CN102517355A - 一种联合降解木质纤维素的方法 - Google Patents

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谢君
罗思施
张爱萍
徐晓立
叶广英
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Abstract

本发明公开了一种联合降解木质纤维素的方法。本发明所述方法依次包括稀酸酸解、木质素酸酶解和纤维素酶酶解三个环节。上述方法处理后的木质纤维素降解率为70~90%，而且稀酸酸解及酶解过程所排放的废液对环境无毒无害，木质纤维素降解所得降解液还可用于生产发酵生物质能源。

Description

一种联合降解木质纤维素的方法
技术领域
本发明涉及生物质能源开发与产业化技术领域，具体涉及一种联合降解木质纤维素的方法。
背景技术
    木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，其可再生性和环境友好性使其成为制备生物质能源的理想原料。我国是农业大国，每年有大量生物质废弃物产生，仅农作物秸秆每年产量就达7亿吨。这些生物质资源富含纤维素和半纤维素，若加以合理利用，可以作为生产生物质能源，如燃料乙醇、生物丁醇、生物柴油的原料，创造一定的经济效益。
在木质纤维素结构中，木质素一般以衬质包囊着纤维素和半纤维素，且沉积或填充于纤维素构成的微晶纤维中，其结构复杂、稳定、多样，难以降解，极大地制约了纤维素的转化和利用。木质纤维素的利用关键在于木质素的去除和半纤维素、纤维素的有效降解。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术中存在的上述不足，提供了一种有效的、可以减少环境污染的降解木质纤维素的方法。
本发明上述方法通过以下技术方案予以实现：
一种联合降解木质纤维素的方法，依次包括稀酸酸解、木质素酶酶解和纤维素酶酶解三个环节。
作为一种优选方案，上述方法中，所述木质素酶酶解包括漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶中的一种或几种。
作为一种优选方案，上述方法中，所述木质素酶的用量为50~1000U/g原料，酶解温度为30~60℃，pH为2.0~7.0，酶解时间为24~80h。
作为一种优选方案，上述方法中，所述纤维素酶的用量为5~40U/g原料，酶解温度为40~70℃，pH为3.0~7.0，酶解时间为24~80h。
作为一种优选方案，上述方法中，所述稀酸为稀硫酸溶液，酸浓度为0.1~5%；
所述稀酸酸解的处理温度为100~150℃，处理时间为5~30min。
稀酸酸解是一种有效去除半纤维的方法，该法能降解生物质材料中大部分的半纤维素，提高材料中纤维素的相对含量，并且大大增加了酶液对木质素和纤维素的可及度。木质素酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶，三者对木质素的降解机理及降解效率各不相同。木质素的有效脱除可以显著提高纤维素酶对纤维素的水解效率，从而提高木质纤维素的利用率。
稀酸酸解和酶解法有别于传统的化学处理法，极大地减少处理过程中对环境的污染，是生物质能源开发的首选方法。本发明结合稀酸酸解和酶解的方法，对木质纤维素材料进行分步处理，依次降解半纤维素、木质素和纤维素，提高纤维素的降解率。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1. 针对木质纤维素的结构特点，采用稀酸酸解和酶解相结合的方式，确保高木质纤维素降解率。
2．采用本发明所涉及的一种联合降解木质纤维素的方法处理的木质纤维素，其降解液糖含量高，可用于发酵生产生物质能源。
3. 稀酸酸解联合酶解的方式降解木质纤维素，清洁、环保，具有环境友好性。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
实施例
1. 称取20~80目的甘蔗渣，按固液比1:20加入酸浓度为1%的稀硫酸溶液，117℃高温处理20分钟，分别收集滤液与甘蔗渣。
2. 收集的甘蔗渣按200 U/g原料的比例，加入木质素酶，于pH 4.0，40℃的条件下处理72小时，收集甘蔗渣。
3. 收集的甘蔗渣按15 U/g原料的比例，加入纤维素酶，于pH4.8，50℃的条件下处理72小时，收集滤液。
4. 经过上述处理甘蔗渣半纤维降解率为98%，木质素去除率38%，纤维素降解率为76%。
5. 将收集的滤液合并，经过脱毒处理，即可用于生产生物质能源。
6．处理过程废液可直接排放。

Claims (7)

1.一种联合降解木质纤维素的方法，其特征在于所述方法依次包括稀酸酸解、木质素酶酶解和纤维素酶酶解三个环节。
2.根据权利要求1所述的联合降解木质纤维素的方法，其特征在于所述木质素酶酶解包括漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的联合降解木质纤维素的方法，其特征在于所述木质素酶的用量为50~1000U/g原料，酶解温度为30~60℃，pH为2.0~7.0，酶解时间为24~80h。
4.根据权利要求1所述的联合降解木质纤维素的方法，其特征在于所述纤维素酶的用量为5~40U/g原料，酶解温度为40~70℃，pH为3.0~7.0，酶解时间为24~80h。
5.根据权利要求1所述的联合降解木质纤维素的方法，其特征在于所述稀酸为稀硫酸、稀盐酸中的一种或两种的混合酸。
6.根据权利要求5所述的联合降解木质纤维素的方法，其特征在于所述稀酸为稀硫酸溶液，酸浓度为0.1~5%。
7.根据权利要求6所述的联合降解木质纤维素的方法，其特征在于所述稀酸酸解的处理温度为100~150℃，处理时间为5~30min。
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