[发明专利]一种农作物秸秆的预处理方法、木质素的制备方法

说明书

本发明涉及酶解技术领域，尤其涉及一种农作物秸秆的预处理方法、木质素的制备方法。本发明乙二胺处理农作物秸秆后在特定的较为温和的条件下回收乙二胺，大大提高了木质素的可及性以及碳水化合物(木糖和葡萄糖)的产量，而且还提高了EDA试剂的利用效率。

技术领域

本发明涉及酶解技术领域，尤其涉及一种农作物秸秆的预处理方法。

背景技术

木质纤维素生物精炼厂利用生物质生产可再生燃料和化学品，为应对化石能源枯竭和环境恶化提供了一个重要的、变革性的、有利的机会。木质纤维素生物质主要由三种生物聚合物组成：纤维素、半纤维素和木质素，形成一种耐(生物)化学转化的复合材料。分馏木质纤维素生物质的一个根本挑战是在不损失碳水化合物的情况下获得更多可加工木质素部分，并尽量减少不良产品的产生。因此，迫切需要高效的预处理技术来分离和保存纤维素、半纤维素和木质素。在典型的生物炼制中，预处理被认为是打破木质纤维素生物质的天然顽固结构和改善酶水解的主要步骤。作为生物质综合转化过程的一个组成部分，预处理不仅在技术上可行，而且要在经济上也可行。在过去的几十年中，纤维素乙醇工业中已开发出许多从木质纤维素生物质中分离木质素的预处理策略。在这些预处理技术中，乙二胺(EDA)在提高生物乙醇生产中木质纤维素多糖的利用率、提高木质素的水溶性和减少其缩合方面表现出优异的性能。EDA预处理面临的主要挑战是EDA的成本和与EDA回收相关的系统复杂性。

苛刻的预处理条件会导致木质素发生不可逆的降解和缩合反应，并形成抑制剂。这些不可逆的变化会导致低质量的木质素流股，不适合后续的升级放大过程。热化学预处理方法几乎完全集中于最大化单体碳水化合物，可能会导致许多缩合的木质素结构。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种农作物秸秆的预处理方法，该方法不仅可以获得高碳水化合物(木糖和葡萄糖)和可加工的木质素产量，而且可以提高EDA试剂的利用效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种农作物秸秆的预处理方法，包括以下步骤：

将农作物秸秆干燥、粉碎后与乙二胺混匀，100-130℃反应45-60min；

将反应后的农作物秸秆冷却后置于烘箱中，105℃～120℃回收乙二胺1～2.5h，回收乙二胺，获得预处理的农作物秸秆。

本发明中，所述农作物秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆和高粱秸秆。

一些具体实施例中，所述反应的具体为120℃反应60min。

本发明中，所述农作物秸秆与乙二胺的质量体积比为0.8～1g：1mLmL，具体可为。

本发明中，所述冷却为：将所述反应的反应釜在自来水流动条件下降温1h。

一些实施方案中，所述回收优选为：105℃回收1～2.5h。一些具体实施例中，所述回收具体为：105℃回收2.5h、105℃回收1h或105℃回收2h。

本发明提供一种利用秸秆制备木质素、葡萄糖和木糖的方法，包括：

利用本发明所述的预处理方法处理农作物秸秆，将预处理的农作物秸秆用水洗涤后进行固液分离，分别获得预处理固体和水洗液；水洗液依次经乙醇沉淀、冷冻干燥，获得含木质素的组分1；

将预处理固体干燥至含水量≤10％，酶解，获得含木糖和葡萄糖的组分2。

本发明中，所述酶解的条件为：50℃、200rpm，酶解发酵96h，pH为4.8。一些具体实施例中，所述pH用0.05M的柠檬酸盐缓冲溶液维持pH为4.8。