一種由蔗渣原料經(jīng)預(yù)處理制備木糖和葡萄糖的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種由蔗渣原料經(jīng)預(yù)處理制備木糖和葡萄糖的方法，所述方法包括如下步驟：(1)將蔗渣原料與水置于密閉反應(yīng)器中，通入1～7MPaCO2，在140～180℃下反應(yīng)20～100min，分離，得到預(yù)處理液與預(yù)處理殘?jiān)?2)步驟（1）所得的預(yù)處理殘?jiān)屑尤刖彌_液和復(fù)合纖維素酶，進(jìn)行酶解，滅活，分離，得到酶解液與酶解殘?jiān)?3)步驟（1）中所得的預(yù)處理液和步驟（2）所得的酶解液，即為富含木糖和葡萄糖產(chǎn)物的溶液。本發(fā)明采用環(huán)境友好型預(yù)處理方法對蔗渣原料進(jìn)行預(yù)處理和酶解糖化，通過對預(yù)處理液及酶解液成分分析可知木糖和葡萄糖得率較高，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種由蔗渣原料經(jīng)預(yù)處理制備木糖和葡萄糖的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備木糖和葡萄糖的方法，特別涉及一種由蔗渣原料經(jīng)預(yù)處理制備木糖和葡萄糖的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的短缺和環(huán)境等問題的不斷突出，生物質(zhì)作為可以轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生資源，正日益受到重視。在地球上豐富的生物質(zhì)資源中，以木質(zhì)纖纖維類生物質(zhì)制備液體燃料最受人們關(guān)注。
[0003]木質(zhì)纖維類生物質(zhì)制備液體燃料的方法是把該原料中的半纖維素、纖維素水解成木糖、葡萄糖等單糖，通過水相催化縮合、脫水-氫化-異構(gòu)合成液體燃料。由木質(zhì)纖維類生物質(zhì)原料制備木糖、葡萄糖等單糖是其制備液體燃料的前提。但由于原料中的纖維素與半纖維素和木素緊密連接在一起，使得其性質(zhì)穩(wěn)定，不易被纖維素酶破壞，因此需要對生物質(zhì)原料進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理能夠部分降解半纖維素和/或木素，打破半纖維素和木素形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使纖維素與半纖維素和木素分離，提高基質(zhì)的孔隙率，以期提高其酶解可及度，進(jìn)而提高酶解效率。
[0004]蔗渣作為制糖工業(yè)的主要副產(chǎn)品，是一種重要的可再生生物質(zhì)資源，由于其來源集中、產(chǎn)量大且富含纖維素、半纖維素，可滿足高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)，因此蔗渣是由木質(zhì)纖維類生物質(zhì)原料制備木糖、葡萄糖的優(yōu)質(zhì)原料。目前常用的預(yù)處理方法有酸法預(yù)處理、堿法預(yù)處理、有機(jī)溶劑預(yù)處理及離子液體預(yù)處理等。盡管它們可以有效地抽提部分半纖維素和/或木素，進(jìn)而提高后續(xù)纖維素的酶解反應(yīng)，但其生產(chǎn)成本高、廢水污染環(huán)境。找到一種廉價(jià)、環(huán)境友好型的預(yù)處理方法刻不容緩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種由蔗渣原料經(jīng)預(yù)處理制備木糖和葡萄糖的方法，其可替代酸、堿、有機(jī)溶劑和離子液體，提高蔗渣等生物質(zhì)原料制備木糖和葡萄糖的轉(zhuǎn)化率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007](1)將蔗渣原料與水置于密閉反應(yīng)器中，通入I~7MPa CO2,^ 140~180°C下反應(yīng)20~10min,分離,得到預(yù)處理液與預(yù)處理殘洛；
[0008](2)步驟(1)所得的預(yù)處理殘?jiān)屑尤刖彌_液和復(fù)合纖維素酶，進(jìn)行酶解，滅活，分離，得到酶解液與酶解殘?jiān)?br> [0009](3)步驟(1)中所得的預(yù)處理液和步驟(2)所得的酶解液，即為富含木糖和葡萄糖產(chǎn)物的溶液。
[0010]上述方法中，步驟(1)中所述蔗渣原料為從糖廠取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，經(jīng)風(fēng)干后搓絲、粉碎得到。
[0011]上述方法中，步驟(1)中所述蔗渣原料與水的質(zhì)量比例為1:5~10。
[0012]上述方法中，步驟(1)所述分離為真空抽濾或離心。
[0013]上述方法中，步驟(2)所述酶解反應(yīng)時(shí)間為48~72小時(shí)，溫度為45~55°C，轉(zhuǎn)速為100~200轉(zhuǎn)/分，緩沖液的pH為4.5~6.0，復(fù)合纖維素酶相對于預(yù)處理后殘?jiān)^干質(zhì)量的用量為10~20FPU/克。
[0014]上述方法中，步驟(2)所述緩沖液為乙酸-乙酸鈉緩沖液。
[0015]上述方法中，步驟(2)所述酶解過程完成后需對其進(jìn)行5~15min的滅活處理。
[0016]上述方法中，步驟(2)所述分離為真空抽濾或離心。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下:
[0018]1、本發(fā)明可替代傳統(tǒng)的酸、堿、有機(jī)溶劑等預(yù)處理方法，預(yù)處理殘?jiān)M(jìn)行后續(xù)酶解不需要經(jīng)過水洗，無殘留污染物。
[0019]2、本發(fā)明可在較高固液比條件下進(jìn)行預(yù)處理。
[0020]3、本發(fā)明可得較高的木糖、葡萄糖和總糖收率。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0022]所用蔗渣原料取自糖廠，經(jīng)風(fēng)干、搓絲、粉碎處理后其粒徑〈I毫米，其組分為葡聚糖37.22%，木聚糖24.60%, H拉伯聚糖1.54%,半乳聚糖0.55%,灰分4.59% ?
[0023]預(yù)處理液中木糖或葡萄糖含量用離子色譜法分析，其木糖或葡萄糖的計(jì)算方法如下:
[0024]

【權(quán)利要求】
1.一種由蔗渣原料經(jīng)預(yù)處理制備木糖和葡萄糖的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將蔗渣原料與水置于密閉反應(yīng)器中，通入I~7MPaCO2，在140~180°C下反應(yīng)20~10min,分離,得到預(yù)處理液與預(yù)處理殘洛； (2)步驟(1)所得的預(yù)處理殘?jiān)屑尤刖彌_液和復(fù)合纖維素酶，進(jìn)行酶解，滅活，分離，得到酶解液與酶解殘?jiān)? (3)步驟(1)中所得的預(yù)處理液和步驟(2)所得的酶解液，即為富含木糖和葡萄糖產(chǎn)物的溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述蔗渣原料為從糖廠取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，經(jīng)風(fēng)干后搓絲、粉碎得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述蔗渣原料與水的質(zhì)量比例為1:5~10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述分離為真空抽濾或離心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述酶解反應(yīng)時(shí)間為48~72小時(shí)，溫度為45~55°C，轉(zhuǎn)速為100~200轉(zhuǎn)/分，緩沖液的pH為4.5~6.0，復(fù)合纖維素酶相對于預(yù)處理后殘?jiān)^干質(zhì)量的用量為10~20FPU/克。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述緩沖液為乙酸-乙酸鈉緩沖液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述酶解過程完成后需對其進(jìn)行5~15 min的滅活處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述分離為真空抽濾或離心。
【文檔編號】C12P19/02GK104073532SQ201410252922
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】武書彬, 張紅丹 申請人:華南理工大學(xué)