一种复合酶降解秸秆制备纤维素的方法技术

本发明专利技术涉及一种复合酶降解秸秆制备纤维素的方法，包括：原料的预处理；配制水解基液，将０．０５ｇ／Ｌ－０．５ｇ／Ｌ的硫酸镁溶液、０．０５ｇ／Ｌ－０．５ｇ／Ｌ的硫酸锰溶液以及０．０５ｇ／Ｌ－０．５ｇ／Ｌ的硫酸铜溶液，用ｐＨ３．５－５的０．０１ｍｏｌ／Ｌ－０．０３ｍｏｌ／Ｌ的柠檬酸－磷酸氢二钠缓冲液定容；复合酶的制备，将６００００Ｕ／ｍＬ－１２００００Ｕ／ｍＬ的漆酶、８００Ｕ／ｍＬ－１６００Ｕ／ｍＬ的锰过氧化物酶以及２０００Ｕ／ｍＬ－３６００Ｕ／ｍＬ的木质素过氧化物酶，按照２∶１∶１的体积比混合；酶解和纤维素的提取。本发明专利技术利用复合酶对植物秸秆进行降解，纤维素得率高，无污染。

Method for preparing cellulose by composite enzyme degrading straw

The invention relates to a method for preparing cellulose compound enzyme degradation includes pretreatment of raw materials; the preparation of hydrolysis based liquid, 0.05g / L 0.5g / L 0.05g / L Magnesium Sulfate solution, 0.5g / L and 0.05g / L manganese sulfate solution 0.5g / L copper sulfate solution, with the pH3.5 - 5 0.01mol / L - 0.03mol / L - two sodium citrate phosphate buffer sizing; compound enzyme preparation, 60000U / mL 120000U / mL 800U / mL 1600U laccase, manganese peroxidase / mL and 2000U / mL - 3600U / mL lignin peroxidase the enzyme, according to 2: 1: 1 volume ratio; enzymatic hydrolysis And cellulose extraction. The invention uses compound enzyme to degrade the plant straw, and the cellulose has high yield and no pollution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用酶分解植物秸秆生产纤维素的方法，具体地说是一种复合酶降解 秸秆制备纤维素的方法。
技术介绍
农作物植物秸秆是重要的生物质能源之一，但往往没有被充分利用，而是被大量 废弃或焚烧。焚烧秸秆，不仅给大气带来污染，而且浪费了大量的生物质能源。秸秆通过处 理不仅可以减轻环境污染，而且可以制备纤维素等材料，解决日益严峻的能源危机。传统处理秸秆制备纤维素的主要方法是通过物理和化学方法相结合。比如用蒸汽 爆破和膨化机械处理，用酸、碱、氨等处理。这些方法虽然处理速度快，但成本高，处理过程 中还存在废水废气的排放，造成对环境污染的问题。现有技术中虽然也有利用酶对植物秸秆进行降解处理的方法，但采用的酶品种单 一，降解的效率不高，纤维素得率低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供，该方法采用 多种酶联合降解秸秆制备纤维素，不仅不会造成环境污染，而且降解效率高、纤维素得率尚ο本专利技术的技术方案为—种复合酶降解秸秆制备纤维素的方法，包括以下步骤a.原料的预处理将秸秆原料风干至水分小于2%，粉碎，过20目-60目筛；b.配制水解基液将浓度为0. 05g/L-0. 5g/L的硫酸镁溶液、浓度为0. 05g/L_0. 5g/L的硫酸锰溶液 以及浓度为0. 05g/L-0. 5g/L的硫酸铜溶液，用pH3. 5-5的浓度为0. 01mol/L-0. 03mol/L的 柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液定容；C.复合酶的制备将60000U/mL-120000U/mL 的漆酶(Laccase)、800U/mL-1600U/mL 的锰过氧化物 酶(Manganese-d印endent Peroxidase)以及 2000U/mL_3600U/mL 的木质素过氧化物酶 (Lignin Peroxidase)，按照2 1 1的体积比混合，形成复合酶；d.酶解称取过筛后的秸秆粉放入水解容器，在水解容器中加入水解基液，秸秆粉与水解 基液的固液比为1 50g/mL-l 100g/mL，将水解容器用高压蒸汽灭菌30min，然后向水解 容器中添加复合酶进行水解，秸秆粉与复合酶的固液比为1 0.5g/mL-l 2.5g/mL，水解 温度为30°C _50°C，水解时间为ai_6h ；e.纤维素的提取3将上述水解液离心后倒出上清液，沉淀中加入双氧水进行漂洗，再经离心后倒出 上清液，漂洗过程重复2次-3次，剩下的沉淀经冷冻干燥离心后即得秸秆纤维素。本专利技术进一步的技术方案为所述步骤b中硫酸镁溶液的浓度为0. lg/L-0. 3g/L、硫酸锰溶液的浓度为0. Ig/ L-0. 3g/L、硫酸铜溶液的浓度为0. lg/L-0. 3g/L ；所述步骤b中还加入浓度为0. 03g/L的磷酸氢二钾溶液；所述步骤d中所述水解容器置于摇床上，所述摇床的转速为100r/min-200r/min ；所述步骤e中在漂洗过程中添加三聚磷酸钠和磷酸氢二钠作为螯合剂。与现有技术相比，本专利技术利用多种木质素降解酶组成的复合酶对植物秸秆进行降 解，比单一品种酶降解木质素的效率高，纤维素得率高；本专利技术全过程无污染，无废水废气 排放，生产的纤维素可以用来制备燃料乙醇等，具有较大的经济效益和社会效益。具体实施例方式本专利技术是，，包括以下步骤a.原料的预处理将秸秆原料风干至水分小于2%，粉碎，过20目-60目筛；b.配制水解基液将浓度为0. 05g/L-0. 5g/L的硫酸镁溶液、浓度为0. 05g/L_0. 5g/L的硫酸锰溶液 以及浓度为0. 05g/L-0. 5g/L的硫酸铜溶液，用pH3. 5-5的浓度为0. 01mol/L-0. 03mol/L的 柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液定容；c.复合酶的制备将60000U/mL-120000U/mL 的漆酶(Laccase)、800U/mL-1600U/mL 的锰过氧化物酶 (Manganese-dependent Peroxidase,简称 MnP)以及 2000U/mL_3600U/mL 的木质素过氧化 物酶(Lignin Peroxidase，简称LiP)，按照2 1 1的体积比混合，形成复合酶；d.酶解称取过筛后的秸秆粉放入水解容器，在水解容器中加入水解基液，秸秆粉与水解 基液的固液比为1 50g/mL-l 100g/mL，将水解容器用高压蒸汽灭菌30min，然后向水解 容器中添加复合酶进行水解，秸秆粉与复合酶的固液比为1 0.5g/mL-l 2.5g/mL，水解 温度为30°C _50°C，水解时间为ai_6h ；e.纤维素的提取将上述水解液离心后倒出上清液，沉淀中加入双氧水进行漂洗，再经离心后倒出 上清液，漂洗过程重复2次-3次，剩下的沉淀经冷冻干燥离心后即得秸秆纤维素。在步骤b中硫酸镁溶液的浓度最佳为0. lg/L-0. 3g/L、硫酸锰溶液的浓度最佳为 0. lg/L-0. 3g/L、硫酸铜溶液的浓度最佳为0. lg/L-0. 3g/L。在步骤b中还可以加入浓度为0. 03g/L的磷酸氢二钾溶液。在步骤d中水解容器置于摇床上，摇床的转速为100r/min-200r/min。在步骤e中在漂洗过程中添加三聚磷酸钠和磷酸氢二钠作为螯合剂，以排除金属 离子干扰。以下是具体实施例方式实施例1(1)原料的预处理采用风干的水分小于2%的秸秆原料用小型高速粉碎机进行破碎，过40目筛。(2)配制水解基液取0. lg/L的硫酸镁溶液、0. 3g/L的硫酸锰溶液、0. 3g/L的硫酸铜溶液以及0. 03g/ L的磷酸氢二钾溶液，用pH4. 0的浓度为0. 03mol/L的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液定容到 100mL。(3)复合酶的制备将120000U/mL的漆酶、1600U/mL的锰过氧化物酶以及3600U/mL的木质素过氧化 物酶，按照2 1 1的体积比混合，形成复合酶。(4)酶解称取秸秆粉2. Og放入250mL烧瓶中，加入IOOmL的水解基液，高压蒸汽灭菌30min 使之溶胀软化。向水解瓶中添加复合酶5mL，进行水解。温度为45°C，水解瓶置于摇床上， 摇床的转速为200r/min，时间为Μι。(5)纤维素的提取将上述水解液在转速为8000r/min下离心15min，倒出上清液。沉淀加入10%的 双氧水50°C漂白池，在转速为8000r/min下离心15min，倒出上清液。在漂白过程中，添加 0. 75%的三聚磷酸钠和0. 75%的磷酸氢二钠作为螯合剂排除金属离子干扰；漂洗过程重 复2-3次。沉淀经冷冻干燥后即得秸秆纤维素。本实施例所得纤维素的得率为92%，纯度为95%。实施例2(1)原料的预处理采用风干的水分小于2%的秸秆原料用小型高速粉碎机进行破碎，过60目筛。(2)配制水解基液取0. 05g/L的硫酸镁溶液、0. 1 g/L的硫酸锰溶液、0. 1 g/L的硫酸铜溶液以及 0. 03g/L的磷酸氢二钾溶液，用pH4. 5的浓度为0. 02mol/L的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液定 容到100mL。(3)复合酶的制备将100000U/mL的漆酶、1500U/mL的锰过氧化物酶以及3000U/mL的木质素过氧化 物酶，按照2 1 1的体积比混合，形成复合酶。(4)酶角军称取过筛后的秸秆粉2. Og放入250mL烧瓶中本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种复合酶降解秸秆制备纤维素的方法，其特征在于，包括以下步骤：ａ．原料的预处理：将秸秆原料风干至水分小于２％，粉碎，过２０目－６０目筛；ｂ．配制水解基液：将浓度为０．０５ｇ／Ｌ－０．５ｇ／Ｌ的硫酸镁溶液、浓度为０．０５ｇ／Ｌ－０．５ｇ／Ｌ的硫酸锰溶液以及浓度为０．０５ｇ／Ｌ－０．５ｇ／Ｌ的硫酸铜溶液，用ｐＨ３．５－５的浓度为０．０１ｍｏｌ／Ｌ－０．０３ｍｏｌ／Ｌ的柠檬酸－磷酸氢二钠缓冲液定容；ｃ．复合酶的制备：将６００００Ｕ／ｍＬ－１２００００Ｕ／ｍＬ的漆酶（Ｌａｃｃａｓｅ）、８００Ｕ／ｍＬ－１６００Ｕ／ｍＬ的锰过氧化物酶（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ）以及２０００Ｕ／ｍＬ－３６００Ｕ／ｍＬ的木质素过氧化物酶（Ｌｉｇｎｉｎ　Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ），按照２∶１∶１的体积比混合，形成复合酶；ｄ．酶解：称取过筛后的秸秆粉放入水解容器，在水解容器中加入水解基液，秸秆粉与水解基液的固液比为１∶５０ｇ／ｍＬ－１∶１００ｇ／ｍＬ，将水解容器用高压蒸汽灭菌３０ｍｉｎ，然后向水解容器中添加复合酶进行水解，秸秆粉与复合酶的固液比为１∶０．５ｇ／ｍＬ－１∶２．５ｇ／ｍＬ，水解温度为３０℃－５０℃，水解时间为２ｈ－６ｈ；ｅ．纤维素的提取：将上述水解液离心后倒出上清液，沉淀中加入双氧水进行漂洗，再经离心后倒出上清液，漂洗过程重复２次－３次，剩下的沉淀经冷冻干燥后即得秸秆纤维素。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓联，黄庆国，王欣，
申请(专利权)人：无锡市金坤生物工程有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]