專利名稱：一種離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法。
背景技術(shù)：
石油等不可再生資源的日益短缺和石化工業(yè)造成的污染問題日益嚴(yán)重。纖維素是地球上含量最多的天然有機(jī)物，全球每年的產(chǎn)量為1000-1500億噸，秸桿等天然纖維素材料豐富的可再生資源備受人們關(guān)注。然而天然生物質(zhì)材料在制備燃料過程中存在一種主要困難，天然纖維素中存在著較高的結(jié)晶度和分子間與分子內(nèi)存在大量的氫鍵，導(dǎo)致其不溶于普通溶劑，這已成為纖維素材料應(yīng)用的最大障礙之一。因此目前人們正在尋找新型綠色的纖維素材料的溶劑，以期破壞纖維素材料的緊密結(jié)構(gòu)達(dá)到高效利用天然纖維素材料的目的。
秸桿中纖維素大多以結(jié)晶態(tài)存在，加上木質(zhì)素的纏繞和包裹，不溶于水，在環(huán)境中比較穩(wěn)定，從而形成了微生物降解和酶降解纖維素的強(qiáng)大障礙。因此，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理是高效利用秸桿的重要措施，可以進(jìn)一步降低纖維素酶生產(chǎn)成本，提高效率。預(yù)處理目的就是破壞木質(zhì)素的包裹作用以及纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使纖維素易于酶解轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖，它是實(shí)現(xiàn)天然植物纖維制備生物能源的重要過程。以往溶解和分離木質(zhì)纖維素時(shí)多用酸、堿溶液和有機(jī)溶劑，這些溶劑體系普遍存在著污染重、成本高和回收率低等問題。離子液體作為一種室溫或近室溫條件下熔融的鹽，近年來開始應(yīng)用于纖維素材料的開發(fā)中，取得了較大的研究進(jìn)展。離子液體是綠色的溶劑，而且離子液體處理過的纖維素材料易于酶解，因此離子液體預(yù)處理纖維素材料的研究成為目前的研究熱點(diǎn)。近3年來人們開發(fā)了離子液體體系中纖維素酶原位酶解技術(shù)。離子液體體系中纖維素酶原位酶解技術(shù)的應(yīng)用首先采用離子液體預(yù)處理纖維素材料，然后不分離離子液體，將纖維素酶加入離子液體/纖維素體系中進(jìn)行原位酶解。原位酶解技術(shù)減少了工藝步驟，避免了纖維素原料在操作過程中的損失，這項(xiàng)技術(shù)以天然植物纖維中生物量全利用為目的，是對(duì)預(yù)處理技術(shù)的深化和提升。但是纖維素酶添加至離子液體體系中造成了離子液體這種高價(jià)值預(yù)處理劑的回收困難，纖維素酶也難于回收利用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述技術(shù)難題，提供一種離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，既可以將纖維素酶回收再利用，又有利于離子液體的回收和純化。技術(shù)方案本發(fā)明所述離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，包括如下步驟構(gòu)建反膠束體系；利用反膠束體系對(duì)含纖維素酶的離子液體溶液中的酶進(jìn)行回收，然后用鹽溶液反向萃取至水相，獲得含纖維素酶的離子液體溶液中的纖維素酶。該反膠束體系提取的酶為濃度為30-500FPU/g底物的纖維素酶。
優(yōu)選的，所述反膠束體系為Triton X_100/ 二甲苯、正己醇反膠束體系、AOT/異辛烷反膠束體系或CTAB/異辛烷/正己醇反膠束體系。所述含纖維素酶的離子液體溶液為將纖維素酶加入到離子液體/纖維素體系中進(jìn)行原位酶解后的溶液。所述含纖維素酶的離子液體溶液中，離子液體的比例為10-30%(v/v)。所述含纖維素酶的離子液體溶液的pH值為4. 0-5. O。所述含纖維素酶的離子液體溶液中，纖維素酶的濃度為3_16FPU/mL。所述鹽溶液為KCl或NaCl等無機(jī)鹽溶液。有益效果1、本發(fā)明方法獲得的纖維素酶可繼續(xù)用于酶解反應(yīng)，在回收酶的同時(shí)，使酶與離子液體分開，有利于離子液體這種高值處理溶劑的回收利用；2、本發(fā)明的酶回收·方法萃取效率高、成本低，液液萃取有利于大規(guī)模應(yīng)用，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。實(shí)施例I玉米秸桿的離子液體/纖維素酶體系中纖維素酶的回收
(I)離子液體/纖維素酶原位降解秸桿工藝?yán)秒x子液體I-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽([EMIM]DEP)在130°C條件下處理玉米秸桿，冷卻后在離子液體中加入水和纖維素酶酶粉，用氨水調(diào)節(jié)PH為4. 8，使離子液體的終濃度為10% (v/v)，纖維素酶的終濃度為12.5FPU/mL。(2)反膠束體系的構(gòu)建吸取2ml 二甲苯和4ml正己醇于試管中互溶,稱取O. 97gTriton X-IOO溶液溶于二甲苯、正己醇混合液中，并輕輕震蕩試管，混合液體澄清透明即可。然后向混合液中加入27 μ ml—定pH的酶緩沖溶液，得到(0。=1的反膠束體系。充分震蕩試管直至試管底部沒有無色透明分層液體，且混合溶液為澄清透明，則為250mmol/L的Triton X-100/二甲苯、正己醇(1:2，v/v)反膠束溶液。(3)反膠束體系回收纖維素酶利用反膠束體系對(duì)步驟(I)中的PH4. 8的纖維素酶/10% (v/v)的離子液體體系中的纖維素酶進(jìn)行回收，然后進(jìn)行反萃，將上層有機(jī)相加入到另一具塞三角瓶中，加入2倍體積的反萃液(lmol/L KCl的水溶液)。反膠束萃取后，采用DNS法測(cè)定獲得的纖維素酶的總酶活，用考瑪斯亮藍(lán)法測(cè)定回收的蛋白含量。結(jié)果獲得的酶活為9. 6 FPU/mL，回收率為98. 3%。獲得的纖維素酶可繼續(xù)用于酶解反應(yīng)，同時(shí)將酶蛋白與尚子液體分開有利于尚子液體的回收。實(shí)施例2甘蔗渣的離子液體/纖維素酶體系中纖維素酶的回收
(I)離子液體/纖維素酶原位酶解甘蔗渣工藝?yán)秒x子液體I-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽([EMM]DEP)在100°C條件下處理甘蔗渣，冷卻后在離子液體中加入檸檬酸緩沖液和纖維素酶酶粉，調(diào)節(jié)PH4. 8，使離子液體的終濃度為20% (v/v),纖維素酶的終濃度為13FPU/mL。(2)反膠束體系的構(gòu)建稱取2. 2228g 丁二酸二異辛酯磺酸鈉(AOT)于燒杯中，用2，2，4-三甲基戊烷(異辛烷)溶解，移入IOOml容量瓶中定容，且震蕩至無色透明，則為50mmol/L AOT/異辛烷反膠束體系。
(3)反膠束體系回收纖維素酶利用反膠束體系對(duì)步驟(I)中PH4. 8的纖維素酶/20% (v/v)的離子液體體系中的纖維素酶進(jìn)行回收，然后進(jìn)行反萃，將上層有機(jī)相加入到另一具塞三角瓶中，加入2倍體積的反萃液(lmol/L NaCl的水溶液)。反膠束萃取后，采用DNS法測(cè)定獲得的纖維素酶的總酶活，用考瑪斯亮藍(lán)法測(cè)定回收的蛋白含量。結(jié)果獲得的酶活為10. 5 FPU/mL，回收率為96. 5%。獲得的纖維素酶可繼續(xù)用于酶解反應(yīng)，同時(shí)將酶蛋白與離子液體分開有利于離子液體的回收。如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化?！?br> 權(quán)利要求
1.一種離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，其特征在于包括如下步驟構(gòu)建反膠束體系；利用反膠束體系對(duì)含纖維素酶的離子液體溶液中的酶進(jìn)行回收，然后用鹽溶液反向萃取至水相，獲得含纖維素酶的離子液體溶液中的纖維素酶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，其特征在于所述反膠束體系為Triton X-100/二甲苯、正己醇反膠束體系、AOT/異辛烷反膠束體系或CTAB/異辛烷/正己醇反膠束體系。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，其特征在于所述含纖維素酶的離子液體溶液為將纖維素酶加入到離子液體/纖維素體系中進(jìn)行原位酶解后的溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，其特征在于所述含纖維素酶的離子液體溶液中，離子液體的比例為10-30%(v/v)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，其特征在于所述含纖維素酶的離子液體溶液的PH值為4. 0-5. O。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，其特征在于所述含纖維素酶的離子液體溶液中，纖維素酶的濃度為3-16FPU/mL。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，其特征在于所述鹽溶液為KCl或NaCl溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子液體原位酶解纖維素體系中纖維素酶的回收方法，其特征在于包括如下步驟構(gòu)建反膠束體系；利用反膠束體系對(duì)含纖維素酶的離子液體溶液中的酶進(jìn)行回收，然后用鹽溶液反向萃取至水相，獲得含纖維素酶的離子液體溶液中的纖維素酶。本發(fā)明方法獲得的纖維素酶可繼續(xù)用于酶解反應(yīng)，在回收酶的同時(shí)，使酶與離子液體分開，有利于離子液體這種高值處理溶劑的回收利用。
文檔編號(hào)C12N9/42GK102899302SQ20121043468
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者李強(qiáng), 季更生, 馮圓圓, 谷緒頂, 費(fèi)娟娟, 張子龍 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)