CN111349671A - 一种通过组合预处理促进木屑酶解的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过组合预处理促进木屑酶解的方法，包括以下步骤：使用酸性水溶液对木屑进行酸预处理，所述酸性水溶液中添加碳正离子清除剂；酸预处理结束后固液分离得到酸性预处理滤渣；使用碱性水溶液对酸性预处理滤渣进行碱预处理，所述碱性水溶液中添加聚乙二醇缩水甘油醚；碱预处理结束后固液分离得到富含纤维素的物料；使用纤维素酶酶解富含纤维素的物料，得到葡萄糖。与单独采用(2‑萘酚辅助)稀硫酸预处理、或单独采用(聚乙二醇缩水甘油醚辅助)碱预处理落叶松木屑的酶解得率相比，本发明的组合预处理使得酶水解得率由20％提高至90％以上。

Description

一种通过组合预处理促进木屑酶解的方法

技术领域

本发明涉及木屑预处理及酶解，具体涉及一种通过组合预处理促进木屑酶解的方法。

背景技术

随着人类社会对化石资源需求的日益增长和过度开采，地球上化石资源不可避免地面临着枯竭殆尽的命运。木质纤维原料是地球上最为丰富的可再生资源，它通过植物的光合作用将太阳能捕捉并以聚合物的形式储存起来。利用工业生物技术将木质纤维原料转化为可替代能源及化学品等是缓解化石资源短缺的重要途径之一。木质纤维原料主要包括阔叶材、针叶材、能源作物、农作物秸秆、农林废弃物以及城市纤维垃圾等。落叶松为松科落叶松属的落叶乔木，是我国东北、内蒙古林区以及华北、西南的高山针叶林的主要森林组成树种，是东北地区主要三大针叶用材林树种之一。落叶松作为我国重要的经济树种，目前已形成从育种、培育、加工利用和家具生产的完整产业链，每年因其木材加工产生大量落叶松木屑。然而，目前这些落叶松木屑利用率较低，主要用于木材加工工业，少部分用于制作医用或食用的落叶松阿拉伯半乳聚糖等。因此，在能源制约及环境污染的大背景下，以落叶松木屑为原料，通过工业生物技术将其转化为能源或化学品，从而提高落叶松木屑利用率，具有重要的实际意义。

落叶松木屑中的纤维素在纤维素酶催化下可降解成单糖，继而被不同微生物发酵成各种能源或化学品。然而，与其它木质纤维原料一样，落叶松木屑中纤维素、半纤维素和木质素形成致密的结构，不利于纤维素酶对纤维素的降解作用。因此，木质纤维原料在进行纤维素酶水解前必须进行预处理，从而破坏木质纤维素的致密结构，以达到提高酶水解效率的目的。常用的预处理方法有稀酸预处理、蒸汽爆破预处理、碱法预处理、水热预处理等。在稀酸预处理过程中，原料中半纤维素大量水解，使得纤维素可及性提高，大大增强了原料纤维素酶水解性能。碱法处理则有效断裂酯键或醚键，从而有利于木质素的溶出。然而，不同种类木质纤维原料的结构差异性导致同样的预处理方法往往呈现出不同的预处理效果。前期研究结果表明，采用常规的稀酸法处理草本原料，如玉米秸秆，可实现预处理玉米秸秆的高效纤维素酶水解。然而，针对于木本原料，尤其是针叶材原料，即使采用高强度的稀酸预处理条件，其稀酸预处理落叶松木屑的纤维素酶水解得率仍处于极低水平。有文献报道表明，随着酸性预处理强度的升高，酸性预处理针叶材的纤维素酶水解得率反而下降。这是由于针叶材木质素易在酸性条件下发生缩聚反应，所形成的缩聚型木质素更易导致纤维素酶的失活变性，从而进一步抑制纤维素酶水解的进行。同样，前期研究结果表明，聚乙二醇二缩水甘油醚辅助低温碱处理玉米秸秆，使得玉米秸秆木质素在碱预处理过程中实现木质素原位接枝修饰，从而降低木质素疏水性，缓解木质素对纤维素酶的无效吸附，显著提高纤维素酶水解得率。然而，对于落叶松木屑，聚乙二醇二缩水甘油醚辅助的低温碱处理无法破除致密结构。如果提高预处理温度或预处理碱用量，则往往使得木本原料中纤维素或半纤维素的回收率显著下降。因此，为提高落叶松木屑的纤维素酶水解性能，建立落叶松木屑的高效预处理策略成为亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：为了解决现有木屑预处理效果差、酶解得率低的问题，本发明提供了一种通过组合预处理促进木屑酶解的方法。

技术方案：本发明所述一种通过组合预处理促进木屑酶解的方法，包括以下步骤：

(1)使用酸性水溶液对木屑进行酸预处理，所述酸性水溶液中添加碳正离子清除剂；酸预处理结束后固液分离得到酸性预处理滤渣；

(2)使用碱性水溶液对步骤(1)得到的滤渣进行碱预处理，所述碱性水溶液中添加聚乙二醇缩水甘油醚；碱预处理结束后固液分离得到富含纤维素的物料；

(3)使用纤维素酶酶解步骤(2)得到的富含纤维素的物料，得到葡萄糖。

优选地，所述木屑为落叶松木屑。

步骤(1)中，所述酸性水溶液为质量浓度为0.1％-2％的稀硫酸水溶液或稀盐酸水溶液、或体积浓度为1％-10％的有机酸水溶液，所述木屑和酸性水溶液的固液比为1g:5-20mL(固液比按木屑绝干重计，木屑含水量低，所含水分不计入酸性水溶液中)，所述酸预处理的条件如下：120℃-200℃处理0.4h-1.0h，木屑质量按木屑绝干重计；优选地，所述有机酸水溶液为甲酸水溶液、乙酸水溶液或柠檬酸水溶液。更优选地，所述酸性水溶液为质量浓度为0.2％的稀硫酸水溶液。

步骤(1)中，所述碳正离子清除剂为2-萘酚、2-萘酚衍生物、4-羟基苯甲酸、紫丁香酸、香草酸中的任意一种或几种的组合；所述碳正离子清除剂的质量为所述木屑质量的1％-8％，优选为2％-4％，更优选为4％；木屑质量按绝干重计。优选地，所述2-萘酚衍生物为2-萘酚磺酸盐，更优选地，所述碳正离子清除剂为2-萘酚。碳正离子清除剂在本发明中的作用是木质素阻聚剂。优选将滤渣经水洗、过滤后用于后续的碱处理。

步骤(2)中，所述碱性水溶液为10g/L-50g/L的氢氧化钠水溶液，所述滤渣和氢氧化钠水溶液的固液比为1g:5-20mL(固液比按滤渣绝干重计，滤渣所含水分计入氢氧化钠水溶液中，用于计算氢氧化钠水溶液的浓度和体积)，所述碱预处理的条件如下：60℃-90℃处理1h-4h，滤渣质量按滤渣绝干重计。优选地，所述氢氧化钠水溶液的浓度为30g/L-50g/L，更优选地，所述氢氧化钠水溶液的浓度为30g/L。

步骤(2)中，所述聚乙二醇缩水甘油醚为聚乙二醇单缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚中的任意一种或两种的组合，所述聚乙二醇缩水甘油醚的质量为所述滤渣质量的5％-30％，优选为20％-30％，滤渣质量按绝干重计。优选地，所述聚乙二醇缩水甘油醚为聚乙二醇二缩水甘油醚。优选将富含纤维素的物料经水洗、过滤，洗去残余的碱液、溶出的木质素及糖分。

步骤(3)中，酶解体系包括如下组分：纤维素酶、步骤(2)得到的富含纤维素的物料、柠檬酸缓冲液和水，纤维素酶酶解纤维素得到葡萄糖；其中富含纤维素的物料中的水分计入酶解体系。所述酶解体系中纤维素的浓度为10g/L-100g/L，纤维素酶的用量为10FPU-60FPU/g纤维素；所述酶解体系在45℃-55℃，pH 4.0-6.0条件下酶解48h-72h。其中纤维素酶的酶活定义如下：一个滤纸酶活力的国际单位(FPU)等于在标准反应条件下每分钟生成1μmol葡萄糖量的酶量。

有益效果：与现有技术相比，本发明基于木质素原位修饰的落叶松木屑高效组合预处理方法。在稀酸预处理过程中，通过2-萘酚对木质素原位修饰有效阻遏了木质素的缩聚反应，在提高后续碱处理过程中木质素脱除率的同时，进一步增加了木质素的游离酚羟基，为后续聚乙二醇缩水甘油醚的接枝修饰提供了更多的反应位点。在后续的碱处理过程中，聚乙二醇缩水甘油醚对木质素的接枝修饰有效减弱了酶水解过程中木质素对纤维素酶的非特异性吸附，有利于促进纤维素酶水解的进行。试验结果表明，与单独采用(2-萘酚辅助)稀硫酸预处理、或单独采用(聚乙二醇缩水甘油醚辅助)碱预处理落叶松木屑的酶解得率相比，本发明的组合预处理使得酶水解得率由20％提高至90％以上。

附图说明

图1为组合处理落叶松木屑酶水解72h后酶蛋白吸附率结果图。

具体实施方式

以下实施例中，葡萄糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖浓度采用高效液相色谱法(HPLC)测定。色谱条件如下：色谱仪：Agillent1200高效液相色谱仪；色谱柱：Bio-Rad AminexHPX-87P；流动相：去离子水，流速：0.6mL/min；柱温：80℃；检测器：示差折光检测器；进样量：10μL。外标法测定。

实施例中，2-萘酚用量以落叶松木屑绝干重计，以2-萘酚用量4％(g/g)为例，指预处理100g绝干落叶松木屑，2-萘酚用量为4g。聚乙二醇二缩水甘油醚用量以稀硫酸处理落叶松木屑绝干重计，以聚乙二醇二缩水甘油醚用量20％(g/g)为例，指预处理100g绝干稀酸处理落叶松木屑，聚乙二醇二缩水甘油醚用量为20g，聚乙二醇二缩水甘油醚分子量为500。

实施例1

一种基于木质素原位修饰的落叶松木屑高效组合预处理方法，步骤如下：

(1)称取绝干重为80g落叶松木屑，用0.2％(w/w)稀硫酸水溶液，添加4％(g/g)2-萘酚，于固液比1:10(g/mL，下同)，180℃下处理1h。

(2)稀硫酸处理结束后，进行固液分离；其产生的固体残渣经水洗、过滤后得到稀硫酸处理落叶松木屑，其主要成分分析见表1。

(3)称取绝干重为20g上述稀硫酸处理落叶松木屑，用10g/L-50g/L氢氧化钠水溶液，聚乙二醇二缩水甘油醚用量20％(g/g)，固液比1:10g/mL，90℃下共处理3h。

其中，聚乙二醇二缩水甘油醚质量按稀硫酸处理落叶松木屑绝干重计。

(4)组合处理结束后，物料经水洗及过滤收集。基于木质素原位修饰的组合处理落叶松木屑主要成分分析见表2。

(5)分别称取纤维素绝干重为1.00g的上述组合处理落叶松木屑于250mL水解瓶中，在每个水解瓶中加入1mol/L柠檬酸缓冲液2.5mL、酶用量为60FPU/g纤维素的纤维素酶和适量蒸馏水，使酶解体系中水分总体积为50mL，用玻棒将反应体系充分混匀后盖上盖子，于150rpm、pH 4.8、50℃的恒温摇床中酶解72h。

酶解结束后，分别将水解物用离心机于10000rpm条件下离心5min，取上清液测定其中的葡萄糖浓度，并计算酶水解得率，数据取双平行试验平均值，酶解得率见表2。其中，纤维素酶解得率(％)＝(水解液中葡萄糖浓度g/L×0.9)×0.05÷(底物绝干重g×葡聚糖含量)×100％。式中：0.9为葡萄糖与纤维素的转换系数；0.05为水解液体积，L。

2-萘酚辅助稀硫酸处理落叶松木屑主要成分分析见表1。

表1 2-萘酚辅助稀硫酸处理落叶松木屑主要成分分析

表1结果表明，2-萘酚辅助稀硫酸处理使得落叶松木屑中半纤维素水解为单糖及可溶性低聚糖，半纤维素含量显著下降，而纤维素和木质素含量显著升高。

基于木质素原位修饰的组合处理落叶松木屑主要成分分析以及酶解得率见表2。

表2基于木质素原位修饰的组合处理落叶松木屑的主要成分分析及酶解得率

表2结果表明，在相同聚乙二醇二缩水甘油醚用量下(20％，g/g)，随着预处理碱用量的增加，组合处理落叶松木屑中纤维素含量逐渐增加，半纤维素几乎完全去除，而木质素含量逐渐降低，同时纤维素酶解得率由44.76％显著提高至91.42％。

实施例2

一种基于木质素原位修饰的落叶松木屑高效组合预处理方法，步骤如下：

(1)称取绝干重为80g落叶松木屑，用0.2％(w/w)稀硫酸水溶液，添加4％(g/g)2-萘酚，于固液比1:10(g/mL，下同)，180℃下处理1h。

(2)稀硫酸处理结束后，进行固液分离；其产生的固体残渣经水洗、过滤后得到稀硫酸处理落叶松木屑，其主要成分分析见表1。

(3)称取绝干重为20g上述稀硫酸处理落叶松木屑，用30g/L氢氧化钠水溶液，聚乙二醇二缩水甘油醚用量5％-30％(g/g)，固液比1:10g/mL，90℃下共处理3h。

(4)组合处理结束后，物料经水洗及过滤收集。基于木质素原位修饰的组合处理落叶松木屑主要成分分析见表3。

(5)分别称取纤维素绝干重为1.00g的上述组合处理落叶松木屑于250mL水解瓶中，在每个水解瓶中加入1mol/L柠檬酸缓冲液2.5mL、酶用量为60FPU/g纤维素的纤维素酶和适量蒸馏水，使酶解体系中水分总体积为50mL，用玻棒将反应体系充分混匀后盖上盖子，于150rpm、pH 4.8、50℃的恒温摇床中酶解72h。

酶解结束后，分别将水解物用离心机于10000rpm条件下离心5min，取上清液测定其中的葡萄糖浓度，并计算酶水解得率，数据取双平行试验平均值，酶解得率见表3。其中，纤维素酶解得率(％)＝(水解液中葡萄糖浓度g/L×0.9)×0.05÷(底物绝干重g×葡聚糖含量)×100％。式中：0.9为葡萄糖与纤维素的转换系数；0.05为水解液体积，L。

基于木质素原位修饰的组合处理落叶松木屑主要成分分析以及酶解得率见表3。

表3基于木质素原位修饰的组合处理落叶松木屑的主要成分分析及酶解得率

从表3结果表明，在相同碱浓度下(30g/L氢氧化钠)，随着聚乙二醇二缩水甘油醚用量的增加，预处理落叶松木质素含量逐渐增加，这是由于聚乙二醇二缩水甘油醚成功接枝于木质素上；与此同时，预处理物料酶解得率逐渐升高。当聚乙二醇二缩水甘油醚用量超过20％时，酶解得率的升高趋势趋于平缓。

实施例3

一种基于木质素原位修饰的落叶松木屑高效组合预处理方法，纤维素酶吸附情况试验，具体步骤如下：

(1)称取绝干重为80g落叶松木屑，用0.2％(w/w)稀硫酸水溶液，添加4％(g/g)2-萘酚，于固液比1:10(g/mL，下同)，180℃下处理1h。

(2)稀硫酸处理结束后，进行固液分离；其产生的固体残渣经水洗、过滤后得到稀硫酸处理落叶松木屑，其主要成分分析见表1。

(3)称取绝干重为20g上述稀硫酸处理落叶松木屑，用30g/L氢氧化钠水溶液，聚乙二醇二缩水甘油醚用量5％-30％(g/g)，固液比1:10g/mL，90℃下共处理3h。

(4)组合处理结束后，物料经水洗及过滤收集，用于纤维素酶解操作。

(5)分别称取纤维素绝干重为1.00g的上述组合处理落叶松木屑于250mL水解瓶中，在每个水解瓶中加入1mol/L柠檬酸缓冲液2.5mL、酶用量为60FPU/g纤维素的纤维素酶和适量蒸馏水，使酶解体系中水分总体积为50mL，用玻棒将反应体系充分混匀后盖上盖子，于150rpm、pH 4.8、50℃的恒温摇床中酶解72h。

(6)酶解72h后，分别将水解物用离心机于10000rpm条件下离心5min，取上清液测定其中游离酶蛋白的浓度，并计算相对酶蛋白含量，数据取双平行试验平均值。其中，酶蛋白吸附率(％)＝(酶解体系中添加的总酶蛋白浓度g/L-上清液中酶蛋白浓度g/L)÷(酶解体系中添加的总酶蛋白浓度g/L)×100％。

以与组合处理中未添加聚乙二醇二缩水甘油醚为对照，进行同步试验。结果如图1所示，在未添加聚乙二醇二缩水甘油醚组合处理的落叶松酶解对照试验中，酶解72h后组合处理杨木木屑对纤维素酶吸附量达总酶蛋白含量的97.6％。然而，在试验样的酶解试验中，随着聚乙二醇二缩水甘油醚添加量增加，酶解72h后组合处理杨木木屑对纤维素酶的吸附率逐渐降低。当聚乙二醇二缩水甘油醚添加量为30％时，其72h酶蛋白吸附率下降至67.8％，远低于对照组。说明添加聚乙二醇二缩水甘油醚辅助组合处理落叶松降低了物料对纤维素酶的非特异性吸附。

实施例4

一种基于木质素原位修饰的落叶松木屑高效组合预处理方法，木质素酚羟基含量测定，具体步骤如下：

(1)称取绝干重为80g落叶松木屑，用0.2％(w/w)稀硫酸水溶液，于固液比1:10(g/mL，下同)，180℃下处理1h；稀硫酸处理结束后，进行固液分离，分别收集处理液和处理固体残渣；固体残渣经水洗、过滤后待用，计做物料1。

(2)称取绝干重为80g落叶松木屑，用0.2％(w/w)稀硫酸水溶液，添加4％(g/g)2-萘酚，于固液比1:10(g/mL，下同)，180℃下处理1h；稀硫酸处理结束后，进行固液分离，分别收集处理液和处理固体残渣；固体残渣经水洗、过滤后待用，计做物料2。

(3)称取绝干重为20g上述稀硫酸处理落叶松木屑(物料1)，用30g/L氢氧化钠水溶液，聚乙二醇二缩水甘油醚用量20％(g/g)，固液比1:10g/mL，90℃下共处理3h；未添加2-萘酚的组合处理结束后，物料经水洗及过滤收集，计做物料3。

(4)称取绝干重为20g上述2-萘酚辅助的稀硫酸处理落叶松木屑(物料2)，用30g/L氢氧化钠水溶液，聚乙二醇二缩水甘油醚用量20％(g/g)，固液比1:10g/mL，90℃下共处理3h；组合处理结束后，物料经水洗及过滤收集，计做物料4。

(5)取上述物料1-4，干燥处理后，于球磨机中进行球磨处理，球磨速度为600rpm，有效球磨时间为6h。

(6)取上述球磨木粉于二氧六环/水(96:4，v/v)溶剂中进行木质素提取，固液比为1:10，提取所得木质素为磨木木质素。

(7)采用³¹P核磁共振技术分析上述4种磨木木质素的酚羟基含量，结果如表4所示。

表4四种预处理落叶松木屑中木质素酚羟基含量(mmol/g)

	物料1	物料2	物料3	物料4
					缩合型酚羟基含量	0.66	0.57	0.68	0.62
非缩合型酚羟基含量	1.58	1.81	1.02	0.94
					总酚羟基含量	2.24	2.38	1.70	1.56

从表4结果表明，在采用2-萘酚辅助稀硫酸处理落叶松(物料2)中，其木质素的缩合型酚羟基含量(0.57mmol/g)低于单独采用稀硫酸处理落叶松(物料1)，说明添加2-萘酚可有效抑制木质素的缩聚反应。此外，由于2-萘酚的修饰作用，2-萘酚辅助稀硫酸处理落叶松(物料2)中木质素的总酚羟基含量(2.38mmol/g)显著高于单独采用稀硫酸处理落叶松(物料1)，这为后续聚乙二醇缩水甘油醚的接枝修饰提供了更多的反应位点。此外，基于高效组合预处理落叶松木屑(物料3和物料4)中木质素的总酚羟基含量均显著低于(物料1和物料2)，进一步说明聚乙二醇二缩水甘油醚成功的接枝于木质素酚羟基上。并且，物料4中木质素的总酚羟基含量下降更为显著，证实了2-萘酚修饰可促进后续的聚乙二醇缩水甘油醚的接枝修饰。

实施例5

方法同实施例1，不同的地方如下：

步骤(1)中酸性水溶液为体积浓度为10％醋酸水溶液，碳正离子清除剂为4-羟基苯甲酸，添加1％(g/g)；落叶松木屑和醋酸水溶液的固液比为1:5(g/mL)，200℃处理0.4h；

步骤(3)中滤渣和氢氧化钠水溶液的固液比为1:5(g/mL)，添加的为聚乙二醇单缩水甘油醚，60℃处理4h；

步骤(5)中称取纤维素绝干重为5.00g的组合落叶松木屑，纤维素酶的用量为60FPU/g纤维素，55℃酶解48h。

实施例6

方法同实施例1，不同的地方如下：

步骤(1)中硫酸水溶液的浓度为2％(w/w)，碳正离子清除剂为2-萘酚磺酸盐，添加8％(g/g)；落叶松木屑和硫酸水溶液的固液比为1:20(g/mL)，120℃处理1h；

步骤(3)中滤渣和氢氧化钠水溶液的固液比为1:20(g/mL)，90℃处理1h；

步骤(5)中称取纤维素绝干重为0.5g的组合落叶松木屑，纤维素酶的用量为10FPU/g纤维素，45℃酶解48h。

对比例1

一种落叶松木屑稀硫酸处理方法，即单独采用稀硫酸对落叶松木屑进行预处理，不进行碱处理，步骤同实施例2中的步骤(1)、(2)和(5)，步骤(1)中不添加2-萘酚辅助处理，不包括步骤(3)和(4)。其中，步骤(2)得到的稀硫酸处理落叶松木屑的主要成分分析和酶解得率见表5。

表5稀硫酸处理落叶松木屑的主要成分分析及酶解得率

表5结果表明，单独采用稀硫酸处理落叶松木屑，其酶解得率仅为25.74％，远低于实施例1和实施例2中基于木质素原位修饰的落叶松木屑高效组合预处理落叶松木屑酶解得率。

对比例2

一种落叶松木屑2-萘酚辅助稀硫酸处理方法，即单独采用2-萘酚辅助稀硫酸对落叶松木屑进行预处理，不进行碱处理，步骤同实施例2中的步骤(1)、(2)和(5)，不包括步骤(3)和(4)。其中，步骤(2)得到的2-萘酚辅助稀硫酸处理落叶松木屑的主要成分分析和酶解得率见表6。

表6硫酸加2-萘酚处理落叶松木屑的主要成分分析及酶解得率

表5结果表明，单独采用2-萘酚辅助稀硫酸处理落叶松木屑，其酶解得率仅为30.36％，远低于实施例1和实施例2中基于木质素原位修饰的落叶松木屑高效组合预处理落叶松木屑酶解得率。

对比例3

一种落叶松木屑的高效组合预处理方法，步骤同实施例1，其中步骤(1)改为不添加2-萘酚辅助处理，且在步骤(3)碱处理时不添加聚乙二醇二缩水甘油醚，未添加2-萘酚及聚乙二醇二缩水甘油醚辅助组合处理落叶松木屑的主要成分分析、木质素脱除率和酶解结果见表7。

表7未添加2-萘酚及聚乙二醇二缩水甘油醚辅助组合处理落叶松木屑的主要成分分析、木质素脱除率及酶解得率

表7结果表明，与实施例1的结果相比，在相同碱用量下，实施例1中木质素含量(表2)均高于本对比例中木质素含量，这是聚乙二醇二缩水甘油醚接枝修饰木质素的结果。另外，在相同碱浓度处理条件下，本对比例的酶解得率均低于实施例1的酶解得率，在处理碱浓度为30g/L氢氧化钠时，实施例1的酶解得率为88.91％(表2)，为本对比例的酶解得率(29.50％)的3.01倍。

对比例4

一种落叶松木屑的高效组合预处理方法，步骤同实施例1，但在碱处理时不添加聚乙二醇二缩水甘油醚，未添加聚乙二醇二缩水甘油醚辅助组合处理落叶松木屑的主要成分分析、木质素脱除率和酶解结果见表8。

表8未添加聚乙二醇二缩水甘油醚辅助组合处理落叶松木屑的主要成分分析、木质素脱除率及酶解得率

表8结果表明，与实施例1的结果相比，在相同碱用量下，实施例1中木质素含量(表2)均高于本对比例中木质素含量。这是聚乙二醇二缩水甘油醚接枝修饰木质素的结果。另外，在相同碱浓度处理条件下，本实施例的木质素脱除率显著高于对比例3，这是由于在酸处理过程中，添加2-萘酚有效缓解了木质素的缩聚反应，从而促进了后续碱处理的木质素脱除率。同时，本对比例的酶解得率均低于实施例1的酶解得率，在处理碱浓度为30g/L氢氧化钠时，实施例1的酶解得率为88.91％(表2)，为本对比例的酶解得率(32.21％)的2.76倍。

对比例5

一种落叶松木屑的高效组合预处理方法，步骤同实施例1，其中步骤(1)改为不添加2-萘酚辅助处理，未添加2-萘酚辅助组合处理落叶松木屑的主要成分分析和酶解结果见表9。

表9未添加2-萘酚辅助组合处理落叶松木屑的主要成分分析及酶解得率

表9结果表明，与实施例1的结果相比，在相同碱用量下，实施例1中酸不溶木质素含量(表2)均高于本实施例中酸不溶木质素含量，这是聚乙二醇二缩水甘油醚接枝修饰木质素的结果。另外，在相同碱浓度处理条件下，本对比例的酶解得率均低于实施例1的酶解得率，在处理碱浓度为30g/L氢氧化钠时，实施例1的酶解得率为88.91％(表2)，比本实施例的酶解得率(53.08％)提高了68％。

Claims (10)

1.一种通过组合预处理促进木屑酶解的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用酸性水溶液对木屑进行酸预处理，所述酸性水溶液中添加碳正离子清除剂；酸预处理结束后固液分离得到酸性预处理滤渣；

(2)使用碱性水溶液对步骤(1)得到的滤渣进行碱预处理，所述碱性水溶液中添加聚乙二醇缩水甘油醚；碱预处理结束后固液分离得到富含纤维素的物料；

(3)使用纤维素酶酶解步骤(2)得到的富含纤维素的物料，得到葡萄糖。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述木屑为落叶松木屑。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述酸性水溶液为质量浓度为0.1％-2％的稀硫酸水溶液或稀盐酸水溶液、或体积浓度为1％-10％的有机酸水溶液，所述木屑和酸性水溶液的固液比为1g:5-20mL，所述酸预处理的条件如下：120℃-200℃处理0.4h-1.0h，木屑质量按木屑绝干重计。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳正离子清除剂为2-萘酚、2-萘酚衍生物、4-羟基苯甲酸、紫丁香酸、香草酸中的任意一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳正离子清除剂的质量为所述木屑质量的1％-8％，木屑质量按绝干重计。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述碱性水溶液为10g/L-50g/L的氢氧化钠水溶液，所述滤渣和氢氧化钠水溶液的固液比为1g:5-20mL，所述碱预处理的条件如下：60℃-90℃处理1h-4h，滤渣质量按滤渣绝干重计。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述聚乙二醇缩水甘油醚为聚乙二醇单缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚中的任意一种或两种的组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述聚乙二醇缩水甘油醚的质量为所述滤渣质量的5％-30％，滤渣质量按绝干重计。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中酶解体系包括如下组分：纤维素酶、步骤(2)得到的富含纤维素的物料、柠檬酸缓冲液和水，纤维素酶酶解纤维素得到葡萄糖。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述酶解体系中纤维素的浓度为10g/L-100g/L，纤维素酶的用量为10FPU-60FPU/g纤维素；所述酶解体系在45℃-55℃，pH 4.0-6.0条件下酶解48h-72h。

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