用NaOH和BSA辅助芬顿预处理提高竹材酶解糖化效率的方法技术

本发明专利技术公开了用NaOH和BSA辅助芬顿预处理提高竹材酶解糖化效率的方法，以竹材为原料，经盘磨后先进行NaOH预浸渍，然后进行芬顿预处理，最后进行纤维素酶解，在酶解过程中使用BSA牛血清蛋白对纤维素酶的酶解工艺进行优化。本发明专利技术方法将竹材先通过NaOH预浸渍再利用芬顿预处理，酶解处理时间可缩短至12小时，降低了预处理能耗，且去除了竹材中的大部分木质素，减少了对纤维素酶酶解的抑制，可使纤维素酶的酶解效率获得很大的提高，最高达到99.95％。最高达到99.95％。最高达到99.95％。

【技术实现步骤摘要】
用NaOH和BSA辅助芬顿预处理提高竹材酶解糖化效率的方法


[0001]本专利技术涉及生物质清洁化能源领域，尤其是用NaOH和BSA辅助芬顿预处理提高竹材酶解糖化效率的方法。
技术背景
[0002]随着经济社会的发展，能源的需求量日渐上涨，全世界能源紧张问题日益突显，且国家对环境的保护也越来越严格，寻找可替代化石燃料的清洁化能源刻不容缓。因此，广大科研人员将研究重点放在了可再生的生物质能源上，利用生物质材料生产燃料乙醇既环保又可以缓解能源紧张问题。生物质资源是地球上储量巨大且可再生的能源，木质纤维素是由纤维素和半纤维素等组成的，它们是和淀粉一样可以被分解成为单糖的高分子糖类化合物，因此可水解成可发酵糖用于制取燃料乙醇。
[0003]当前对木质纤维的利用主要局限于日常生活用品，如造纸、工业用竹等，利用效率不高，而生活用品消耗后剩余的废弃物以及农业废弃物中的纤维类物质，都可以通过合理的手段处理得到可发酵糖产品。地球植物在光合作用下所产生的木质纤维量可达千亿吨，这其中蕴含的能量远远超出全球能源的消耗量，因此利用植物纤维原料生产燃料乙醇具有十分重要的意义。
[0004]竹材是一种草类原料，目前在制浆造纸领域的利用率不高，但竹材含有丰富的纤维素和半纤维素，并且其生长周期比木材短，分布广泛、年产量大，因此将来对竹材的广泛使用会有效缓解全球能源及木材资源的紧张问题；目前的预处理方法主要有物理法、化学法、生物法、物理化学联合法等，而其中应用最多的是化学法；芬顿预处理对木质素的脱除以及防止木质素的再吸附有较好的效果，而单纯的芬顿处理的酶解效果极差，几乎没有效果，因此使用化学助剂提高芬顿预处理的酶解效果具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了用NaOH和BSA辅助芬顿预处理提高竹材酶解糖化效率的方法，本方法使用的技术方案如下：
[0006]用NaOH和BSA辅助芬顿预处理提高竹材酶解糖化效率的方法，将经过盘磨后的竹材原料先进行NaOH预浸渍和芬顿预处理，然后添加BSA进行纤维素酶酶解糖化。
[0007]所述NaOH预浸渍中NaOH是固态的，NaOH添加量为绝干竹材质量的5％
‑
15％；其余为水，绝干竹重量与NaOH溶液的固液比1:20g/ml。
[0008]所述的NaOH预浸渍，浸渍温度为95℃，时间为0.5
‑
1小时。
[0009]所述的芬顿预处理的处理液由FeSO4溶液、H2O2溶液配制，绝干竹与处理液添加量的固液比为1:15g/ml。
[0010]所述的处理液由FeSO4浓度为16mM/L，添加量为5～10mL/g，H2O2浓度为30wt％，5～10mL/g，其余为水。
[0011]所述的芬顿预处理的温度为40
‑
60℃，pH值为2.0
‑
4.0，处理时间5
‑
10h，摇床转速
为150r/min。
[0012]所述的纤维素酶酶解糖化中纤维素酶的用量为15～20FPU/g，酶解底物浓度为5～10wt％，BSA相对于绝干竹材的用量为15～20mg/g。
[0013]所述的纤维素酶酶解糖化的温度为50～60℃，pH为4.5～5.0，水浴摇床的转速为150r/min，酶解时间为24h。
[0014]与现有技术相比本专利技术的有益结果：
[0015]通过NaOH辅助芬顿预处理，在预处理过程中降低了预处理能耗，预处理后竹材中的木质素被很大程度的脱除，部分残留的木质素的结构也被破坏了，破坏了竹材的致密结构，使得纤维素酶更容易接触到纤维素，使酶解反应更容易进行，减少了反应时间，预处理反应后纤维素的含量为63.55％、半纤维素的含量为3.25％、木质素的含量为10.57％，酶解后每百克竹材可得到可发酵糖63.52g，比目前主流的每百克竹材得到的可发酵糖高出15g左右，通过提高纤维素的酶解效率，节约成本，提高企业经济效益。BSA能与预处理后竹材的残余木质素结合，从而减少木质素与纤维素酶的结合位点，能有效的减少木质素对纤维素酶的吸附，对提高酶解效率有积极意义。
[0016]芬顿预处理与其他预处理方式相比温度较低，节约能源的同时也使成本降低，可使经济效益最大化。经过预处理后竹材的纤维素含量提高，木质素和半纤维素含量都降低，结合纤维素酶进行酶解可使竹材的酶解效率得到很大程度的提高，纤维素的酶解效率可达到99.59％，几乎是完全水解，通过可发酵糖制取燃料乙醇可以有效缓解化石能源短缺问题。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术方法作进一步的详细描述。实施例1作为对照实施例，不添加NaOH。
[0019]实施例1
[0020]用NaOH和BSA辅助芬顿预处理提高竹材酶解糖化效率的方法，操作步骤如下：
[0021]盘磨：使用高浓连续式磨浆机进行竹材的研磨，三段盘磨间距依次为0.2mm、0.15mm、0.1mm，研磨后的竹材备用。
[0022]NaOH预浸渍：
[0023]取绝干竹材80g，不添加NaOH只加入水，水的添加量为绝干竹材与水的固液比为1：20g/ml，预浸渍温度为95℃，预浸渍时间为0.5小时，每隔10min搅拌使其反应更加充分。
[0024]芬顿预处理：
[0025]取NaOH预浸渍的竹材，进行芬顿预处理。处理液的药品添加量为16mM/L的FeSO4为5mL/g，30wt％的H2O2为5mL/g，其余为水，绝干竹与处理液添加量的固液比为1:15g/ml，芬顿预处理的条件为温度为40℃，pH＝2.0，处理时间为5h，摇床转速为150r/min，在这过程中搅拌溶液使其反应更加充分。
[0026]纤维素酶酶解糖化：
[0027]取经NaOH预浸渍和芬顿预处理后制备的原料进行纤维素酶酶解，纤维素酶的用量为15FPU/g，酶解底物浓度为5wt％，BSA相对于绝干竹材的用量为15mg/g，温度为50℃，pH＝4.8，摇床转速为150r/min，酶解时间为24h。得到酶解液。
[0028]酶解效率：
[0029]取酶解液使用高效液相色谱法进行浓度检测，计算得出纤维素的酶解效率为4.01％。
[0030]实施例2
[0031]用NaOH和BSA辅助芬顿预处理提高竹材酶解糖化效率的方法，操作步骤如下：
[0032]盘磨：使用高浓连续式磨浆机进行竹材的研磨，三段盘磨间距依次为0.2mm、0.15mm、0.1mm，研磨后的竹材备用。
[0033]NaOH预浸渍：
[0034]取绝干竹材80g，按绝干竹材质量的5％添加NaOH粉末，并加入水，使绝干竹重量与NaOH溶液的固液比1:20g/ml，预浸渍温度为95℃，预浸渍时间为0.5小时，每隔10min搅拌使其反应更加充分。
[0035]芬顿预处理：
[0036]取NaOH预浸渍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高竹材酶解糖化效率的方法，其特征在于，将经过盘磨后的竹材原料先进行NaOH预浸渍和芬顿预处理，然后添加BSA进行纤维素酶酶解糖化。2.根据权利要求1所述的提高竹材酶解糖化效率的方法，其特征在于，所述NaOH预浸渍中NaOH是固态的，NaOH添加量为绝干竹材质量的5％
‑
15％；其余为水，绝干竹重量与NaOH溶液的固液比1:20g/ml。3.根据权利要求1所述的提高竹材酶解糖化效率的方法，其特征在于，所述的NaOH预浸渍，浸渍温度为95℃，时间为0.5
‑
1小时。4.根据权利要求1所述的提高竹材酶解糖化效率的方法，其特征在于，所述的芬顿预处理的处理液由FeSO4溶液、H2O2溶液配制，绝干竹与处理液添加量的固液比为1:15g/ml。5.根据权利要求4所述的提高竹材酶解糖化效率的方法，其特征在于，所述的处...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆莲新，王绪崇，王婷婷，张胜，朱秋晓，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：