一種基于離子液體的木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于離子液體的木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法，具體步驟如下：(1)以離子液體?海水混合物為預(yù)處理溶劑，在氮氣保護下，木質(zhì)纖維素與預(yù)處理溶劑按照質(zhì)量比為1:5～1:25混合，于50～150℃下攪拌1～24小時，所得處理液隨后冷卻至室溫，過濾、利用淡水或海水洗滌濾渣，干燥后獲得預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素殘渣；(2)向上述木質(zhì)纖維素殘渣中加入pH 4.8水溶液，再加入纖維素酶及β?葡萄糖苷酶，酶解反應(yīng)后，獲得可發(fā)酵的還原糖溶液。本預(yù)處理工藝不僅能有效增強木質(zhì)纖維素的酶解效率，提高可發(fā)酵的還原糖收率，而且還具有環(huán)境友好、粘度低、易操作、成本低、能耗低、淡水消耗少等優(yōu)點。
【專利說明】
一種基于離子液體的木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于木質(zhì)纖維素利用及化學(xué)工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種利用海水替代淡水用于離子液體預(yù)處理木質(zhì)纖維素及后續(xù)酶解的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著近年來能源危機的爆發(fā)及人們對環(huán)境問題的日益關(guān)注，生物質(zhì)等可再生資源的開發(fā)和利用逐漸受到重視(3(^611(^，2012,337,695)。與化石資源相比，生物質(zhì)資源有諸多優(yōu)勢；例如，其年產(chǎn)量巨大，且以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)燃料和化工原料還可有效降低〇)2的排放和環(huán)境污染。木質(zhì)纖維素作為地球上分布最廣和含量最豐富的可再生生物質(zhì)資源而備受人們的關(guān)注。木質(zhì)纖維素主要由木質(zhì)素、纖維素及半纖維素組成。木質(zhì)纖維素經(jīng)生物精煉可以轉(zhuǎn)化為各種生物基能源和平臺化合物。然而，由于木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)復(fù)雜，纖維素不僅被半纖維素和木質(zhì)素包裹，且其分子內(nèi)及分子間存在大量氫鍵，致使其高度結(jié)晶化，故難以直接利用化學(xué)法或生物法將其高效轉(zhuǎn)化為生物能源或平臺化合物，這嚴(yán)重阻礙了木質(zhì)纖維素的開發(fā)與利用。因此，通常需要對木質(zhì)纖維素進行預(yù)處理，除去部分木質(zhì)素、降低纖維素結(jié)晶度、破壞其三維結(jié)構(gòu)，從而增加反應(yīng)位點、提高還原糖收率(ChemSusChem，2015，8，3366) 〇
[0003]離子液體由于具有超強的溶解能力，已被證明是一類優(yōu)良的木質(zhì)纖維素預(yù)處理溶劑(Green 〇!6111，2013，15,550)。盡管如此，離子液體預(yù)處理木質(zhì)纖維素需消耗大量珍貴的淡水資源。例如，在離子液體預(yù)處理后，需對預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素殘渣進行多次水洗，以降低離子液體的損失及殘余離子液體對后續(xù)酶解的負(fù)面影響，并且在后續(xù)酶解過程中也需要使用大量淡水(〇價0304570(?)。據(jù)報道，每生產(chǎn)11113生物燃料大約需要消耗1.9-5.91113水 (ChemSusChem,2015,8,3823)。然而，由于全球人口過剩及環(huán)境污染等的加劇，部分國家和地區(qū)已出現(xiàn)嚴(yán)重的淡水短缺的問題。這無疑會極大地障礙離子液體在木質(zhì)纖維素生物精煉中的大規(guī)模應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用海水替代淡水用于離子液體預(yù)處理木質(zhì)纖維素及后續(xù)酶解的方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006] —種基于離子液體的木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法，包括如下步驟:
[0007] (1)以離子液體-海水混合物為預(yù)處理溶劑，在氮氣保護下，木質(zhì)纖維素與預(yù)處理溶劑按照質(zhì)量比為1:5?1:25混合，于50?150 °C下攪拌1?24小時，所得處理液隨后冷卻至室溫，過濾、利用淡水或海水洗滌濾渣，干燥后獲得預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素殘渣;所述的離子液體是膽堿類或咪唑類離子液體；
[0008] (2)向上述木質(zhì)纖維素殘渣中加入pH 4.8水溶液，再加入纖維素酶及￠-葡萄糖苷酶，酶解反應(yīng)后，獲得可發(fā)酵的還原糖溶液。
[0009]所述的膽堿類離子液體是以膽堿為陽離子的離子液體;所述的咪唑類離子液體是以咪唑為陽離子的離子液體。
[0010]步驟(1)所述的膽堿類離子液體是以膽堿為陽離子，氨基酸鹽或?；撬猁}為陰離子的離子液體;所述的咪唑類離子液體是[1-乙基-3-甲基咪唑][乙酸鹽]。
[0011]所述氨基酸鹽為甘氨酸鹽、丙氨酸鹽、絲氨酸鹽、蘇氨酸鹽、纈氨酸鹽、亮氨酸鹽、 異亮氨酸鹽、蛋氨酸鹽、苯丙氨酸鹽、脯氨酸鹽、色氨酸鹽、賴氨酸鹽、精氨酸鹽或組氨酸鹽。
[0012]步驟(2)所述的酶解反應(yīng)的條件為振蕩速度150?250r/min，反應(yīng)溫度40?60°C， 反應(yīng)時間12?72h。[〇〇13]步驟(1)中所述的木質(zhì)纖維素為水稻秸桿、玉米秸桿、玉米芯、小麥秸桿或甘蔗渣。
[0014]步驟(1)中所述的離子液體-海水混合物中離子液體含量為5?95wt%。[〇〇15]所述的離子液體-海水混合物中離子液體含量多50wt %時，所得處理液在過濾之前加入稀釋液稀釋，所述稀釋液為海水或淡水。
[0016]所述稀釋液的體積為預(yù)處理溶劑體積的1?3倍。[〇〇17]步驟(2)中所述的？114.8水溶液為5〇111111〇1/1^114.8檸檬酸鹽緩沖液或利用檸檬酸調(diào)節(jié)的pH 4.8海水。
[0018]步驟(2)中所述的纖維素酶用量為5?15FPU/g預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素殘渣;所述的葡萄糖苷酶用量為15?40CBU/g預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素殘渣。[0〇19]步驟⑵中所述的木質(zhì)纖維素殘渣與pH 4.87JC溶液的固液比為1?l〇mg/mL。
[0020]所述的纖維素酶為來源于木霉(Trichoderma sp.)的商品化纖維素酶;所述的p-葡萄糖苷酶為來源于黑曲霉(Aspergillus niger)的商品化￠-葡萄糖苷酶。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點:
[0022]1)利用廉價、易得、且存量巨大的海水替代資源有限的淡水用于離子液體預(yù)處理木質(zhì)纖維素及后續(xù)酶解，將極大地降低了木質(zhì)纖維素生物精煉中的淡水消耗，從而克服了 “與人搶水”的問題。[〇〇23]2)本發(fā)明所用的預(yù)處理溶劑中含有大量的水分，故本預(yù)處理工藝具有超強的耐水性，故在預(yù)處理前，無需對離子液體及木質(zhì)纖維素進行干燥，簡化了工藝過程，并極大地降低了能耗。
[0024]3)本發(fā)明在價格相對較高、粘度較大的離子液體中加入一定量的、廉價、低粘度的海水，不僅能有效降低體系粘度，方便操作，而且將極大地減少離子液體的用量，從而降低成本。同時，加入一定量的海水能有效調(diào)節(jié)離子液體的預(yù)處理強度(離子液體堿性)，減低半纖維素的損失，提高還原糖收率。[〇〇25]4)本發(fā)明利用離子液體-海水化合物作為木質(zhì)纖維素預(yù)處理溶劑，顯著增強了后續(xù)木質(zhì)纖維素的酶解，提高了還原糖收率。【具體實施方式】
[0026]通過實施例進一步說明本發(fā)明，但不僅限于實施例。[〇〇27] 實施例1[〇〇28]80wt% [膽堿][精氨酸鹽]_海水混合物預(yù)處理小麥秸桿[〇〇29] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420mi)和3g[膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為80wt% ;離子液體根據(jù)文獻[Green Chem，2012，14，304]所述方法合成)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌6小時；隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的去離子水稀釋、過濾，再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。
[0030] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。24h 后，還原糖收率為71 % (利用DNS法測定還原糖濃度，Pure Appl.Chem.1987，59，257;基于預(yù)處理前小麥秸桿中還原糖的理論產(chǎn)量，計算還原糖收率)。[〇〇31] 實施例2[〇〇32]80wt% [膽堿][甘氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿[〇〇33] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420mi)和3g[膽堿][甘氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為80wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌 6小時;隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的去離子水稀釋、過濾，再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。[〇〇34] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。24h 后，還原糖收率為66 %。
[0035] 實施例3[〇〇36]80wt% [膽堿][賴氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿[〇〇37] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420M1)和3g[膽堿][賴氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為80wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌 6小時;隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的去離子水稀釋、過濾，再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。[〇〇38] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h 后，還原糖收率為63 %。
[0039] 實施例4[〇〇4〇] 80wt% [膽堿][苯丙氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿 [0〇41 ] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥猜桿粉末(250?420M1)和3g[膽堿][苯丙氨酸鹽]_ 海水混合物(離子液體含量為80wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌6小時;隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的去離子水稀釋、過濾，再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。[〇〇42] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h 后，還原糖收率為63 %。
[0043] 實施例5
[0044]80wt% [膽堿][纈氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿[〇〇45] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420mi)和3g[膽堿][纈氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為80wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌 6小時;隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的去離子水稀釋、過濾，再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。[〇〇46] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h 后，還原糖收率為64 %。
[0047] 實施例6[〇〇48]80wt% [膽堿][脯氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿[〇〇49] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420mi)和3g[膽堿][脯氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為80wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌 6小時;隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的去離子水稀釋、過濾，再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。
[0050] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h 后，還原糖收率為66 %。[0051 ] 實施例7[〇〇52]80wt% [膽堿][?；撬猁}]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿[〇〇53] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420mi)和3g[膽堿][?；撬猁}]-海水混合物(離子液體含量為80wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌 6小時;隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的去離子水稀釋、過濾，再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。[〇〇54] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。72h 后，還原糖收率為71 %。
[0055] 實施例8[〇〇56]80wt%[l_乙基-3-甲基咪唑][乙酸鹽]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿[〇〇57] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420mi)和3g[ 1-乙基-3-甲基咪唑] [乙酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為80wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下， 于90°C下攪拌6小時；隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的去離子水稀釋、過濾，再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。[〇〇58] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。72h 后，還原糖收率為43 %。
[0059] 實施例9[〇〇6〇] 50wt%[l_乙基-3-甲基咪唑][乙酸鹽]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿 [〇〇61 ] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420mi)和3g[ 1-乙基-3-甲基咪唑] [乙酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為50wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下， 于150°C下攪拌1.5小時；隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的去離子水稀釋、過濾， 再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。 [〇〇62] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。72h 后，還原糖收率為55 %。
[0063] 實施例10[〇〇64]20wt% [膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿[〇〇65] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420mi)和3g[膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為20wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌 6小時；隨后冷卻至室溫，過濾，再用3倍體積的去離子水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。[〇〇66] b)酶解:精確稱量上述小麥秸桿殘渣20mg，置于50mL的三角瓶中，加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h 后，還原糖收率為77 %。
[0067] 實施例11[〇〇68]50wt% [膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理小麥秸桿[〇〇69] a)預(yù)處理:精確稱量150mg小麥秸桿粉末(250?420mi)和3g[膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為50wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌 6小時;隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的海水稀釋、過濾，再用3倍體積的海水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的小麥秸桿殘渣。
[0070]b)酶解:將上述所有的小麥秸桿殘渣(265mg，該殘渣為小麥秸桿殘渣及海鹽的混合物;其中，小麥秸桿殘渣質(zhì)量約為80mg)，置于100mL的三角瓶中，加入28mL海水(pH 4.8， pH通過檸檬酸調(diào)節(jié))、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的￠-葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h后，還原糖收率為60 %。
[0071]實施例12[〇〇72] 50wt % [膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理水稻秸桿[〇〇73] a)預(yù)處理:精確稱量150mg水稻秸桿粉末(250?420M1)和3g[膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為50wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌 6小時;隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的海水稀釋、過濾，再用3倍體積的海水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的水稻秸桿殘渣。[〇〇74] b)酶解:將上述所有的水稻秸桿殘渣(249mg;其中，水稻秸桿殘渣質(zhì)量約為71mg)， 置于100mL的三角瓶中，加入25mL海水(pH 4.8，pH通過檸檬酸調(diào)節(jié))、1 lFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的￠-葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/ min、50°C的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h后，還原糖收率為54%。
[0075] 實施例13[〇〇76]50wt% [膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理玉米芯[〇〇77] a)預(yù)處理:精確稱量150mg玉米芯粉末(250?420_)和3g[膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為50wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌6 小時；隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的海水稀釋、過濾，再用3倍體積的海水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的玉米芯殘渣。[〇〇78] b)酶解:將上述所有的玉米芯殘渣(270mg;其中，玉米芯殘渣質(zhì)量約為9lmg)，置于 100mL的三角瓶中，加入32mL海水(pH 4.8，pH通過檸檬酸調(diào)節(jié))、1 lFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的￠-葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、 50°C的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h后，還原糖收率為72%。
[0079] 實施例14[〇〇8〇] 50wt% [膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理甘蔗渣[〇〇811 a)預(yù)處理:精確稱量150mg甘蔗渣粉末(250?420_)和3g[膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為50wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌6 小時；隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的海水稀釋、過濾，再用3倍體積的海水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的甘蔗渣殘渣。[〇〇82] b)酶解:將上述所有的甘蔗渣殘渣(241mg;其中，甘蔗渣殘渣質(zhì)量約為65mg)，置于 100mL的三角瓶中，加入25mL海水(pH 4.8，pH通過檸檬酸調(diào)節(jié))、1 lFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的￠-葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、 50°C的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h后，還原糖收率為55%。
[0083] 實施例15[〇〇84]50wt% [膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物預(yù)處理玉米秸桿[〇〇85] a)預(yù)處理:精確稱量150mg玉米秸桿粉末(250?420mi)和3g[膽堿][精氨酸鹽]-海水混合物(離子液體含量為50wt%)，共同置于15mL三角瓶中，在氮氣保護下，于90°C下攪拌 6小時;隨后冷卻至室溫，加入1倍預(yù)處理溶劑體積的海水稀釋、過濾，再用3倍體積的海水洗滌濾渣5次，濾渣經(jīng)干燥后即得到預(yù)處理后的玉米秸桿殘渣。[〇〇86] b)酶解:將上述所有的玉米秸桿殘渣(198mg;其中，玉米秸桿殘渣質(zhì)量約為62mg)， 置于100mL的三角瓶中，加入25mL海水(pH 4.8，pH通過檸檬酸調(diào)節(jié))、1 lFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的￠-葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/ min、50°C的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h后，還原糖收率為60%。[〇〇87]對比實施例1[〇〇88] 未經(jīng)預(yù)處理的小麥秸桿酶解[〇〇89] 精確稱量20mg未經(jīng)預(yù)處理的小麥秸桿粉末(250?420_)，置于50mL的三角瓶中， 加入7mL海水(pH 4.8，pH通過檸檬酸調(diào)節(jié))、1 lFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的￠-葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h后，還原糖收率為15 %。
[0090] 對比實施例2
[0091] 未經(jīng)預(yù)處理的小麥秸桿酶解
[0092] 精確稱量20mg未經(jīng)預(yù)處理的小麥秸桿粉末(250?420_)，置于50mL的三角瓶中， 加入7mL檸檬酸鹽緩沖液(50mmol/L，pH 4.8)、llFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的￠-葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h后，還原糖收率為15 %。[〇〇93] 對比實施例3[〇〇94] 未經(jīng)預(yù)處理的水稻秸桿酶解[〇〇95] 精確稱量20mg未經(jīng)預(yù)處理的水稻秸桿粉末(250?420_)，置于50mL的三角瓶中， 加入7mL海水(pH 4.8，pH通過檸檬酸調(diào)節(jié))、1 lFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的￠-葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h后，還原糖收率為17 %。[〇〇96] 對比實施例4[〇〇97] 未經(jīng)預(yù)處理的玉米芯酶解[〇〇98] 精確稱量20mg未經(jīng)預(yù)處理的玉米芯粉末(250?420_)，置于50mL的三角瓶中，加入7mL海水(pH 4.8，pH通過檸檬酸調(diào)節(jié))、1 lFPU/g來源于木霉的纖維素酶及25CBU/g來源于黑曲霉的￠-葡萄糖苷酶(均購于諾維信公司)，密封后置于200r/min、5(TC的恒溫振蕩器中反應(yīng)。48h后，還原糖收率為14 %。
【主權(quán)項】
1.一種基于離子液體的木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)以離子液體-海水混合物為預(yù)處理溶劑，在氮氣保護下，木質(zhì)纖維素與預(yù)處理溶劑 按照質(zhì)量比為1:5?1:25混合，于50?150°C下攪拌1?24小時，所得處理液隨后冷卻至室 溫，過濾、利用淡水或海水洗滌濾渣，干燥后獲得預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素殘渣;所述的離子 液體是膽堿類或咪唑類離子液體；(2)向上述木質(zhì)纖維素殘渣中加入pH 4.8水溶液，再加入纖維素酶及￠-葡萄糖苷酶，酶 解反應(yīng)后，獲得可發(fā)酵的還原糖溶液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的膽堿類離子液體是以膽堿 為陽離子，氨基酸鹽或?；撬猁}為陰離子的離子液體;所述的咪唑類離子液體是[1-乙基_ 3-甲基咪唑][乙酸鹽]。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述氨基酸鹽為甘氨酸鹽、丙氨酸鹽、絲氨 酸鹽、蘇氨酸鹽、纈氨酸鹽、亮氨酸鹽、異亮氨酸鹽、蛋氨酸鹽、苯丙氨酸鹽、脯氨酸鹽、色氨 酸鹽、賴氨酸鹽、精氨酸鹽或組氨酸鹽。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述的酶解反應(yīng)的條件為 振蕩速度150?250r/min，反應(yīng)溫度40?60°C，反應(yīng)時間12?72h。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的木質(zhì)纖維素為水稻秸桿、 玉米秸桿、玉米芯、小麥秸桿或甘蔗渣。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的離子液體-海水混合物中 離子液體含量為5?95wt % ;所述的離子液體-海水混合物中離子液體含量多50wt %時，所 得處理液在過濾之前加入稀釋液稀釋，所述稀釋液為海水或淡水;所述稀釋液的體積為預(yù) 處理溶劑體積的1?3倍。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6任意一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的pH 4.8水溶 液為50_〇1/1，？114.8檸檬酸鹽緩沖液或利用檸檬酸調(diào)節(jié)的?114.8海水。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的木質(zhì)纖維素殘渣與pH 4.8水溶液的固液比為1?1 Omg/mL。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的纖維素酶用量為5? 15FPU/g預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素殘渣;所述的￠-葡萄糖苷酶用量為15?40CBU/g預(yù)處理后的 木質(zhì)纖維素殘渣。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述的纖維素酶為來源于木霉 (Tr i choderma sp.)的商品化纖維素酶；所述的￠-葡萄糖苷酶為來源于黑曲霉 (Aspergillus niger)的商品化￠-葡萄糖苷酶。
【文檔編號】C12P19/14GK105969822SQ201610407410
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】李寧, 任歡, 宗敏華
【申請人】華南理工大學(xué)