本發(fā)明屬于生物化工與生物質(zhì)能源領(lǐng)域，具體涉及一種香蕉稈纖維素水解糖化的方法。
背景技術(shù)：
能源是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，生物質(zhì)能是世界第四大能源，利用生物質(zhì)制備燃料乙醇對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展意義重大，而木質(zhì)纖維素是地球上最豐富的可再生生物質(zhì)，但該資源的當(dāng)前利用率極低，除了傳統(tǒng)的直接燃燒產(chǎn)熱產(chǎn)汽外，只有極少量用于生產(chǎn)燃料乙醇。一直以來(lái)，如何有效地低成本地將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化成燃料乙醇都是科學(xué)家們面對(duì)的巨大難題和極大挑戰(zhàn)。
香蕉是我國(guó)南方廣泛種植的水果，每年的產(chǎn)量均在1000萬(wàn)噸以上，產(chǎn)生香蕉稈高達(dá)1500萬(wàn)噸。而目前香蕉稈除極少量用于提取香蕉纖維素外，其它均廢棄或直接還田，經(jīng)濟(jì)效益低，造成資源的極大浪費(fèi)。雖然香蕉稈纖維素原料供應(yīng)十分充足，但要真正利用這些纖維素生物質(zhì)資源生產(chǎn)燃料乙醇，把資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，還存在諸多技術(shù)瓶頸問(wèn)題有待解決,如原料的收集、水解成本高、五碳糖的發(fā)酵、廢液處理等問(wèn)題，均嚴(yán)重制約了該纖維素原料的再生利用。在香蕉稈的處理利用方面，檢索到相關(guān)的文獻(xiàn)如：
1、申請(qǐng)?zhí)枮?01020596836.X的中國(guó)專利公開了一種香蕉稈脫水裝置。通過(guò)該裝置，能將香蕉稈脫掉大部分水分，并將纖維切碎，可直接用作食用菌的培養(yǎng)基或發(fā)酵后用作肥料和飼料等。該裝置投資少，運(yùn)營(yíng)成本低，脫水效率高，連續(xù)處理量大，可實(shí)現(xiàn)香蕉稈原料的機(jī)械化收集工作。但是，香蕉稈纖維收集后，只能用于食用菌或肥料，應(yīng)用面較窄，用途與用量有限。
2、申請(qǐng)?zhí)枮?01110461656.X的中國(guó)專利公開了一種利用汽爆技術(shù)制備香蕉稈纖維素納米纖維的方法。該方法是將香蕉粗纖維剪切成長(zhǎng)度為2～10cm 的短纖維后在NaOH 溶液中浸泡，水洗至中性，進(jìn)行汽爆處理，漂白液漂洗后洗滌至中性即得到香蕉納米纖維，得率在60％以上。該發(fā)明以蕉園廢棄的香蕉莖稈粗纖維為主要原料，采用化學(xué)處理和汽爆技術(shù)相結(jié)合的方法，解決了傳統(tǒng)納米纖維制備方法成本高、工序復(fù)雜、污染環(huán)境的缺陷，大大縮短了納米纖維的生產(chǎn)周期，提高效率，具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、堿液和漂洗液均可循環(huán)使用等特點(diǎn)。該技術(shù)發(fā)明屬納米材料領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了操作簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，快速高效的制備納米纖維的方法。但納米纖維素的生產(chǎn)過(guò)程一般由兩部分組成，該發(fā)明專利僅涉及原料預(yù)處理的第一步，利用汽爆技術(shù)以大量蒸汽獲取純度優(yōu)異的纖維素為目的，需消耗大量的蒸汽能源，且還需進(jìn)行第二步的深加工。而第二步的處理深加工，涉及到纖維素轉(zhuǎn)化為微纖維素或納米原纖化纖維素，整個(gè)制作過(guò)程涉及機(jī)械、化學(xué)和生物酶作用。整個(gè)納米纖維素的生產(chǎn)過(guò)程能耗極大，雖說(shuō)已由原來(lái)開發(fā)初期的每噸納米纖維素能耗30000 kWh，目前已下降到2000 kWh，但納米晶纖維素成本之高仍是市場(chǎng)所不能接受因素之一。而國(guó)內(nèi)納米纖維素研究尚處在起步階段，目前只在制漿造紙行業(yè)有較多的投入，限制了該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。
我國(guó)香蕉稈纖維素原料資源豐富但是香蕉稈生物質(zhì)資源的綜合利用率不高，造成資源的極大浪費(fèi)，而利用香蕉稈纖維素生物質(zhì)資源生產(chǎn)燃料乙醇，把資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，則還存在諸多技術(shù)瓶頸問(wèn)題有待解決,因此如何開展香蕉稈的綜合利用，延長(zhǎng)香蕉產(chǎn)業(yè)鏈，增加產(chǎn)品的附加值對(duì)香蕉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著重要作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前香蕉稈利用率不高而提供的一種簡(jiǎn)單有效、生產(chǎn)成本低、應(yīng)用前途廣的香蕉稈纖維素水解糖化的方法，采用該方法能大大提高香蕉稈纖維素水解糖化速度，提高香蕉稈生物質(zhì)資源的綜合利用率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的雙贏。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種香蕉稈纖維素水解糖化的方法，包括如下步驟：
（1）原料收集：將香蕉稈原料稈徑剝離，用水洗凈，晾干，打包收集，卷成筒狀，貯存?zhèn)溆茫?/p>
（2）稀酸預(yù)處理：將香蕉稈纖維進(jìn)行粉碎剪切成長(zhǎng)度為0.5～5cm的粗纖維，
在常溫下用質(zhì)量濃度為0.5～10%的稀酸溶液進(jìn)行浸泡2～18小時(shí)，得到含稀酸物料；
（3）擠壓爆破：將步驟（2）得到的含稀酸物料進(jìn)行過(guò)濾濾去水分后，放入擠壓爆破機(jī)中，于溫度140-170℃，壓力4-20Mpa條件下進(jìn)行連續(xù)擠壓爆破，得到爆破物料；
（4）酶解水解：用堿劑將步驟（3）得到的爆破物料的pH調(diào)節(jié)至3.5-5.5，然后加入一定量的纖維素酶和木聚糖酶混合酶后置于酶解器中于轉(zhuǎn)速為80-200rpm、溫度為40-55℃下水解糖化48-72小時(shí)，即得到香蕉稈纖維素水解糖化液。
上述的香蕉稈纖維素水解糖化的方法，步驟（2）中，所述的稀酸溶液為磷酸、鹽酸和硫酸中的一種或幾種。
上述的香蕉稈纖維素水解糖化的方法，步驟（4）中，所述的堿劑為質(zhì)量濃度為10-20%的氨水溶液。在傳統(tǒng)的纖維素水解糖化的生產(chǎn)方法中，通常用NaOH等片堿或堿液來(lái)調(diào)節(jié)爆破物料的pH值，然而，由于在酶解過(guò)程中堿會(huì)被大量消耗，引起pH波動(dòng)較大，從而導(dǎo)致酶解過(guò)程的不穩(wěn)定。在本發(fā)明中，用氨水替代傳統(tǒng)的NaOH，可以對(duì)擠爆物料的酸堿度起到有效的緩沖，從而使整個(gè)水解過(guò)程處于一個(gè)較為穩(wěn)定的pH環(huán)境中，保證了纖維素酶與木聚糖酶的活性，同時(shí)，氨水中的氮也可以為作為本發(fā)明后續(xù)的乙醇發(fā)酵提供氮源，既降低了生產(chǎn)成本，又易于操作。
上述的香蕉稈纖維素水解糖化的方法，步驟（4）中，所述的纖維素酶（外文名稱：Cellulase）和木聚糖酶（外文名稱：Pentopan Mono）混合酶的用量為每100g爆破物料加入0.05-0.5g的纖維素酶和木聚糖酶混合酶。其中，所述的纖維素酶和木聚糖酶混合酶的制備方法為：①在溫度25～32℃、pH4～6的條件下，按50 mL的裝液量分別將初選培養(yǎng)基、產(chǎn)孢培養(yǎng)基以及產(chǎn)酶培養(yǎng)基裝入250mL 的三角瓶中，以草酸青霉（拉丁名：Penicillium oxalicum）和黑曲霉（學(xué)名：Aspergillus niger）作為出發(fā)菌株，接種至初選培養(yǎng)基后置于搖床中，于180-300 rpm的轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)3-5d；②在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將初選培養(yǎng)基培養(yǎng)得到的菌株接種于產(chǎn)孢培養(yǎng)基中培養(yǎng)3-5d；③在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將產(chǎn)孢培養(yǎng)基中得到的菌株接種于產(chǎn)酶培養(yǎng)基中培養(yǎng)3-5d，分離提純后得到纖維素酶和木聚糖酶混合酶。
所述的初選培養(yǎng)基的組成為：硝酸鈉0.5-1.0g，磷酸氫二鉀1.0-2.0g，七水合硫酸鎂 0.5-1.0g，微量元素0.1-0.2ml，蒸餾水1000ml；所述的產(chǎn)孢培養(yǎng)基為PDA培養(yǎng)基：馬鈴薯200g，蔗糖20g，瓊脂16g，水1000ml；所述的產(chǎn)酶培養(yǎng)基組成為：磷酸二氫鉀4-6g、硫酸銨4-6g、七水合硫酸鎂0.6-1.2g、無(wú)水氯化鈣0.6-1.2g、酵母粉0.04-0.4g，吐溫80 2-4 mL、微晶纖維素10-20g、麥麩40-60g、微量元素 0.1-0.2ml，其中所述微量元素含有以下成分mg/L：FeSO4·7H2O,5.0；MnSO4，1.6；ZnSO4·7H2O，1.4；CoCl2，2.0。
本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明以蕉園廢棄的香蕉莖稈資源為主要原料，資源十分豐富、成本低，而且本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，工藝周期短。
2、本發(fā)明采用稀酸低溫的擠壓爆破工藝，與普通的蒸汽爆破技術(shù)相比，無(wú)需消耗大量的蒸汽，而且可以連續(xù)生產(chǎn)，可大大提高香蕉稈纖維素水解糖化速度，縮短降解的時(shí)間，同時(shí)大幅度減少了副產(chǎn)物與影響后續(xù)發(fā)酵乙醇的有害物質(zhì)的產(chǎn)生，減少能源消耗，提高原料利用率，大大降低了生產(chǎn)成本。
3、本發(fā)明所用的堿劑采用氨水替代氫氧化鈉，可使整個(gè)水解過(guò)程處于一個(gè)較為穩(wěn)定的pH環(huán)境中，還可以在保證香蕉稈纖維素順利水解糖化的同時(shí)，減少了堿類用量，顯著降低生產(chǎn)操作難度和減少對(duì)環(huán)境的污染。
4、本發(fā)明一種香蕉稈纖維素水解糖化的方法，采用該方法能大大提高香蕉稈纖維素水解糖化的速度，而且水解后的香蕉稈纖維素水解糖化液中纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)到84%以上；采用該方法對(duì)香蕉稈進(jìn)行處理后得到的香蕉稈纖維素水解糖化液可用于生產(chǎn)燃料乙醇，提高了香蕉稈生物質(zhì)資源的綜合利用率，提高了經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開了一種香蕉稈纖維素水解糖化的方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替代和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。
本發(fā)明提供的香蕉稈纖維素水解糖化方法中所用原料或輔料均可由市場(chǎng)購(gòu)得，草酸青霉菌株來(lái)源自中國(guó)微生物菌種保藏中心。下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種香蕉稈纖維素水解糖化的方法，包括如下步驟：
（1）原料收集：將香蕉稈原料稈徑剝離，進(jìn)行捶打其樹皮，用水洗凈，這
樣可除去大部分雜質(zhì)，不易霉變，容易保存，然后采用日曬的方式進(jìn)行晾干后，打包收集，卷成筒狀，貯存?zhèn)溆茫?/p>
（2）稀酸預(yù)處理：取5000g香蕉稈纖維進(jìn)行粉碎剪切成長(zhǎng)度為0.5cm的粗纖維，在常溫下用質(zhì)量濃度為0.5%的硫酸進(jìn)行浸泡18小時(shí)，得到含稀酸物料；
（3）擠壓爆破：將步驟（2）得到的含稀酸物料進(jìn)行過(guò)濾濾去水分后，放入擠壓爆破機(jī)中，于溫度140℃，壓力20Mpa條件下進(jìn)行擠壓爆破，得到爆破物料；擠壓爆破是連續(xù)進(jìn)行的，擠壓爆破機(jī)每分鐘放入含稀酸物料4-6L；在擠壓爆破之前進(jìn)行酸泡處理，可以使得香蕉稈木質(zhì)纖維素內(nèi)部堅(jiān)韌的組織松動(dòng)，容易于下一步的水解，并除去部分難以水解的膠體物質(zhì)；
（4）酶解水解：用質(zhì)量濃度為10%的氨水溶液噴淋步驟（3）得到的爆破物料將其pH調(diào)節(jié)至3.5，然后按照每100g爆破物料加入0.05g纖維素酶和木聚糖酶混合酶的比例加入纖維素酶和木聚糖酶混合酶后置于酶解器中于轉(zhuǎn)速為80rpm、溫度為40℃下水解糖化72小時(shí)，得到纖維素轉(zhuǎn)化率為85.4%的香蕉稈纖維素水解糖化液；該糖化液經(jīng)適當(dāng)保存后可用于后續(xù)的發(fā)酵乙醇用途。
步驟（4）中，所述的纖維素酶和木聚糖酶混合酶的制備方法為：①在溫度25℃、pH4的條件下，按50 mL的裝液量分別將初選培養(yǎng)基、產(chǎn)孢培養(yǎng)基以及產(chǎn)酶培養(yǎng)基裝入250mL 的三角瓶中，以草酸青霉（拉丁名：Penicillium oxalicum）和黑曲霉（學(xué)名：Aspergillus niger）作為出發(fā)菌株，接種至初選培養(yǎng)基后置于搖床中，于180rpm的轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)5d；②在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將初選培養(yǎng)基培養(yǎng)得到的菌株接種于產(chǎn)孢培養(yǎng)基中培養(yǎng)5d；③在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將產(chǎn)孢培養(yǎng)基得到的菌株接種于產(chǎn)酶培養(yǎng)基中培養(yǎng)5d，分離提純后得到纖維素酶和木聚糖酶混合酶。所述的初選培養(yǎng)基的組成為：硝酸鈉0.5g，磷酸氫二鉀1.0g，七水合硫酸鎂 0.5g，微量元素0.1ml，蒸餾水1000ml；所述的產(chǎn)孢培養(yǎng)基為PDA培養(yǎng)基：馬鈴薯200g，蔗糖20g，瓊脂16g，水1000ml；所述的產(chǎn)酶培養(yǎng)基組成為：磷酸二氫鉀4g、硫酸銨4g、七水合硫酸鎂0.6g、無(wú)水氯化鈣0.6g、酵母粉0.04g，吐溫80 2mL、微晶纖維素10g、麥麩40g、微量元素，0.1ml，其中微量元素含有以下成分mg/L：FeSO4·7H2O,5.0；MnSO4，1.6；ZnSO4·7H2O，1.4；CoCl2，2.0。
實(shí)施例2
一種香蕉稈纖維素水解糖化的方法，包括如下步驟：
（1）原料收集：將香蕉稈原料稈徑剝離，進(jìn)行捶打其樹皮，用水洗凈，這
樣可除去大部分雜質(zhì)，不易霉變，容易保存，然后采用暖風(fēng)干燥的方式進(jìn)行晾干后，打包收集，卷成筒狀，貯存?zhèn)溆茫?/p>
（2）稀酸預(yù)處理：取15 Kg香蕉稈纖維進(jìn)行粉碎剪切成長(zhǎng)度為3cm的粗纖維，在常溫下用質(zhì)量濃度為6%的鹽酸進(jìn)行浸泡10小時(shí)，得到含稀酸物料；
（3）擠壓爆破：將步驟（2）得到的含稀酸物料進(jìn)行過(guò)濾濾去水分后，放入擠壓爆破機(jī)中，于溫度155℃，壓力12Mpa條件下進(jìn)行擠壓爆破，得到爆破物料；擠壓爆破是連續(xù)進(jìn)行的，擠壓爆破機(jī)每分鐘放入含稀酸物料4-6L；在擠壓爆破之前進(jìn)行酸泡處理，可以使得香蕉稈木質(zhì)纖維素內(nèi)部堅(jiān)韌的組織松動(dòng)，容易于下一步的水解，并除去部分難以水解的膠體物質(zhì)；
（4）酶解水解：用質(zhì)量濃度為15%的氨水溶液噴淋步驟（3）得到的爆破物料將其pH調(diào)節(jié)至5，然后按照每100g爆破物料加入0.25g纖維素酶和木聚糖酶混合酶的比例加入纖維素酶和木聚糖酶混合酶后置于酶解器中于轉(zhuǎn)速為130rpm、溫度為50℃下水解糖化60小時(shí)，得到纖維素轉(zhuǎn)化率為86.5%的香蕉稈纖維素水解糖化液；該糖化液經(jīng)適當(dāng)保存后可用于后續(xù)的發(fā)酵乙醇用途。
步驟（4）中，所述的纖維素酶和木聚糖酶混合酶的制備方法為：①在溫度30℃、pH為5的條件下，按50 mL的裝液量分別將初選培養(yǎng)基、產(chǎn)孢培養(yǎng)基以及產(chǎn)酶培養(yǎng)基裝入250mL 的三角瓶中，以草酸青霉和黑曲霉作為出發(fā)菌株，接種至初選培養(yǎng)基后置于搖床中，于250 rpm的轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)4d；②在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將初選培養(yǎng)基培養(yǎng)得到的菌株接種于產(chǎn)孢培養(yǎng)基中培養(yǎng)4d；③在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將產(chǎn)孢培養(yǎng)基中得到的菌株接種于產(chǎn)酶培養(yǎng)基中培養(yǎng)4d，分離提純后得到纖維素酶和木聚糖酶混合酶。所述的初選培養(yǎng)基的組成為：硝酸鈉0.7g，磷酸氫二鉀1.5g，七水合硫酸鎂 0.8g，微量元素0.15ml，蒸餾水1000ml；所述的產(chǎn)孢培養(yǎng)基為PDA培養(yǎng)基：馬鈴薯200g，蔗糖20g，瓊脂16g，水1000ml；所述的產(chǎn)酶培養(yǎng)基組成為：磷酸二氫鉀5g、硫酸銨5g、七水合硫酸鎂1g、無(wú)水氯化鈣0.9g、酵母粉0.2g，吐溫80 3 mL、微晶纖維素15g、麥麩50g、微量元素0.15ml，其中微量元素含有以下成分（mg/L）：FeSO4·7H2O,5.0；MnSO4，1.6；ZnSO4·7H2O，1.4；CoCl2，2.0。
實(shí)施例3
一種香蕉稈纖維素水解糖化的方法，包括如下步驟：
（1）原料收集：將香蕉稈原料稈徑剝離，進(jìn)行捶打其樹皮，用水洗凈，這
樣可除去大部分雜質(zhì)，不易霉變，容易保存，然后采用日曬的方式進(jìn)行晾干后，打包收集，卷成筒狀，貯存?zhèn)溆茫?/p>
（2）稀酸預(yù)處理：取30 Kg香蕉稈纖維進(jìn)行粉碎剪切成長(zhǎng)度為5cm的粗纖維，在常溫下用質(zhì)量濃度為10%的磷酸進(jìn)行浸泡2小時(shí)，得到含稀酸物料；
（3）擠壓爆破：將步驟（2）得到的含稀酸物料進(jìn)行過(guò)濾濾去水分后，放入擠壓爆破機(jī)中，于溫度170℃，壓力4Mpa條件下進(jìn)行擠壓爆破，得到爆破物料；擠壓爆破是連續(xù)進(jìn)行的，擠壓爆破機(jī)每分鐘放入含稀酸物料4-6L；在擠壓爆破之前進(jìn)行酸泡處理，可以使得香蕉稈木質(zhì)纖維素內(nèi)部堅(jiān)韌的組織松動(dòng)，容易于下一步的水解，并除去部分難以水解的膠體物質(zhì)；
（4）酶解水解：用質(zhì)量濃度為20%的氨水溶液噴淋步驟（3）得到的爆破物料將其pH調(diào)節(jié)至5.5，然后按照每100g爆破物料加入0.5g纖維素酶和木聚糖酶混合酶的比例加入纖維素酶和木聚糖酶混合酶后置于酶解器中于轉(zhuǎn)速為200rpm、溫度為55℃下水解糖化48小時(shí)，得到纖維素轉(zhuǎn)化率為87.2%的香蕉稈纖維素水解糖化液；該糖化液經(jīng)適當(dāng)保存后可用于后續(xù)的發(fā)酵乙醇用途。
步驟（4）中，所述的纖維素酶和木聚糖酶混合酶的制備方法為：①在溫度32℃、pH為6的條件下，按50 mL的裝液量分別將初選培養(yǎng)基、產(chǎn)孢培養(yǎng)基以及產(chǎn)酶培養(yǎng)基裝入250mL 的三角瓶中，以草酸青霉和黑曲霉作為出發(fā)菌株，接種至初選培養(yǎng)基后置于搖床中，于300 rpm的轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)3d；②在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將初選培養(yǎng)基培養(yǎng)得到的菌株接種于產(chǎn)孢培養(yǎng)基中培養(yǎng)3d；③在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將產(chǎn)孢培養(yǎng)基中得到的菌株接種于產(chǎn)酶培養(yǎng)基中培養(yǎng)3d，分離提純后得到纖維素酶和木聚糖酶混合酶。所述的初選培養(yǎng)基的組成為：硝酸鈉1.0g，磷酸氫二鉀2.0g，七水合硫酸鎂1.0g，微量元素0.2ml，蒸餾水1000ml；所述的產(chǎn)孢培養(yǎng)基為PDA培養(yǎng)基：馬鈴薯200g，蔗糖20g，瓊脂16g，水1000ml；所述的產(chǎn)酶培養(yǎng)基組成為：磷酸二氫鉀6g、硫酸銨6g、七水合硫酸鎂1.2g、無(wú)水氯化鈣1.2g、酵母粉0.4g，吐溫80 4 mL、微晶纖維素20g、麥麩60g、微量元素 0.2ml，其中所述微量元素含有以下成分mg/L：FeSO4·7H2O,5.0；MnSO4，1.6；ZnSO4·7H2O，1.4；CoCl2，2.0。
實(shí)施例4
一種香蕉稈纖維素水解糖化的方法，包括如下步驟：
（1）原料收集：將香蕉稈原料稈徑剝離，進(jìn)行捶打其樹皮，用水洗凈，這
樣可除去大部分雜質(zhì)，不易霉變，容易保存，然后采用日曬的方式進(jìn)行晾干后，打包收集，卷成筒狀，貯存?zhèn)溆茫?/p>
（2）稀酸預(yù)處理：取10Kg香蕉稈纖維進(jìn)行粉碎剪切成長(zhǎng)度為0.5-2cm的粗纖維，在常溫下用質(zhì)量濃度都為3%的磷酸、鹽酸以及硫酸的混合溶液進(jìn)行浸泡3小時(shí)，得到含稀酸物料；
（3）擠壓爆破：將步驟（2）得到的含稀酸物料進(jìn)行過(guò)濾濾去水分后，放入擠壓爆破機(jī)中，于溫度140℃，壓力10Mpa條件下進(jìn)行擠壓爆破，在擠壓爆破機(jī)內(nèi)，物料在螺稈的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)被剪切、擠壓，當(dāng)物料從機(jī)頭噴嘴處噴出時(shí)，由于壓力突然降低，物料體積迅速膨脹，纖維素晶體結(jié)構(gòu)被破壞，得到爆破物料；擠壓爆破是連續(xù)進(jìn)行的，擠壓爆破機(jī)每分鐘放入含稀酸物料4-6L；在擠壓爆破之前進(jìn)行酸泡處理，可以使得香蕉稈木質(zhì)纖維素內(nèi)部堅(jiān)韌的組織松動(dòng)，容易于下一步的水解，并除去部分難以水解的膠體物質(zhì)；
（4）酶解水解：用質(zhì)量濃度為12%的氨水溶液噴淋步驟（3）得到的爆破物料將其pH調(diào)節(jié)至5.0，然后按照每100g爆破物料加入0.05g纖維素酶和木聚糖酶混合酶的比例加入纖維素酶和木聚糖酶混合酶后置于酶解器中，于轉(zhuǎn)速為110rpm、溫度為50℃下水解糖化72小時(shí)，得到纖維素轉(zhuǎn)化率為84.3%的香蕉稈纖維素水解糖化液；該糖化液經(jīng)適當(dāng)保存后可用于后續(xù)的發(fā)酵乙醇用途。
步驟（4）中，所述的纖維素酶和木聚糖酶混合酶的制備方法為：①在溫度25～32℃、pH為5的條件下，按50 mL的裝液量分別將初選培養(yǎng)基、產(chǎn)孢培養(yǎng)基以及產(chǎn)酶培養(yǎng)基裝入250mL 的三角瓶中，以草酸青霉和黑曲霉作為出發(fā)菌株，接種至初選培養(yǎng)基后置于搖床中，于200 rpm的轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)5d；②在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將初選培養(yǎng)基培養(yǎng)得到的菌株接種于產(chǎn)孢培養(yǎng)基中培養(yǎng)5d；③在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將產(chǎn)孢培養(yǎng)基中得到的菌株接種于產(chǎn)酶培養(yǎng)基中培養(yǎng)5d，分離提純后得到纖維素酶和木聚糖酶混合酶。所述的初選培養(yǎng)基的組成為：硝酸鈉0.8g，磷酸氫二鉀1.2g，七水合硫酸鎂 0.6g，微量元素0.18ml，蒸餾水1000ml；所述的產(chǎn)孢培養(yǎng)基為PDA培養(yǎng)基：馬鈴薯200g，蔗糖20g，瓊脂16g，水1000ml；所述的產(chǎn)酶培養(yǎng)基組成為：磷酸二氫鉀5.5g、硫酸銨4g、七水合硫酸鎂0.9g、無(wú)水氯化鈣0.7g、酵母粉0.3g，吐溫80 2mL、微晶纖維素14g、麥麩52g、微量元素0.1ml，其中微量元素含有以下成分mg/L：FeSO4·7H2O,5.0；MnSO4，1.6；ZnSO4·7H2O，1.4；CoCl2，2.0。
實(shí)施例5
一種香蕉稈纖維素水解糖化的方法，包括如下步驟：
（1）原料收集：將香蕉稈原料稈徑剝離，進(jìn)行捶打其樹皮，用水洗凈，這
樣可除去大部分雜質(zhì)，不易霉變，容易保存，然后采用日曬的方式進(jìn)行晾干后，打包收集，卷成筒狀，貯存?zhèn)溆茫?/p>
（2）稀酸預(yù)處理：取35Kg香蕉稈纖維進(jìn)行粉碎剪切成長(zhǎng)度為0.5-5cm的粗纖維，在常溫下用質(zhì)量濃度都為5%的鹽酸和硫酸的混合溶液進(jìn)行浸泡7小時(shí)，得到含稀酸物料；
（3）擠壓爆破：將步驟（2）得到的含稀酸物料進(jìn)行過(guò)濾濾去水分后，放入擠壓爆破機(jī)中，于溫度170℃，壓力15Mpa條件下進(jìn)行擠壓爆破，在擠壓爆破機(jī)內(nèi)，物料在螺稈的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)被剪切、擠壓，當(dāng)物料從機(jī)頭噴嘴處噴出時(shí)，由于壓力突然降低，物料體積迅速膨脹，纖維素晶體結(jié)構(gòu)被破壞，得到爆破物料；擠壓爆破是連續(xù)進(jìn)行的，擠壓爆破機(jī)每分鐘放入含稀酸物料4-6L；在擠壓爆破之前進(jìn)行酸泡處理，可以使得香蕉稈木質(zhì)纖維素內(nèi)部堅(jiān)韌的組織松動(dòng)，容易于下一步的水解，并除去部分難以水解的膠體物質(zhì)；
（4）酶解水解：用質(zhì)量濃度為10%的氨水溶液噴淋步驟（3）得到的爆破物料將其pH調(diào)節(jié)至4.5，然后按照每100g爆破物料加入0.1g纖維素酶和木聚糖酶混合酶的比例加入纖維素酶和木聚糖酶混合酶后置于酶解器中，于轉(zhuǎn)速為150rpm、溫度為55℃下水解糖化55小時(shí)，得到纖維素轉(zhuǎn)化率為88%的香蕉稈纖維素水解糖化液；該糖化液經(jīng)適當(dāng)保存后可用于后續(xù)的發(fā)酵乙醇用途。
步驟（4）中，所述的纖維素酶和木聚糖酶混合酶的制備方法為：①在溫度25～32℃、pH為4的條件下，按50 mL的裝液量分別將初選培養(yǎng)基、產(chǎn)孢培養(yǎng)基以及產(chǎn)酶培養(yǎng)基裝入250mL 的三角瓶中，以草酸青霉和黑曲霉作為出發(fā)菌株，接種至初選培養(yǎng)基后置于搖床中，于260 rpm的轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)4d；②在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將初選培養(yǎng)基培養(yǎng)得到的菌株接種于產(chǎn)孢培養(yǎng)基中培養(yǎng)4d；③在與上述相同的培養(yǎng)條件下，將產(chǎn)孢培養(yǎng)基中得到的菌株接種于產(chǎn)酶培養(yǎng)基中培養(yǎng)4d，分離提純后得到纖維素酶和木聚糖酶混合酶。所述的初選培養(yǎng)基的組成為：硝酸鈉0.6g，磷酸氫二鉀1.8g，七水合硫酸鎂 0.8g，微量元素0.2ml，蒸餾水1000ml；所述的產(chǎn)孢培養(yǎng)基為PDA培養(yǎng)基：馬鈴薯200g，蔗糖20g，瓊脂16g，水1000ml；所述的產(chǎn)酶培養(yǎng)基組成為：磷酸二氫鉀5g、硫酸銨4g、七水合硫酸鎂1.2g、無(wú)水氯化鈣0.8g、酵母粉0.25g，吐溫80 3mL、微晶纖維素17g、麥麩48g、微量元素0.2ml，其中微量元素含有以下成分（mg/L）：FeSO4·7H2O,5.0；MnSO4，1.6；ZnSO4·7H2O，1.4；CoCl2，2.0。