[发明专利]一种提升高固酶解体系下纤维素酶解糖化效率的方法

说明书

本发明公开一种提升高固酶解体系下纤维素酶解糖化效率的方法，将粉碎后的木质纤维素物料和氨基酸型表面活性剂水溶液混合，获得高固酶解体系；再于高固酶解体系中加入纤维素酶液进行酶解。高固酶解体系加入氨基酸型表面活性剂，其具有的抗粘作用能够让高固酶解体系的粘度降低，增加流动性，有利于纤维素酶和木质纤维素物料充分混合接触；氨基酸型表面活性剂的氨基酸部分与纤维素酶蛋白具有竞争性作用，可以同与木质纤维素物料中的木质素结合，从而减少纤维素酶蛋白与木质素的结合，使更多的纤维素酶与纤维素结合，提升纤维素酶利用率，减少纤维素酶成本；氨基酸型表面活性剂抑菌活性强，添加到高固酶解体系中能够抑制杂菌生长，保护纤维素酶蛋白。

技术领域

本发明涉及纤维素酶解糖化技术领域，具体涉及一种提升高固酶解体系下纤维素酶解糖化效率的方法。

背景技术

我国是农业大国，每年产生大量秸秆、玉米芯等木质纤维素废弃物，目前处理这些废弃物的主要方法是焚烧。木质纤维素物料中主要成分为纤维素、半纤维素、木质素以及少量的灰分，其中纤维素组分虽然可以通过纤维素酶酶解糖化得到葡萄糖，但是目前存在一些瓶颈。主要有以下几个方面：

1、由于木质纤维素物料中除了纤维素组分还存在大量木质素，木质素对纤维素酶蛋白具有吸附作用，阻碍纤维素酶和纤维素的接触，甚至导致纤维素酶蛋白失活，降低酶解糖化效率，增加酶成本。

2、为提升产物葡萄糖浓度，往往通过提高酶解体系中原料干基的含量，但是，在酶解过程中提高原料干基含量时，体系粘度也会增加，高粘度导致体系混合困难，使得纤维素酶不能有效与纤维素结合，酶解速度急剧下降。同时，高干基含量酶解体系（高固酶解体系）木质素对纤维素酶蛋白的吸附作用也是加强。

3、纤维素酶解过程中，葡萄糖浓度的提高会伴随杂菌的生长，不仅消耗产物葡萄糖，还可能对纤维素酶产生破坏作用。

虽然已有一些尝试增加高固酶解糖化效率的方法，但并不能同时解决上述问题。例如通过添加大豆蛋白减少纤维素酶被吸附，但是只能解决纤维素酶吸附问题，不能解决高粘度难混合的问题。分批补料方式能降低体系粘度，实现高固酶解，但是不能解决纤维素酶被木质素吸附的问题。通过添加抗生素能抑制杂菌生长，但是成本太高，并且对后续葡萄糖微生物发酵影响较大。

本发明旨在寻找一种既能减少高固酶解过程中纤维素酶蛋白被吸附的量，又能降低高固酶解体系粘度，增加混合效率，同时兼顾抑菌作用的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种提升高固酶解体系下纤维素酶解糖化效率的方法，以解决现有技术的不足。

本发明采用以下技术方案：

一种提升高固酶解体系下纤维素酶解糖化效率的方法，将粉碎后的木质纤维素物料和氨基酸型表面活性剂水溶液混合，获得高固酶解体系；再于高固酶解体系中加入纤维素酶液进行酶解。

进一步地，氨基酸型表面活性剂包括N-酰基谷氨酸二酯、月桂酰谷氨酸钠、椰油酰甲基牛磺酸钠、椰油酰甘氨酸钠中的一种或几种。

进一步地，氨基酸型表面活性剂水溶液的浓度为0.1wt%~1wt%。

进一步地，氨基酸型表面活性剂水溶液的pH值为5.5~6.0。

进一步地，高固酶解体系中木质纤维素物料干基含量为15wt%~25wt%。

进一步地，高固酶解体系pH值为4.6~5.5。

进一步地，木质纤维素物料包括玉米芯、木糖渣、秸秆中的一种或几种。

进一步地，粉碎后的木质纤维素物料在10目以下。

进一步地，纤维素酶液加入量为木质纤维素物料干基量的4wt%~6wt%，纤维素酶液中酶蛋白浓度为195mg/ml~200mg/ml，活性1000BHU-2/g。