一種添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)β-葡萄糖的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程的方法，屬于生物化工【技術(shù)領(lǐng)域】。具體方法為將原料經(jīng)過(guò)預(yù)處理得到的干物質(zhì)及纖維素混合物加入去離子水，在不斷攪拌下，向混合物中添加鈷離子，在復(fù)合酶的作用下，調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH及反應(yīng)溫度，繼續(xù)攪拌150小時(shí)以上，實(shí)現(xiàn)纖維素的糖化。該方法簡(jiǎn)單，易操作，極其適合纖維素生產(chǎn)葡萄糖的工藝調(diào)控，對(duì)于木質(zhì)纖維素的生物加工的研究與開發(fā)，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)β-葡萄糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)β-葡萄糖的方法，屬于生物化工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著全球石油資源的日益枯竭、石油價(jià)格不斷飆升，環(huán)境日益惡化，尋求新的可再生能源與資源已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。木質(zhì)纖維素是地球上最為豐富的可再生資源，其中纖維素轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的葡萄糖，半纖維素可轉(zhuǎn)化為木糖、阿拉伯糖等，這些糖均屬于可發(fā)酵的還原糖。木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化可發(fā)酵糖是該再生資源高效利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]纖維素水解為葡萄糖，受到多個(gè)因素的影響，比如底物的濃度，酶的濃度，反應(yīng)的pH、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及攪拌條件等。其中酶的催化效率高低直接影響到纖維素水解為糖的成本和產(chǎn)率。
[0004]在目前纖維素生產(chǎn)葡萄糖的【技術(shù)領(lǐng)域】，尚無(wú)添加鈷離子以提高纖維素糖的產(chǎn)量、生產(chǎn)效率的專利或文獻(xiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)β -葡萄糖的方法，以達(dá)到提高葡萄糖的產(chǎn)量、生產(chǎn)效率和轉(zhuǎn)化率的技術(shù)效果。
[0006]為了解決上述技 術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
將含有纖維素的原料經(jīng)過(guò)蒸汽爆破或稀酸水解處理得到的干物質(zhì)及纖維素混合物加入去離子水，稀釋至質(zhì)量濃度為5-25%，再添加添加濃度為3mg/L-600 mg/L鈷離子，其中纖維素與鈷離子的投入量按質(zhì)量份數(shù)計(jì)為400-1000:1，在復(fù)合酶的作用下，調(diào)節(jié)pH 4.8，控制反應(yīng)溫度為50°C，攪拌反應(yīng)150小時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速為150 rpm ο
[0007]所述的糖化所用的原料為含有纖維素的可再生資源，包括農(nóng)作物廢棄秸桿類、林業(yè)廢棄物類或能源作物類。
[0008]所述的復(fù)合酶包括纖維素酶、β -葡萄糖苷酶和木聚糖酶，其中原料中每克纖維素的所用的纖維素酶、葡萄糖苷酶和木聚糖酶用量分別為20-60 UU0-30 U.600-900 U。
[0009]本發(fā)明通過(guò)添加鈷離子強(qiáng)化纖維素復(fù)合酶的催化活性，極大縮短水解時(shí)間、提高葡萄糖的產(chǎn)量及產(chǎn)率、極大提高了纖維素水解生產(chǎn)葡萄糖的效率。該方法簡(jiǎn)單，易于操作，極其適合纖維素生產(chǎn)β -葡萄糖的工藝調(diào)控，對(duì)于纖維素乙醇工藝的開發(fā)及其他生物基產(chǎn)品的制備研究，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1:原料為小麥秸桿本發(fā)明所有實(shí)施例中的復(fù)合酶制劑應(yīng)理解為任何可實(shí)現(xiàn)的常用商品酶或?qū)嶒?yàn)室得到具有相應(yīng)酶活的酶，均可以用于下列糖化過(guò)程。本實(shí)例的條件如下。
[0011]小麥秸桿經(jīng)過(guò)粉碎，大小為0.5-2cm。按照文獻(xiàn)報(bào)道的(于彬，陳洪章.汽爆分梳對(duì)玉米秸桿中二氧化硅的分布及其結(jié)構(gòu)的影響.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24 (10) =190-195 ；陳洪章，陳繼貞，劉健，李佐虎.麥草蒸汽爆破處理的研究.纖維素科學(xué)與技術(shù)1999，7(2):60-68)蒸汽爆破方法對(duì)秸桿進(jìn)行預(yù)處理，然后測(cè)定干物質(zhì)的重量和纖維素的含量。在30L的糖化罐中，在20L水加入爆破干物質(zhì)3Kg，控制干物質(zhì)和纖維素混合物的質(zhì)量濃度為15%，再添加6.54g，質(zhì)量濃度為327mg/L的CoCl2，在不斷攪拌的條件下加入纖維素酶(以每克纖維素為基準(zhǔn))，要求濾紙酶活為30U，繼續(xù)攪拌，然后加入15 U的β_葡萄糖苷酶和700U的木聚糖酶。調(diào)節(jié)pH為4.8，反應(yīng)溫度50°C，水解150小時(shí)。
[0012]表1添加CoCl2 (327mg/L，含鈷離子150mg/L)與對(duì)照組的發(fā)酵結(jié)果對(duì)比，其中轉(zhuǎn)化率計(jì)算以原料的干物質(zhì)量為基礎(chǔ)，利用還原糖多少進(jìn)行計(jì)算。
[0013]表1
【權(quán)利要求】
1.一種添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)β-葡萄糖的方法，包括纖維素在纖維素酶的作用下水解為纖維二糖和葡萄糖的工藝過(guò)程，其特征在于，將原料經(jīng)過(guò)預(yù)處理得到的干物質(zhì)及纖維素混合物加入去離子水，在不斷攪拌下，向混合物中添加鈷離子，在復(fù)合酶的作用下，調(diào)節(jié)反應(yīng)液的PH及反應(yīng)溫度，繼續(xù)攪拌150小時(shí)以上，實(shí)現(xiàn)纖維素的糖化。
2.根據(jù)權(quán)利I所述添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)β_葡萄糖的方法，其特征在于，糖化所用的原料為含有纖維素的可再生資源，包括農(nóng)作物廢棄秸桿類、林業(yè)廢棄物類或能源作物類。
3.根據(jù)權(quán)利I所述添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)β_葡萄糖的方法，其特征在于，將含有纖維素的原料經(jīng)過(guò)蒸汽爆破預(yù)處理或稀酸水解預(yù)處理。
4.根據(jù)權(quán)利I所述添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)葡萄糖的方法，其特征在于，所述的鈷離子添加濃度是3 mg/L-600 mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利I所述添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)β_葡萄糖的方法，其特征在于，干物質(zhì)及纖維素混合物的質(zhì)量濃度為5-25%。
6.根據(jù)權(quán)利I所述添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)葡萄糖的方法，其特征在于，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，纖維素與鈷離子的投入量分別為400-1000份、I份。
7.根據(jù)權(quán)利I所述添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)β_葡萄糖的方法，其特征在工藝所用的復(fù)合酶包括纖維素酶、β -葡萄糖苷酶和木聚糖酶，其中原料中每克纖維素的所用的纖維素酶、葡萄糖苷酶和木聚糖酶用量分別為20-60 UU0-30 U.600-900 U。
8.根據(jù)權(quán)利I所述添加鈷離子強(qiáng)化纖維素糖化過(guò)程生產(chǎn)葡萄糖的方法，其特征在工藝所用的攪拌轉(zhuǎn)速為15.0 rpm, pH 4.8，反應(yīng)溫度為50°C。
【文檔編號(hào)】C12P19/02GK103468764SQ201310404293
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】龔大春, 郭金玲, 湯金婷, 呂育財(cái), 田毅紅, 李德瑩, 陳衛(wèi)峰 申請(qǐng)人:三峽大學(xué)