y,BaeH.Lignocellulose conversion for biofuel:a new pretreatment greatly improvesdownstream biocatalytic hydrolysis of various lignocellulosicmaterials.Biotechnol Biofuels.2015；8:228.)对稻杆、松木、橡木使用了100％的乙酸-双氧水溶液进行乙酸-双氧水预处理，发现可将原料中木质素降至6％以下。Luo等人(LuoM,Tian D,Shen F,Hu J,Zhang Y,Yang G,Zeng Y,Deng S,Hu Y.A comparativeinvestigation of H₂O₂-involved pretreatments on lignocellulosic biomass forenzymatic hydrolysis.Biomass Convers Biorefin.2019.(9):321–331)采用100％的乙酸-双氧水预处理杨木后，葡萄糖得率约为80.0％。Wen等人(Wen,P.,Zhang,T.,Wang,J.,Lian,Z.,Zhang,J.2019.Production of xylooligosaccharides and monosaccharidesfrom poplar by a two-step acetic acid and peroxide/acetic acidpretreatment.Biotechnol Biofuels.12:87)证实，在60℃温度下采用80％的乙酸-双氧水预处理可将杨木木质素降低到4.4％，并将其葡萄糖得率提高至93.8％。

以上研究报道发现乙酸-双氧水处理虽然脱除杨木木质素效率高，可有效的提升原料的葡萄糖转化率，但是其存在预处理液浓度高、消耗大、回收困难等问题，这限制了乙酸-双氧水预处理在林木生物质生物降解转化过程中的应用。此外，乙酸-双氧水的预处理液中含有乙酸、双氧水、过氧乙酸、硫酸、单糖、木质素降解产物等，若对此预处理液进行直接回收不仅存在着工艺复杂、成本高、污染严重等缺点，而且其中的过氧乙酸极不稳定，在其进行分馏回收过程中危险隐患很大。因此，开发一种高效利用乙酸-双氧水预处理液的方法，将大幅度降低杨木生物转化成本，减少预处理液后续回收处理的安全隐患，为杨木后续的工业化利用奠定基础。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种循环利用乙酸-双氧水预处理液脱除杨木木质素的方法，采用本发明提供的方法，能够实现预处理液的循环利用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：