CN105734095A - 一种提高纤维素酶解的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高纤维素酶解的方法。该方法是按照如下方法进行的：(1)将1?十六烷基吡啶氯盐和1，2?丙二醇加入到一定pH的柠檬酸?柠檬酸钠缓冲液中；(2)往步骤(1)的溶液中加入纤维素酶；(3)将纤维素加入到步骤(2)溶液中，在40～60℃温度下反应24～72小时，获得含还原性糖的水解液。本发明提供的提高纤维素酶解的方法，首次提出利用1?十六烷基吡啶氯盐这种离子液型阳离子表面活性剂和1，2?丙二醇提高纤维素酶解的方法，还原糖含量高，生产过程简单，无环境污染，是有利于提高纤维素酶解效果的安全生产工艺。

Description

一种提高纤维素酶解的方法
技术领域
本发明属于纤维素酶解领域，具体涉及一种以1-十六烷基吡啶氯盐和1，2-丙二醇为酶解助剂，提高纤维素酶解的方法。
背景技术
纤维素是自然界含量最丰富的生物质之一，占全球生物质总量的50％，包括农林业废弃物、废纸、能源作物等，而目前大部分未利用而丢弃，其中碳水化合物含量高达75％，可以作为可发酵糖的重要来源生产液体燃料和其他化学品。因此利用纤维素生物质为原料，转化为可代替化石能源的生物质能源，是缓解能源危机与环境污染的有效途径之一，而且在发展生物燃料的同时又不会危及世界的粮食安全，具有良好的发展前景，木质纤维素的降解和转化方法的研究已成为当今科技界的一大研究热点。
纤维素分子通过氢键连接在一起形成一定的晶体结构，常温下性质稳定而不发生水解，需要酶解、酸解或热解的方式进行水解，但酸解法存在着腐蚀、酸难以回收以及抑制发酵等弊端.热解法需要去除纤维素热解液中抑制微生物生长和发酵的物质，提高了对技术的要求且增加了运行成本。酶法是在较低温下利用高度专一的纤维素酶对纤维素进行水解，通过酶将固体纤维转变为可溶性糖，从环保的角度出发，纤维素酶解作用是木质纤维素被彻底降解而不会对环境造成污染的一条有效途径，并且酶解反应具有糖损耗低、副产物少、条件温和等特点，因此备受关注，是目前采用较多的一种方法。然而高的纤维素转化率要求较高的酶负荷，使得生产过程不够经济。
提高纤维素酶解的方法有：一是对原料预处理，如酸、碱、高温、蒸汽爆破等预处理来降低木质纤维素中半纤维素和木质素对水解的影响，但预处理后的木质纤维素中仍然存在木质素，其对纤维素酶的无效吸附会导致纤维素酶解效率降低；二是选择高活性的纤维素复合酶和水解条件，但成本加大；三是在酶解体系中加入可促进酶解的助剂，如国内外众多研究学者常用的PEG和Tween非离子表面活性剂，其能够提高木质纤维素酶解效果，降低木质素对酶的无效吸附，从而可以减少酶用量。这种在不改变反应条件下，建立具有高效和高选择性的绿色化技术和方法是未来纤维素水解研究发展的重要方向。
发明内容
针对目前酶解工艺所存在的纤维素酶解效率低和可发酵糖浓度低的问题，本发明的目的在于提供了一种以1-十六烷基吡啶氯盐和1，2-丙二醇为酶解助剂来提高纤维素酶解的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种提高纤维素酶解的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将1-十六烷基吡啶氯盐和1，2-丙二醇加入到一定pH的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中；
(2)往步骤(1)的溶液中加入纤维素酶；
(3)将纤维素加入到步骤(2)溶液中，在40～60℃温度下反应24～72小时，获得含还原性糖的水解液。
上述步骤中，1-十六烷基吡啶氯盐为3～10质量份，1，2-丙二醇为1～3质量份，柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液为72～93质量份，其pH为4～6.5，纤维素酶为3～30FPU/g，纤维素为4～15质量份，纤维素可以为纯纤维素或木质纤维素。
本发明所提供的提高纤维素酶解的方法，具有如下的优点及效果：(1)本发明首次提出了利用1-十六烷基吡啶氯盐这种离子液型阳离子表面活性剂和1，2-丙二醇提高纤维素酶解的方法，扩大了表面活性剂酶解应用的品种，并得到比在同等条件下使用PEG和Tween非离子表面活性剂高15～35％的还原糖含量，比未加任何助剂的对照样还原糖含量提高25～50％，效果非常明显。(2)本发明酶解助剂1-十六烷基吡啶氯盐和1，2-丙二醇使用量小，不引入泡沫，整个生产过程简单，不会对环境造成污染，是有利于提高纤维素酶解效果的安全生产工艺。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作出进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
将4质量份1-十六烷基吡啶氯盐和1质量份1，2-丙二醇加入到90质量份pH为5的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中，然后加入8FPU/g纤维素酶，充分搅拌均匀后加入5质量份纤维素，在50℃温度下反应45小时，获得含55.4％的还原性糖水解液。
实施例2
将6质量份1-十六烷基吡啶氯盐和2质量份1，2-丙二醇加入到86质量份pH为5.5的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中，然后加入9FPU/g纤维素酶，充分搅拌均匀后加入6质量份纤维素，在50℃温度下反应50小时，获得含65.3％的还原性糖水解液。
实施例3
将8质量份1-十六烷基吡啶氯盐和3质量份1，2-丙二醇加入到83质量份pH为5.3的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中，然后加入10FPU/g纤维素酶，充分搅拌均匀后加入6质量份纤维素，在50℃温度下反应55小时，获得含70.5％的还原性糖水解液。
实施例4
将8质量份1-十六烷基吡啶氯盐和3质量份1，2-丙二醇加入到82质量份pH为5.2的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中，然后加入8FPU/g纤维素酶，充分搅拌均匀后加入7质量份纤维素，在55℃温度下反应55小时，获得含81.2％的还原性糖水解液。
实施例5
将9质量份1-十六烷基吡啶氯盐和3质量份1，2-丙二醇加入到80质量份pH为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中，然后加入12FPU/g纤维素酶，充分搅拌均匀后加入8质量份纤维素，在55℃温度下反应60小时，获得含82.3％的还原性糖水解液。
实施例6
将7质量份1-十六烷基吡啶氯盐和2质量份1，2-丙二醇加入到83质量份pH为5.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中，然后加入8FPU/g纤维素酶，充分搅拌均匀后加入8质量份纤维素，在50℃温度下反应55小时，获得含76.2％的还原性糖水解液。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他在本发明基础上作的组合、修饰，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种提高纤维素酶解的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将1-十六烷基吡啶氯盐和1，2-丙二醇加入到一定pH的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中；
(2)往步骤(1)的溶液中加入纤维素酶；
(3)将纤维素加入到步骤(2)溶液中，在40～60℃温度下反应24～72小时，获得含还原性糖的水解液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于1-十六烷基吡啶氯盐为3～10质量份。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液为72～93质量份，其pH为4～6.5。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于纤维素酶为3～30FPU/g。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于纤维素为4～15质量份。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于纤维素可以为纯纤维素或木质纤维素。
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