專利名稱：一種將木糖渣高效糖化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將木糖渣高效糖化 的方法。
背景技術(shù)：
作為世界經(jīng)濟(jì)支柱的石油資源預(yù)計在數(shù)十年左右將會枯竭，因 此，石油替代品的開發(fā)研究迫在眉睫。目前有很多國家在研究以木 質(zhì)生物資源為原料用生物轉(zhuǎn)化法制備燃料乙醇，以替代或部分替代 儲量有限的石油。' 木質(zhì)生物資源的主要成分是纖維素、半纖維素和木素。其中，纖維素、半纖維素是可發(fā)酵糖的來源，含量占66~75 (纖維質(zhì)原料 的絕干重量)。由己糖通過釀酒酵母發(fā)酵生成乙醇是很成熟的工藝， 當(dāng)釆用纖維素酶水解木質(zhì)生物資源制造乙醇時，纖維素酶必須接觸 吸附到纖維素底物上才能使反應(yīng)進(jìn)行，因此，纖維素對纖維素酶的 可及性是決定水解速度的關(guān)鍵因素。影響纖維素酶解的主要因素有纖維素中的木質(zhì)素含量、纖維素 的比表面積及纖維素的結(jié)晶度和聚合度，研究表明，木質(zhì)素在酶解 時的起到了一定的屏蔽作用，木質(zhì)素含量越大，酶解率越低；因此 木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)若想提高提高酶解率，應(yīng)降低纖維素中的木質(zhì) 素量，減少其中的半纖維素量同時降低纖維素的結(jié)晶度及聚合度， 以增大纖維素與酶接觸的比表面積；發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種將木糖渣高效糖化的方法，以解決現(xiàn)有 技術(shù)存在的上述不足。本發(fā)明提供一種將木糖渣高效糖化的方法，包括把木糖渣和濃3度為l~20%(wt/wt)的催化劑水溶液混合在一起，加熱到70°C 180 'C下反應(yīng)10 400分鐘，固液分離后，將得到的固體進(jìn)行酶解；所述 的催化劑為氫氧化鈉溶液及亞硫酸鈉水溶液混合物。其中，所述木糖渣絕干重量和催化劑水溶液的重量體積比是1: 1 20;所述木糖渣選自糠醛渣、玉米芯酸水解后的殘渣或甘蔗渣水 解后的殘渣。優(yōu)選地，所述木糖渣絕干重量和催化劑水溶液的重量體積比是 1: 4~10。所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分比濃度為1 10%,亞硫酸鈉溶液 的質(zhì)量百分比濃度為0.1 20%。固液分離后，用水洗滌固相產(chǎn)物，將固體按一定的濃度投入反 應(yīng)器內(nèi)，調(diào)節(jié)pH及溫度，加入相應(yīng)的酶進(jìn)行酶解，得到葡萄糖，然后由葡萄糖發(fā)酵其它生物化工產(chǎn)品；本發(fā)明使用纖維素酶進(jìn)行酶解，其加入量為10 30FPIU/克底物，pH值在4.5 5.2,溫度在46 50。C， 酶解時間為48 72小時。固液分離后得到的液相(蒸煮黑液)，經(jīng)膜濃縮后，再進(jìn)一步濃 縮制成磺化木素產(chǎn)品，減少了預(yù)處理的成本。本發(fā)明將木糖渣高效糖化的方法具有以下有益效果1) 酶解得到的糖液濃度高，總糖可達(dá)到15%以上，克服了其它 木質(zhì)纖維素酶解糖液濃度低的缺點；2) 酶解液葡萄糖純度高，雜糖含量較少，糖液可以滿足其它發(fā) 酵工藝的要求；3) 蒸煮黑液中木素含量高，得到的磺化木素質(zhì)量好，解決了堿 法蒸煮黑液廢水的難題。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。 下述實施例中所用的纖維素酶均為無錫杰能科生物工程有限公司生產(chǎn)的商品纖維素酶。 實施例1
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)備內(nèi)，加入4000克含水量70%的玉米芯酸水 解后的殘渣，然后按固液比l: 7 (玉米芯酸水解后的殘渣絕干重量 和催化劑水溶液的重量比)的比例加入熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混 合溶液，氧氧化鈉堿液濃度2.0%，亞硫酸鈉濃度為1%,封好口后， 在85。C條件下加熱1.5小時進(jìn)行預(yù)處理，得到的漿液在2000rpm離 心機(jī)內(nèi)離心，離心后的黑液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，制成磺化木素產(chǎn)品；所 得固相加入反應(yīng)釜中，同時加入一定量的水，用酸調(diào)節(jié)pH到4.8， 調(diào)節(jié)溫度到50°C,向料液中加入纖維素酶，用酶量為30FPIU/克底 物(以干基計)，攪拌轉(zhuǎn)速100rpm/min,酶解時間控制在72小時， 每24小時取樣一次，利用DNS法測酶解液在的總糖濃度，利用高 效液相色譜法測酶解液中的總還原糖濃度；得到預(yù)處理后固體收率 為62.4%,總糖濃度16.2%,葡萄糖純度卯.5%，纖維素酶解得率 88.5%。 實施例2
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條內(nèi)，加入4000克含水量70%的玉米芯酸水 解后的殘渣，然后按固液比l: 7 (玉米芯酸水解渣絕干重量和催化 劑水溶液的重量比)的比例加入熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶液， 堿液濃度2.0%，亞硫酸鈉的濃度為0.8%,封好口后，在95'C條件 下加熱1小時進(jìn)行預(yù)處理，得到的漿液在2000rpm離心機(jī)內(nèi)離心， 離心后的黑液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，制成磺化木素產(chǎn)品；所得固相加入反 應(yīng)釜中，同時加入一定量的水，用酸調(diào)節(jié)pH到4.8，調(diào)節(jié)溫度到50 。C，向料液中加入纖維素酶，用酶量為30FPIU/克底物(以干基計)， 攪拌轉(zhuǎn)速100rpm/min，酶解時間控制在72小時，每24小時取樣一 次，利用DNS法測酶解液在的總糖濃度，利用高效液相色譜法測酶 解液中的總還原糖濃度；得到預(yù)處理后固體收率為63.4%，總糖濃度15.4%，葡萄糖純度91.5%，纖維素酶解得率87.6%。 實施例3
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)釜內(nèi)，加入4000克含水量70°/。的玉米芯酸水 解后的殘渣，然后按固液比l: 7 (玉米芯酸水解渣絕干重量和催化 劑水溶液的重量比)的比例加入熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶液， 堿液濃度2.0%，硫化度為1.5%,封好口后，在95'C條件下加熱1 小時進(jìn)行預(yù)處理，得到的漿液在2000rpm離心機(jī)內(nèi)離心，離心后的 黑液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，制成磺化木素產(chǎn)品；所得固相加入反應(yīng)釜中， 同時加入一定量的水，用酸調(diào)節(jié)pH到4.8，調(diào)節(jié)溫度到5(TC，向料 液中加入纖維素酶，用酶量為30FPIU/克底物(以干基計)，攪拌轉(zhuǎn) 速100rpm/min,酶解時間控制在72小時，每24小時取樣一次，利 用DNS法測酶解液在的總糖濃度，利用高效液相色譜法測酶解液中 的總還原糖濃度；得到預(yù)處理后固體收率為62.8%,總糖濃度15.8%， 葡萄糖純度92.4%，纖維素酶解得率88.4%。 實施例4
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條內(nèi)，加入4000克含水量70%的玉米芯酸水 解后的殘渣，然后按固液比l: 7 (玉米芯酸水解渣絕干重量和催化 劑水溶液的重量比)的比例加入熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶液， 堿液濃度2.0%，亞硫酸鈉的濃度為1.0%封好口后，在17(TC條件下 加熱30分鐘進(jìn)行預(yù)處理，得到的漿液在2000rpm離心機(jī)內(nèi)離心，離 心后的黑液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，制成磺化木素產(chǎn)品；所得固相加入反應(yīng) 釜中，同時加入一定量的水，用酸調(diào)節(jié)pH到4.8，調(diào)節(jié)溫度到50°C， 向料液中加入纖維素酶，用酶量為30FPIU/克底物(以干基計)，攪 拌轉(zhuǎn)速100rpm/min，酶解時間控制在72小時，每24小時取樣一次， 利用DNS法測酶解液在的總糖濃度，利用高效液相色譜法測酶解液 中的總還原糖濃度；得到預(yù)處理后固體收率為50%，總糖濃度16.4%， 葡萄糖純度96%,纖維素酶解得率90.6%。實施例5
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條內(nèi)，加入1200克切碎后的風(fēng)干玉米秸稈， 然后按固液比1: 4 (玉米秸稈絕干重量和催化劑水溶液的重量比) 的比例加入熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶液，堿液濃度2.0%，亞 硫酸鈉的濃度為1.2%,封好口后，在14(TC條件下加熱0.5小時進(jìn) 行預(yù)處理，得到的漿液在2000rpm離心機(jī)內(nèi)離心，離心后的黑液經(jīng) 蒸發(fā)濃縮后，制成磺化木素產(chǎn)品；所得固相加入反應(yīng)釜中，同時加 入一定量的水，用酸調(diào)節(jié)pH到4.8,調(diào)節(jié)溫度到5(TC，向料液中加 入纖維素酶，用酶量為30FPIU/克底物(以干基計)，攪拌轉(zhuǎn)速 100rpm/min，酶解時間控制在72小時，每24小時取樣一次，利用 DNS法測酶解液在的總糖濃度，利用高效液相色譜法測酶解液中的 總還原糖濃度；得到預(yù)處理后固體收率為52.6%,酶解總糖濃度 12.2°/。，葡萄糖純度75.0%,酶解總還原糖得率85.5%。 實施例6
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)釜內(nèi)，加入1200克切碎后的風(fēng)干玉米秸稈， 然后按固液比1: 7 (玉米秸稈絕干重量和催化劑水溶液的重量比) 的比例加入熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶液，堿液濃度2.0%,亞 硫酸鈉的濃度為1.2%，封好口后，在85'C條件下加熱1.5小時進(jìn)行 預(yù)處理，得到的漿液在2000rpm離心機(jī)內(nèi)離心，離心后的黑液經(jīng)蒸 發(fā)濃縮后，制成磺化木素產(chǎn)品；所得固相加入反應(yīng)釜中，同時加入 一定量的水，用酸調(diào)節(jié)pH到4.8,調(diào)節(jié)溫度到5(TC，向料液中加入 纖維素酶，用酶量為30FPIU/克底物(以干基計)，攪拌轉(zhuǎn)速 100rpm/min,酶解時間控制在72小時，每24小時取樣一次，利用 DNS法測酶解液在的總糖濃度，利用高效液相色譜法測酶解液中的 總還原糖濃度；得到預(yù)處理后固體收率為63.6%，酶解總糖濃度 10.2%，葡萄糖純度74.6%,酶解總還原糖得率83.5%。
7實施例7
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)釜內(nèi)，加入2000克的風(fēng)干甘蔗糖渣，然后按 固液比1: 7(甘蔗渣絕干重量和催化劑水溶液的重量比)的比例加入 熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶液，堿液濃度2.0%，亞硫酸鈉的濃 度為1.0%,封好口后，在95'C條件下加熱l.O小時進(jìn)行預(yù)處理，得 到的漿液在2000rpm離心機(jī)內(nèi)離心，離心后的黑液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后， 制成磺化木素產(chǎn)品；所得固相加入反應(yīng)釜中，同時加入一定量的水, 用酸調(diào)節(jié)pH到4.8,調(diào)節(jié)溫度到5(TC，向料液中加入纖維素酶，用 酶量為30FPIU/克底物(以干基計)，攪拌轉(zhuǎn)速100rpm/min，酶解時 間控制在72小時，每24小時取樣一次，利用DNS法測酶解液在的 總糖濃度，利用高效液相色譜法測酶解液中的總還原糖濃度；得到 預(yù)處理后固體收率為62.3%,酶解總糖濃度12.8/%，葡萄糖純度 80.2%，酶解總還原糖得率86.5%。 實施例8
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)釜內(nèi)，加入2000克的風(fēng)干甘蔗糖渣，然后按 固液比1: IO(甘蔗渣絕干重量和催化劑水溶液的重量比)的比例加入 熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶液，堿液濃度1.0%,亞硫酸鈉的濃 度為18%，封好口后，在105'C條件下加熱l.O小時進(jìn)行預(yù)處理，得 到的漿液在2000rpm離心機(jī)內(nèi)離心，離心后的黑液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后， 制成磺化木素產(chǎn)品；所得固相加入反應(yīng)釜中，同時加入一定量的水， 用酸調(diào)節(jié)pH到4.8，調(diào)節(jié)溫度到5(TC,向料液中加入纖維素酶，用 酶量為30FPIU/克底物(以干基計)，撹拌轉(zhuǎn)速100rpm/min，酶解時 間控制在72小時，每24小時取樣一次，利用DNS法測酶解液在的 總糖濃度，利用高效液相色譜法測酶解液中的總還原糖濃度；得到 預(yù)處理后固體收率為60.8%,酶解總糖濃度13.4/%，葡萄糖純度 79.5%,酶解總還原糖得率87.5%。實施例9
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條內(nèi)，加入4000克含水量70%的玉米芯酸水 解后渣，然后按固液比l: 1 (玉米芯酸水解后渣絕干重量和催化劑 水溶液的重量體積比)的比例加入熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶 液，堿液濃度10%,亞硫酸鈉的濃度為10%,封好口后，在7(TC條 件下加熱6小時進(jìn)行預(yù)處理，得到的漿液在2000rpm離心機(jī)內(nèi)離心， 離心后的黑液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，制成磺化木素產(chǎn)品；所得固相加入反 應(yīng)釜中，同時加入一定量的水，用酸調(diào)節(jié)pH到4.5，調(diào)節(jié)溫度到50 'C，向料液中加入纖維素酶，用酶量為30FPIU/克底物(以干基計)， 撹拌轉(zhuǎn)速100rpm/min，酶解時間控制在48小時，每24小時取樣一 次，利用DNS法測酶解液在的總糖濃度，利用高效液相色譜法測酶 解液中的總還原糖濃度；得到預(yù)處理后固體收率為62.4%，葡萄糖 純度85.9%,總糖濃度14.2%，纖維素酶解得率88.5%。 實施例10
在一個適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)釜內(nèi)，加入1200克切碎后的風(fēng)干玉米秸稈， 然后按固液比l: 20 (玉米秸稈絕干重量和催化劑水溶液的重量比) 的比例加入熱的氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶液，堿液濃度1.5%,亞 硫酸鈉的濃度為0.5%，封好口后，在18(TC條件下加熱IO分鐘進(jìn)行 預(yù)處理，得到的漿液在2000rpm離心機(jī)內(nèi)離心，離心后的黑液經(jīng)蒸 發(fā)濃縮后，制成磺化木素產(chǎn)品；所得固相加入反應(yīng)釜中，同時加入 一定量的水，用酸調(diào)節(jié)pH到5.2，調(diào)節(jié)溫度到46'C，向料液中加入 纖維素酶，用酶量為10FPIU/克底物(以干基計)，攪拌轉(zhuǎn)速 100rpm/min，酶解時間控制在72小時，每24小時取樣一次，利用 DNS法測酶解液在的總糖濃度，利用高效液相色譜法測酶解液中的 總還原糖濃度；得到預(yù)處理后固體收率為48.6%，酶解總糖濃度 10.2%,葡萄糖純度78.2%,酶解總還原糖得率83.5%。
權(quán)利要求
1、一種將木糖渣高效糖化的方法，其特征在于，該方法包括把木糖渣和質(zhì)量百分比濃度為1～20％的催化劑水溶液混合在一起，加熱到70℃～180℃下反應(yīng)10～400分鐘，固液分離后，將得到的固體進(jìn)行酶解；所述的催化劑為氫氧化鈉溶液及亞硫酸鈉溶液的混合物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述將木糖渣高效糖化的方法，其特征在于， 所述木糖渣選自糠醛渣、玉米芯酸水解后的殘渣或甘蔗渣水解后的殘 渣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述將木糖渣高效糖化的方法，其特征在于， 所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分比濃度為1~10%，亞硫酸溶液的質(zhì)量百 分比濃度為0.1 20%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述將木糖渣高效糖化的方法，其特征在于， 所述木糖渣絕干重量和催化劑水溶液的重量比是1: 1 20。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述將木糖渣高效糖化的方法，其特征在于， 所述木糖渣絕干重量和催化劑水溶液的重量比是1: 4 10。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述將木糖渣高效糖化的方法，其特征在于， 使用纖維素酶進(jìn)行酶解，其加入量為10 30FPIU/克底物，pH值在 4.5 5.2，溫度在46 50。C，酶解時間為48 72小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將木糖渣高效糖化的方法，該方法包括把木糖渣和質(zhì)量百分比濃度為1～20％的催化劑水溶液混合在一起，加熱到70℃～180℃下反應(yīng)10～400分鐘，固液分離后，將得到的固體進(jìn)行酶解；所述的催化劑為氫氧化鈉溶液及亞硫酸鈉溶液的混合物。根據(jù)本發(fā)明方法酶解得到的糖液濃度高，總糖可達(dá)到15％以上，克服了其它木質(zhì)纖維素酶解糖液濃度低的缺點；酶解液葡萄糖純度高，雜糖含量較少，糖液可以滿足其它發(fā)酵工藝的要求；蒸煮黑液木素含量高，磺化木素質(zhì)量好，解決了堿法蒸煮黑液廢水的難題。
文檔編號C12P19/00GK101624610SQ20091009018
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者尚海濤, 李榮杰, 薛培儉, 黃之文 申請人:安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司