一种从甘蔗渣分离纤维素并酶解的方法技术

本发明专利技术公开了一种从甘蔗渣分离纤维素并酶解的方法，分离纤维素的操作包括将甘蔗渣、乙醇水溶液和氯化铜混合均匀，130～180℃保温处理，分离得到预处理液和纤维素。向纤维素中加入缓冲液、纤维素酶进行酶解，得到葡萄糖液。本发明专利技术分离纤维素的条件温和，可以有效脱除甘蔗渣中的大部分半纤维素和部分木质素，保留纤维素，可以获得高质量的纤维素。制备得到的纤维素中，半纤维素和木质素含量低，降低了半纤维素和木质素对酶解的影响，初步提高了酶解效率，更有利于作为纤维素酶酶解的原料使用。更有利于作为纤维素酶酶解的原料使用。

【技术实现步骤摘要】
一种从甘蔗渣分离纤维素并酶解的方法


[0001]本专利技术涉及一种生物质高效转化与利用
，尤其涉及一种氯化铜催化乙醇预处理从甘蔗渣分离纤维素的方法，本专利技术还涉及进一步将纤维素酶解为葡萄糖的方法。

技术介绍

[0002]随着化石能源的减少、环境的污染以及环保意识的增强，迫使人们寻找一种新的清洁能源。生物质能作为其中的一种引起了人们的重视。在丰富的生物质资源中，木质纤维类生物质种类多、易获取。以木质纤维类生物质制液体燃料，不仅是对废弃物的资源化利用，还对我国能源安全具有重要意义，备受人们关注。但由于木质素类生物质中的纤维素与半纤维素和木质素紧密连接在一起，结构稳定，这导致难以有效分离其中的纤维素，影响纤维素的进一步利用。因此在进行生物质资源转化时需要对其进行预处理，破坏其紧密结构，去除其中的木质素，在酶解过程中把半纤维素、纤维素水解成木糖、葡萄糖等单糖，通过发酵生产乙醇。
[0003]目前比较常见的预处理方法有酸预处理、碱预处理、有机溶剂预处理以及离子液体预处理。其中，基于乙醇溶液的有机溶剂预处理因其可回收循环利用、低毒性和可产生易于酶解的预处理残渣等优点而受到学者们青睐。通常，基于乙醇的有机溶剂预处理所提供的条件不足以使木质纤维类生物质中的木质素和半纤维素被降解，还需要通过添加酸性或碱性催化剂，从而脱除大部分半纤维素和木质素，打破原有的致密结构，提高纤维素酶的可及性，利于纤维素后续的利用。
[0004]专利技术人在CN109457000A中公开了将蔗渣原料与一定量的金属盐溶液(MgCl2水溶液、FeCl2水溶液、ZnCl2水溶液、CuCl2水溶液、AlCl3水溶液、CrCl3水溶液和FeCl3水溶液中的任意一种)置于密闭反应器中，在150～170℃下反应5～15min进行预处理，去除了部分木素和半纤维素。研究表明这种处理对木素和半纤维素的去除效果一般，有待进一步提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种从甘蔗渣分离纤维素并酶解的方法。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术的第一个方面，提供：一种从甘蔗渣分离纤维素的方法，包括如下步骤：将甘蔗渣、乙醇水溶液和氯化铜混合均匀，130～180℃保温处理，分离得到预处理液和预处理蔗渣，所述预处理蔗渣即分离得到的纤维素。
[0007]在一些实例中，甘蔗渣、乙醇水溶液的混合比为1g：8～15 mL，甘蔗渣按绝干质量计。
[0008]在一些实例中，所述乙醇水溶液的浓度为40～75%( v/v)。
[0009]在一些实例中，所述乙醇水溶液的浓度为60%( v/v)。
[0010]在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.005～0.1 mol/L。
[0011]在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.01～0.05 mol/L。
[0012]在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.025～0.05 mol/L。
[0013]在一些实例中，所述保温处理的时间为5～40 min。
[0014]在一些实例中，所述保温处理的时间为10～20 min。
[0015]在一些实例中，所述保温的温度为160～180℃。
[0016]在一些实例中，所述保温的温度为160～180℃，保温时间为10～20 min。
[0017]本专利技术的第二个方面，提供：一种提高甘蔗渣酶解产糖效率的方法，包括如下步骤：S1）按本专利技术第一个方面所述的方法制备得到预处理蔗渣；S2）向所述预处理蔗渣中加入缓冲液、纤维素酶进行酶解，得到糖液。
[0018]在一些实例中，所述酶解过程中，还添加有酶解促进剂，所述酶解促进剂为吐温80、BSA或茶皂素中的一种。
[0019]在一些实例中，所述纤维素酶的用量为10～20 FPU/g预处理蔗渣绝干质量。
[0020]在一些实例中，所述吐温80的用量为0～100mg/g预处理蔗渣绝干质量。
[0021]在一些实例中，所述BSA的用量为0～60mg/g预处理蔗渣绝干质量。
[0022]在一些实例中，所述茶皂素的用量为0～60mg/g预处理蔗渣绝干质量。
[0023]在一些实例中，所述缓冲液为乙酸
‑
乙酸钠缓冲溶液。
[0024]在一些实例中，所述预处理蔗渣与所述缓冲液质量体积比为1g：(40～100) mL。
[0025]在一些实例中，所述乙酸
‑
乙酸钠缓冲溶液浓度为0.03～0.06 mol/L。
[0026]本专利技术的有益效果是：本专利技术一些从甘蔗渣分离纤维素的方法的实例，反应条件温和，可以有效脱除甘蔗渣中的大部分半纤维素和部分木质素，保留纤维素，可以获得高质量的纤维素。
[0027]本专利技术一些从甘蔗渣分离纤维素的方法的实例，制备得到的纤维素中，半纤维素和木质素含量低，降低了半纤维素和木质素对酶解的影响，初步提高了酶解效率，更有利于作为纤维素酶酶解的原料使用。
[0028]本专利技术的一些实例，通过添加特定组成的添加剂，可进一步提升酶解产糖效率和酶解速率，有效地降低酶解成本。
具体实施方式
[0029]一种从甘蔗渣分离纤维素的方法，包括如下步骤：将甘蔗渣、乙醇水溶液和氯化铜混合均匀，130～180℃保温处理，分离得到预处理液和预处理蔗渣，所述预处理蔗渣即分离得到的纤维素。
[0030]在一些实例中，甘蔗渣、乙醇水溶液的混合比为1g：8～15 mL，甘蔗渣按绝干质量计。其比例可以根据乙醇水溶液的浓度和后续的水解效果进行一定的调整。
[0031]乙醇水溶液的浓度可以根据应用情况进行相应的调整。在一些实例中，所述乙醇水溶液的浓度为40～75%( v/v)。
[0032]在一些实例中，所述乙醇水溶液的浓度为40～60%( v/v)，更佳为40～50%(v/v)。实验数据表明，乙醇水溶液浓度在该范围内，可以很好地去除半纤维素和木质素，同时不损
伤纤维素。
[0033]在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.005～0.1 mol/L。这一浓度下，具有一定的促进作用。
[0034]在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.01～0.05 mol/L。实验数据表明，这一浓度下，具有较好的促进作用。
[0035]在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.025～0.05 mol/L。实验条件下，这一浓度具有最佳的促进作用。
[0036]保温时间可以根据酶解效果进行一定的调整。在一些实例中，所述保温处理的时间为5～40 min。
[0037]在一些实例中，所述保温处理的时间为10～20 min。时间过短，促进酶解的效果偏弱，时间过长，也不利于后续的酶解，可能与高温下纤维素结构被破坏有关。
[0038]在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.005～0.1 mol/L。
[0039]在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.01～0.05 mol/L。
[0040]在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从甘蔗渣分离纤维素的方法，包括如下步骤：将甘蔗渣、乙醇水溶液和氯化铜混合均匀，130～180℃保温处理，分离得到预处理液和预处理蔗渣，所述预处理蔗渣即分离得到的纤维素。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：甘蔗渣、乙醇水溶液的混合比为1g：8～15 mL，甘蔗渣按绝干质量计。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述乙醇水溶液的浓度为40～75%( v/v)。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述氯化铜的终浓度为0.005～0.1 mol/L。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述氯化铜的终浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红丹，张贤滨，谢君，陆勇健，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：