專利名稱：超聲波輔助纖維素酶解過程的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波輔助秸稈纖維素水解過程的影響，屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
秸稈發(fā)酵生產(chǎn)酒精，首先要將秸稈纖維素在纖維素酶的作用下酶解成可發(fā)酵的 糖，然后在酵母的作用將糖轉(zhuǎn)化為酒精。在生產(chǎn)過程中，提高纖維素酶的利用率和水解效率 及轉(zhuǎn)化率，從而降低秸稈發(fā)酵酒精的成本，是秸稈發(fā)酵燃料酒精技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問 題。在酶解中，酶制劑與底物的充分接觸是酶解反應(yīng)進行的前提，但是由于纖維素結(jié) 構(gòu)的致密性，酶解過程受到其結(jié)構(gòu)上的機械障礙，因而需要輔助其他手段促進媒介反應(yīng)進 行。目前常用的輔助手段有產(chǎn)物分離、表面活性劑等。由于超聲波的特性，也引起了廣泛 的研究興趣。目前，超聲波促進酶解已是一種新興的方法，通過超聲波的強化傳質(zhì)、空化作用 等，促進酶分子在體系中的擴散，從而酶與底物的接觸，促進酶解的進行。

發(fā)明內(nèi)容
針對植物纖維原料利用率較低的不足，本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)使纖維素酶 解效率增強，為推動纖維素酶解技術(shù)的發(fā)展提供理論依據(jù)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的超聲波輔助纖維素酶解過程的方法，包括如下步 驟
(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用；
(2)超聲波輔助秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、復(fù)合植物水解酶濃度0.5fbg/g、 酶解溫度35-60°C、pH值4. 4-5. 2、超聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng) 液中進行超聲輔助酶解，其中探頭插入深度固定不變；在超聲功率為0-60W下超聲0-40min 后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h ；
(3)酶解后將反應(yīng)液離心分離，得上清液。本發(fā)明將酶學(xué)生物工程技術(shù)與超聲波技術(shù)相結(jié)合，較大的提高秸稈纖維素酶解后 還原糖的轉(zhuǎn)化率。相對于不加超聲波輔助秸稈纖維素酶解的還原糖轉(zhuǎn)化率，最大可以提高 114%。超聲波輔助秸稈纖維素酶解作為一種有效提高酶解后還原糖轉(zhuǎn)化率方法，因其簡 單、安全、方便、快速等優(yōu)點，將會在工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展中得到廣泛的應(yīng)用。
具體實施例方式
本發(fā)明中測定酶解后的還原糖轉(zhuǎn)化率的方法如下結(jié)束酶解后將反應(yīng)液離心分離，上 清液用DNS法測其總還原糖含量。還原糖轉(zhuǎn)化率按下式計算
轉(zhuǎn)化率(%)=(還原糖總量X0. 9X100)/底物中的纖維素及半纖維素總量。本發(fā)明所使用的復(fù)合植物水解酶Viscozyme L (酶活100fbg/g)是產(chǎn)自諾維信公 司，購于無錫市聯(lián)合恒洲化工有限公司，秸稈取自江蘇鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)，CY-5D型超聲促進生長儀，購于寧新芝生物科技股份有限公司。對比例
(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用。(2)秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、溫度50°C、pH值4. 8的條件下進行秸稈 纖維素酶解，酶解時間為4h。(3)最后測定酶解后的還原糖轉(zhuǎn)化率結(jié)束酶解后將反應(yīng)液離心分離，上清液用 DNS法測其總還原糖含量，通過公式計算得還原糖轉(zhuǎn)化率為6. 81%。實施例一
(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用。(2)超聲波輔助秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、酶解溫度50°C、pH值4. 8、超 聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng)液中進行超聲酶解(探頭插入深度固 定不變)。在超聲功率為30W下超聲5min后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h。(3)最后測定酶解后的還原糖轉(zhuǎn)化率結(jié)束酶解后將反應(yīng)液離心分離，上清液用 DNS法測其總還原糖含量。通過公式計算得還原糖轉(zhuǎn)化率為11. 24%，比不加超聲波輔助秸 稈纖維素水解的提高65%。實施例二
(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用。(2)超聲波輔助秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、酶解溫度50°C、pH值4. 8、超 聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng)液中進行超聲酶解(探頭插入深度固 定不變)。在超聲功率為30W下超聲40min后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h。(3)最后測定酶解后的還原糖轉(zhuǎn)化率結(jié)束酶解后將反應(yīng)液離心分離，上清液用 DNS法測其總還原糖含量。通過公式計算得還原糖轉(zhuǎn)化率為12. 19%，比不加超聲波輔助秸 稈纖維素水解的提高79%。實施例三
(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用。(2)超聲波輔助秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、酶解溫度35°C、pH值4. 8、超 聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng)液中進行超聲酶解(探頭插入深度固 定不變)。在超聲功率為30W下超聲IOmin后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h。(3)最后測定酶解后的還原糖轉(zhuǎn)化率結(jié)束酶解后將反應(yīng)液離心分離，上清液用 DNS法測其總還原糖含量。通過公式計算得還原糖轉(zhuǎn)化率為6. 92%，比不加超聲波輔助秸稈 纖維素水解的提高1. 62%。實施例四
(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用。(2)超聲波輔助秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、酶解溫度60°C、pH值4. 8、超 聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng)液中進行超聲酶解(探頭插入深度固 定不變)。在超聲功率為30W下超聲IOmin后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h。(3)最后測定酶解后的還原糖轉(zhuǎn)化率結(jié)束酶解后將反應(yīng)液離心分離，上清液用 DNS法測其總還原糖含量。通過公式計算得還原糖轉(zhuǎn)化率為9. 65%，比不加超聲波輔助秸稈 纖維素水解的提高41.7%。
實施例五
(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用。(2)超聲波輔助秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、酶解溫度50°C、pH值4. 4、超 聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng)液中進行超聲酶解(探頭插入深度固 定不變)。在超聲功率為30W下超聲IOmin后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h。(3)最后測定酶解后的還原糖轉(zhuǎn)化率結(jié)束酶解后將反應(yīng)液離心分離，上清液用 DNS法測其總還原糖含量。通過公式計算得還原糖轉(zhuǎn)化率為8. 45%，比不加超聲波輔助秸稈 纖維素水解的提高24. 1%。實施例六
(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用。(2)超聲波輔助秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、酶解溫度50°C、pH值5. 2、超 聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng)液中進行超聲酶解(探頭插入深度固 定不變)。在超聲功率為30W下超聲IOmin后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h。(3)最后測定酶解后的還原糖轉(zhuǎn)化率結(jié)束酶解后將反應(yīng)液離心分離，上清液用 DNS法測其總還原糖含量。通過公式計算得還原糖轉(zhuǎn)化率為8. 65%，比不加超聲波輔助秸稈 纖維素水解的提高27. 2%。實施例七
(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用。(2)超聲波輔助秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、酶解溫度50°C、pH值4. 8、超 聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng)液中進行超聲酶解(探頭插入深度固 定不變)。在超聲功率為30W下超聲30min后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h。(3)最后測定酶解后的還原糖轉(zhuǎn)化率結(jié)束酶解后將反應(yīng)液離心分離，上清液用 DNS法測其總還原糖含量。通過公式計算得還原糖轉(zhuǎn)化率為16. 46%，比不加超聲波輔助秸 稈纖維素水解的提高142%。
權(quán)利要求
超聲波輔助纖維素酶解過程的方法，包括如下步驟(1)原料制備小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用；(2)超聲波輔助秸稈纖維素水解在底物濃度50g/L、復(fù)合植物水解酶濃度0.5fbg/g、酶解溫度35 60℃、pH值4.4 5.2、超聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng)液中進行超聲輔助酶解，其中探頭插入深度固定不變；在超聲功率為0 60W下超聲0 40min后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h；(3)酶解后將反應(yīng)液離心分離，得上清液。
全文摘要
本發(fā)明超聲波輔助纖維素酶解過程的方法，包括如下步驟小麥秸稈經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎至40目備用；在底物濃度50g/L、復(fù)合植物水解酶濃度0.5fbg/g、酶解溫度35-60℃、pH值4.4-5.2、超聲頻率24kHz的條件下，將超聲反應(yīng)器探頭插入反應(yīng)液中進行超聲輔助酶解，其中探頭插入深度固定不變；在超聲功率為0-60W下超聲0-40min后停止超聲，繼續(xù)酶解，酶解時間為4h；酶解后將反應(yīng)液離心分離，得上清液。本發(fā)明將酶學(xué)生物工程技術(shù)與超聲波技術(shù)相結(jié)合，較大的提高秸稈纖維素酶解后還原糖的轉(zhuǎn)化率。超聲波輔助秸稈纖維素酶解作為一種有效提高酶解后還原糖轉(zhuǎn)化率方法，簡單、安全、方便、快速等優(yōu)點。
文檔編號C12P19/14GK101979642SQ20101052042
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者任曉鋒, 王世清, 王倩倩, 王振斌, 王洋, 馬曉珂, 馬海樂 申請人:江蘇大學(xué)