一種離子液體混合體系預(yù)處理木質(zhì)纖維素提高其酶解效率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種離子液體混合體系預(yù)處理木質(zhì)纖維素提高其酶解效率的方法，屬于生物質(zhì)資源化利用和農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以玉米秸稈原料，經(jīng)粉碎過(guò)篩后利用離子液體混合體系進(jìn)行預(yù)處理，降低離子液體的用量并提高預(yù)處理后物料的酶解效率。與傳統(tǒng)離子液體預(yù)處理木質(zhì)纖維素相比，本發(fā)明篩選的離子液體混合體系相比純離子液體能更好的脫除半纖維素和木質(zhì)素，增加纖維素酶與底物的接觸位點(diǎn)，從而有效提高木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為單糖的效率；與傳統(tǒng)離子液體預(yù)處理相比，能在減少離子液體用量的基礎(chǔ)上，達(dá)到較高的酶解效率，有利于環(huán)境保護(hù)，降低生產(chǎn)成本，從而產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【專利說(shuō)明】
一種離子液體混合體系預(yù)處理木質(zhì)纖維素提高其酶解效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種離子液體混合體系預(yù)處理木質(zhì)纖維素提高其酶解效率的方法，屬于生物質(zhì)資源化利用和農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球化石能源的枯竭，環(huán)境污染的嚴(yán)重，以清潔、可再生的生物質(zhì)代替化石能源意義重大。生物質(zhì)主要來(lái)源于木材及農(nóng)作物秸桿，是地球上最豐富的可再生資源之一，因此將生物質(zhì)如農(nóng)業(yè)廢棄物為原料生產(chǎn)生物燃料最具應(yīng)用前景。
[0003]自然界中存在的木質(zhì)纖維素主要包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大成分，纖維素是由β-D-葡萄糖通過(guò)β_1，4糖苷鍵連接而形成的鏈狀多晶型聚合物，水解產(chǎn)生葡萄糖可發(fā)酵生產(chǎn)乙醇;與纖維素不同，半纖維素是由多種糖單元組成的化學(xué)結(jié)構(gòu)非均一的多糖;木質(zhì)素是由苯丙烷單元以C 一 C鍵和C一 O — C醚鍵連接而成的無(wú)定型復(fù)雜的網(wǎng)狀雜聚物，木質(zhì)素是將生物質(zhì)主要組分連接在一起的“粘膠”，使其不溶于水，也正是由于木質(zhì)素與半纖維素連結(jié)而緊密覆蓋著纖維素，使其成為木質(zhì)纖維素生物質(zhì)酶解和微生物降解的主要障礙。
[0004]因此，想要對(duì)木質(zhì)纖維素進(jìn)行高效酶解并以此為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化為燃料乙醇和各類化工產(chǎn)品，需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理以打破木質(zhì)纖維素的致密結(jié)構(gòu)，除去木質(zhì)素等抑制組分，并降低纖維素的結(jié)晶度。傳統(tǒng)的預(yù)處理方法包括物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法，但多數(shù)存在環(huán)境污染大，生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)或無(wú)機(jī)陰離子構(gòu)成的在室溫或接近室溫下熔融的鹽，作為新型綠色溶劑，離子液體對(duì)木質(zhì)纖維素組分有良好溶解性能，且具有不揮發(fā)，環(huán)境污染小，可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]現(xiàn)有研究認(rèn)為，離子液體需要對(duì)木質(zhì)纖維素各組分均具有一定的溶解性才能有效除去木質(zhì)素，打破木質(zhì)素與半纖維素的連接鍵，提高纖維素的酶解效率，木質(zhì)素由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)不溶于水和一般的有機(jī)溶劑，但離子液體對(duì)其有一定的溶解度。離子液體預(yù)處理木質(zhì)纖維素雖然可以一定程度上提高纖維素的酶解效率，但也存在一系列問(wèn)題，例如離子液體粘度大，影響預(yù)處理過(guò)程中的傳質(zhì)、增加操作難度，另外，離子液體價(jià)格昂貴也是目前存在的問(wèn)題。目前已有的解決辦法是在離子液體中添加水來(lái)降低粘度，強(qiáng)化傳質(zhì)，減少成本。但已有研究報(bào)道離子液體中的含水量會(huì)降低離子液體對(duì)纖維素的溶解能力，如[Amim]Cl易吸潮影響處理效果，使用前需要干燥，雖然有較強(qiáng)耐水性的離子液體出現(xiàn)，如[Emim]Ac，通過(guò)水的加入來(lái)降低粘度，但離子液體水溶液預(yù)處理后物料的酶解效率與純離子液體比卻沒(méi)有較大優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)有的報(bào)道中，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Bmim] [BF4])價(jià)格相對(duì)便宜，但基本不能溶解木質(zhì)素，因此，[Bmim]BF4對(duì)木質(zhì)纖維素預(yù)處理后酶解效率提高并不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明利用[Bmim]BF4-水、[Bmim]BF4_尿素混合體系預(yù)處理玉米秸桿，不但可以減少離子液體用量，降低處理體系的粘度，還可以選擇性地去除半纖維素或木質(zhì)素，預(yù)處理后樣品酶解效率明顯提高，遠(yuǎn)高于純[Bmim]BF4預(yù)處理后樣品的酶解效率。
[0007]本發(fā)明提供了一種混合體系預(yù)處理木質(zhì)纖維素的方法，已有的混合體系預(yù)處理為選擇預(yù)處理效果較好的離子液體，在盡量降低混合體系對(duì)預(yù)處理后物料酶解效率影響的基礎(chǔ)上添加水來(lái)降低體系的粘度。不同于已報(bào)道的混合體系預(yù)處理效果，本發(fā)明首次引入了尿素溶液的混合體系，且[Bmim]BF4-水混合體系和[Bmim]BF4-尿素溶液混合體系預(yù)處理后物料的酶解效率均遠(yuǎn)高于[Bmim]BF4純離子液體預(yù)處理后物料的酶解效率，不僅解決預(yù)處理過(guò)程中離子液體粘度高導(dǎo)致的傳質(zhì)慢及操作難度大等問(wèn)題，且混合體系預(yù)處理有效的打破了纖維素與木質(zhì)素的鏈接鍵，去除率物料中的木質(zhì)素或半纖維素，使纖維素暴露出來(lái)，增加纖維素酶與底物的可及性，明顯的提高了木質(zhì)纖維素的酶解效率，降低了離子液體的用量，節(jié)約資源降低成本。
[0008]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理方法，解決了預(yù)處理過(guò)程中離子液體粘度大帶來(lái)的一系列問(wèn)題并降低了離子液體的用量，是在離子液體中添加一定量的水或尿素溶液，通過(guò)混合體系處理木質(zhì)纖維素原料。[00〇9] 所述方法，是以木質(zhì)纖維素為原料，粉碎過(guò)篩后置于[Bmim]BF4_水或[Bmim]BF4_尿素的混合體系中進(jìn)行處理。
[0010]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述木質(zhì)纖維素為玉米猜桿、稻草猜桿、小麥猜桿或者甘蔗渣等組分較為復(fù)雜的農(nóng)作物廢棄物。[0011 ]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述粉碎過(guò)篩，是過(guò)40-60目的篩。[0〇12]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述混合體系，是將離子液體[Bmim]BF4與尿素溶液或水混合得到的，其中的[Bmim]BF4與尿素溶液或水比例為1:1-1:2(w/w)。
[0013]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述尿素溶液的濃度為10-13 % (w/w)。[〇〇14]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述原料(以干基計(jì))與混合體系的比例為1:5-1:20 (w/w)〇[〇〇15]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述處理，是在密閉容器中進(jìn)行，處理溫度為130-170°(:，處理時(shí)間為1-611。[〇〇16]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法，處理結(jié)束后，取出，緩慢加入水，分離、洗滌至上清液無(wú)色，烘干備用。
[0017]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法具體是:以木質(zhì)纖維素為原料，粉粹過(guò)篩后置于[Bmim]BF4_水或[Bmim]BF4_尿素的混合體系中，密閉條件下高溫處理一段時(shí)間，取出后緩慢加入水再生，分離、洗滌至上清液無(wú)色，烘干后得到具有較高酶解效率的預(yù)處理產(chǎn)品。 離子液體混合體系具有較低的粘度，再生和洗滌的過(guò)程易于進(jìn)行，并可以通過(guò)過(guò)濾、離心等手段實(shí)現(xiàn)處理后固體底物的高效回收。
[0018]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述緩慢加入水是加入2倍離子液體混合體系體積的水。
[0019]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種木質(zhì)纖維素原料的酶解方法，所述方法是先用本發(fā)明的預(yù)處理方法對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行后續(xù)酶解。
[0020]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述酶解，是取預(yù)處理前后的木質(zhì)纖維素原料樣品， 加入適量的纖維素酶進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)。
[0021]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述酶解，是每Ig預(yù)處理前后的木質(zhì)纖維素原料樣品，加入45u/ml的纖維素酶和pH值為4.8的0.05moL/L梓檬酸一梓檬酸鈉緩沖溶液，50 °C、100r/min條件下進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023]目前已報(bào)道的混合體系預(yù)處理為不降低預(yù)處理后物料酶解效率的基礎(chǔ)上添加水來(lái)降低粘度，強(qiáng)化傳質(zhì)，但處理效率相對(duì)純離子液體體系均有所下降。不同于已報(bào)道的混合體系預(yù)處理效果，本發(fā)明利用離子液體[Bmim]BF4中添加水或尿素水溶液的混合體系對(duì)玉米秸桿進(jìn)行預(yù)處理，其處理效果反而有顯著提升。[Bmim]BF4-水或[Bmim]BF4-尿素溶液混合體系相比于純[Bmim]BF4，預(yù)處理體系粘度小，易操作，預(yù)處理后物料明顯的脫除了半纖維素或木質(zhì)素，使纖維素暴露出來(lái)，增加了纖維素酶與底物的接觸面積，從而明顯提高了纖維素的酶解效率。同時(shí)降低了離子液體用量，節(jié)約資源、減少成本。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為預(yù)處理前后玉米秸桿成分與不同方法預(yù)處理后的酶解效率比較圖；
[0025]圖2為預(yù)處理前后小麥秸桿成分與不同方法預(yù)處理后的酶解效率比較圖；
[0026]圖3為預(yù)處理前后玉米秸桿紅外光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明實(shí)施例及實(shí)驗(yàn)中所采用的木質(zhì)纖維素的原料為玉米秸桿和小麥秸桿。所用的試劑均為市場(chǎng)購(gòu)買的試劑純或分析純。
[0028]實(shí)施例1:
[0029](I)方法1:
[0030]傳統(tǒng)的離子液體預(yù)處理木質(zhì)纖維素方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取2.5g粉碎至40-60目顆粒和50g[Bmim]BF4置于250ml耐壓瓶中，150°C下放置3h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入10ml去離子水，離心、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干用于后續(xù)酶解。
[0031](2)方法 2:
[0032]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取
2.5g粉碎至40-60目顆粒和50g[Bmim]BF4-水混合體系置于250ml耐壓瓶中，離子液體與水的比例為1:1，150°C下放置3h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入10ml去離子水，離心、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干用于后續(xù)酶解。
[0033](3)方法 3:
[0034]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取2.5g粉碎至40-60目顆粒和50g[Bmim]BF4-尿素溶液混合體系置于250ml耐壓瓶中，離子液體尿素溶液的比例為1:1，其中，尿素溶液濃度為12 % (w/w)，150°C下放置3h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入10ml去離子水，離心、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干用于后續(xù)酶解。
[0035](4)方法 4:
[0036]傳統(tǒng)的離子液體預(yù)處理木質(zhì)纖維素方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取2.5g粉碎至40-60目顆粒和50g[Amim]Cl，130°C下放置1.5h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入l〇〇ml去離子水，離心、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干用于后續(xù)酶解。[〇〇37](5)方法 5:[0〇38] 玉米猜桿粉碎，過(guò)篩，取2.5g粉碎至40-60目顆粒和50g[Amim]Cl-水混合體系置于 250ml耐壓瓶中，離子液體與水的比例為1:1，130 °C下放置1.5h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入l〇〇ml去離子水，離心、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干用于后續(xù)酶解。
[0039]對(duì)原木質(zhì)纖維素和方法1-5所得固體進(jìn)行組成成分和物料得率分析，具體結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1中可以看出，[Bmim]BF4離子液體和[Amim]Cl-水混合體系預(yù)處理玉米猜桿后木質(zhì)素和半纖維素去除效果都不明顯，[Bmim]BF4-水混合體系預(yù)處理玉米秸桿后去除了大部分半纖維素，而[Amim]Cl和[Bmim]BF4-尿素溶液混合體系預(yù)處理玉米秸桿后則選擇性去除了木質(zhì)素。
[0040]對(duì)預(yù)處理前后的樣品進(jìn)行酶降解。其中具體酶解條件為:取lg預(yù)處理前后的樣品， 加入適量的纖維素酶(45U/ml)和pH值為4.8的0.05moL/L梓檬酸一梓檬酸鈉緩沖溶液，50 °C、100r/min條件下進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)，定時(shí)取樣，沸水滅活15min，采用三硝基水楊酸法 (DNS法)測(cè)定水解液中還原糖含量。酶解得率計(jì)算方法為:酶解得率(％) = (產(chǎn)生葡萄糖總量*0.9*100)/底物纖維素含量。不同酶解效果的對(duì)比如圖1所示。[〇〇411由圖1可以看出，[Bmim]BF4離子液體預(yù)處理玉米秸桿后樣品48h的酶解效率只有 14.46%，[Bmim]BF4混合體系預(yù)處理后物料的酶解效率明顯上升，結(jié)合樣品的成分變化可以看出，純[Bmim]BF4離子液體預(yù)處理后半纖維素和木質(zhì)素的含量為21.68%和26.39， [Bmim]BF4離子液體-水混合體系預(yù)處理后半纖維素半纖維素和木質(zhì)素的含量為4.57%和 21.56%，[Bmim]BF4離子液體-尿素溶液混合體系預(yù)處理后半纖維素半纖維素和木質(zhì)素的含量為18.62%和15.27%，可以看出，離子液體混合體系預(yù)處理可以較大程度上去除半纖維素或木質(zhì)素，從而提高了纖維素酶與底物的接觸面積，導(dǎo)致酶解效率由純離子液體預(yù)處理的14 ? 46 %上升至86 ? 84% ([Bmim]BF4_水混合體系)、76 ? 02 % ([Bmim]BF4_尿素混合體系)。但對(duì)于[Amim]Cl來(lái)說(shuō)則沒(méi)有類似效果，[Amim]Cl-水混合體系預(yù)處理玉米秸桿后去除木質(zhì)素的能力相比于純[Amim]Cl大大降低，預(yù)處理后物料的酶解效率也較低。因此，[Bmim] BF4混合體系具有特異的選擇性脫除半纖維素或木質(zhì)素的能力，在減少離子液體用量的基礎(chǔ)上獲得較高的酶解效率，有效的節(jié)約了資源，降低了成本。[〇〇42] 實(shí)施例2:[〇〇43] 小麥秸桿粉碎，過(guò)篩，取10g粉碎至40-60目顆粒和50g[Bmim]BF4置于250ml耐壓瓶中，130 °C下放置3h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入100ml去離子水，離心、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干用于后續(xù)酶解。
[0044]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:小麥秸桿粉碎，過(guò)篩，取 10g粉碎至40-60目顆粒和50g[Bmim]BF4_水混合體系置于250ml耐壓瓶中，離子液體與水的比例為2:3，130 °C下放置3h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入100ml去離子水，離心、 沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干用于后續(xù)酶解。
[0045]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:小麥秸桿粉碎，過(guò)篩，取1g粉碎至40-60目顆粒和50g[Bmim]BF4-尿素溶液混合體系置于250ml耐壓瓶中，離子液體尿素溶液的比例為2: 3，其中，尿素溶液濃度為1 % (w/w)，130 °C下放置3h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入10ml去離子水，離心、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干用于后續(xù)酶解。
[0046]對(duì)原木質(zhì)纖維素和實(shí)施例2所得固體進(jìn)行組成成分和物料得率分析，具體結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖中可以看出，[Bmim]BF4離子液體預(yù)處理小麥秸桿后木質(zhì)素和半纖維素去除效果都不明顯，[Bmim]BF4-水混合體系預(yù)處理小麥秸桿后去除了大部分半纖維素，而[Bmim]BF4-尿素溶液混合體系預(yù)處理小麥秸桿后則選擇性去除了木質(zhì)素。
[0047]對(duì)預(yù)處理前后的樣品進(jìn)行酶降解。其中具體酶解條件為:取Ig預(yù)處理前后的樣品，加入適量的纖維素酶(45u/ml)和pH值為4.8的0.05moL/L梓檬酸一梓檬酸鈉緩沖溶液，500C、100r/min條件下進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)，定時(shí)取樣，沸水滅活15min，采用三硝基水楊酸法(DNS法)測(cè)定水解液中還原糖含量。酶解得率計(jì)算方法為酶解得率(％) = (產(chǎn)生葡萄糖總量*0.9*100)/底物纖維素含量。不同酶解效果的對(duì)比如圖2所示。
[0048]與實(shí)施例1類似，[Bmim]BF4離子液體預(yù)處理小麥秸桿后樣品48h的酶解效率較低，[Bmim]BF4混合體系預(yù)處理后物料的酶解效率明顯上升，結(jié)合樣品的成分變化可以看出，相比于純[Bmim]BF4離子液體，離子液體混合體系可以較大程度上去除小麥秸桿中的半纖維素和木質(zhì)素，從而提高了纖維素酶與底物的接觸面積，導(dǎo)致酶解效率由純離子液體預(yù)處理的10.12%分別上升至44.74%( [Bmim]BF4_尿素溶液混合體系)、46.64% ([Bmim] BF4-水混合體系)。
[0049]實(shí)施例3:
[°°50] 玉米稻桿粉碎，過(guò)篩，取3g粉碎至40-60目顆粒和60g[Bmim]BF4置于250ml耐壓瓶中，150°C下放置4h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入10ml去離子水，過(guò)濾、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干備用。
[0051]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取3g粉碎至40-60目顆粒和60g[Bmim]BF4_水混合體系置于250ml耐壓瓶中，離子液體與水的比例為1:1，150 °C下放置4h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入10ml去離子水，過(guò)濾、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干備用。取Ig預(yù)處理前后的樣品，加入適量的纖維素酶(45u/ml)和pH值為4.8的0.05moL/L檸檬酸一檸檬酸鈉緩沖溶液，50°C、100r/min條件下進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)，酶解48h的酶解效率為85.36 %。
[0052]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取3g粉碎至40-60目顆粒和60g[Bmim]BF4_尿素溶液混合體系置于250ml耐壓瓶中，離子液體尿素溶液的比例為1:1，其中，尿素溶液濃度為13 % (w/w)，150 °C下放置4h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入10ml去離子水，過(guò)濾、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干備用。取Ig預(yù)處理前后的樣品，加入適量的纖維素酶(45u/ml)和pH值為4.8的0.05moL/L檸檬酸一檸檬酸鈉緩沖溶液，50°C、lOOr/min條件下進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)，酶解48h的酶解效率為 81.13%。
[0053]預(yù)處理前后玉米稻桿的紅外光譜圖如圖3所示，由圖可以看出，[Bmim]BF4-尿素溶液和[Bmim]BF4_水混合體系預(yù)處理后半纖維素中的羰基C = O伸縮振動(dòng)1732cm-l及木質(zhì)素芳環(huán)骨架的特征吸收峰1512cm-l基本消失，木質(zhì)素和半纖維素之間C-O伸縮振動(dòng)信號(hào)峰1249cm-l強(qiáng)度減弱，說(shuō)明預(yù)處理打破了半纖維素和木質(zhì)素之間的連接酯鍵，而純[Bmim]BF4 預(yù)處理后半纖維素中的羰基C = 0伸縮振動(dòng)1732CHT1及木質(zhì)素和半纖維素之間C-0伸縮振動(dòng)信號(hào)峰1249cm-l并沒(méi)有明顯減弱，說(shuō)明純[Bmim]BF4預(yù)處理后脫除木質(zhì)素及對(duì)木質(zhì)素和半纖維素之間的連接鍵的破壞作用低于混合體系，部分揭示了混合體系預(yù)處理后物料酶解效率較高的原因。[〇〇54] 實(shí)施例4:
[0055]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取 6g粉碎至40-60目顆粒和60g[Bmim]BF4_水混合體系置于250ml耐壓瓶中，離子液體與水的比例為1:2，170 °C下放置5h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入100ml去離子水，過(guò)濾、 沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干備用。取lg預(yù)處理前后的樣品，加入適量的纖維素酶(45U/ml)和pH值為4.8的0.05m〇L/L檸檬酸一檸檬酸鈉緩沖溶液，50°C、100r/min條件下進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)，酶解48h的酶解效率為86.24%。[〇〇56]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取 6g粉碎至40-60目顆粒和60g[Bmim]BF4_尿素溶液混合體系置于250ml耐壓瓶中，其中，尿素溶液濃度為10% (w/w)，離子液體與尿素溶液的比例為1:2，170°C下放置5h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入l〇〇ml去離子水，過(guò)濾、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干備用。取lg預(yù)處理前后的樣品，加入適量的纖維素酶(45U/ml)和pH值為4.8的0.05m〇L/L 檸檬酸一檸檬酸鈉緩沖溶液，50°C、lOOr/min條件下進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)，酶解48h的酶解效率為 78.46 %。[〇〇57] 實(shí)施例5:[〇〇58]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取 3g粉碎至40-60目顆粒和48g[Bmim]BF4_水混合體系置于250ml耐壓瓶中，離子液體與水的比例為1:2，170 °C下放置6h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入100ml去離子水，過(guò)濾、 沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干備用。取lg預(yù)處理前后的樣品，加入適量的纖維素酶(45U/ml)和pH值為4.8的0.05m〇L/L檸檬酸一檸檬酸鈉緩沖溶液，50°C、100r/min條件下進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)，酶解48h的酶解效率為86.45 %。[〇〇59]利用本發(fā)明技術(shù)的木質(zhì)纖維素處理方法，包括如下步驟:玉米秸桿粉碎，過(guò)篩，取 3g粉碎至40-60目顆粒和50g[Bmim]BF4_尿素溶液混合體系置于250ml耐壓瓶中，其中，尿素溶液濃度為13 % (w/w)，離子液體與尿素溶液的比例為1:2，170 °C下放置6h，取出后，冷卻至室溫，向體系中緩慢加入l〇〇ml去離子水，過(guò)濾、沉淀洗滌至上清液無(wú)色，置于50°C烘箱中烘干備用。取lg預(yù)處理前后的樣品，加入適量的纖維素酶(45U/ml)和pH值為4.8的0.05m〇L/L 檸檬酸一檸檬酸鈉緩沖溶液，50°C、lOOr/min條件下進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)，酶解48h的酶解效率為82.32%。
[0060]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理方法，其特征在于，所述方法是以木質(zhì)纖維素為原料， 粉碎過(guò)篩后置于[Bmim]BF4_水或[Bmim]BF4_尿素的混合體系中進(jìn)行預(yù)處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述混合體系是將離子液體[Bmim] BF4與尿素溶液或水混合得到的；其中的[Bmim]BF4與尿素溶液或水的質(zhì)量比為1:1-1:2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述預(yù)處理是在密閉容器中進(jìn)行， 處理溫度為130-170°(:，處理時(shí)間為1-611。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述木質(zhì)纖維素為農(nóng)作物廢棄物。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述尿素溶液的質(zhì)量濃度為10-13%〇6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述原料與混合體系的質(zhì)量比例為 1:5-1:20。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述處理結(jié)束后，取出，緩慢加入 水，分離、洗滌至上清液無(wú)色，烘干備用。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述方法具體是:以木質(zhì)纖維素為 原料，粉粹過(guò)篩后置于[Bmim]BF4_水或[Bmim]BF4_尿素的混合體系中，密閉條件下高溫處理 一段時(shí)間，取出后緩慢加入水再生，分離、洗滌至上清液無(wú)色，烘干后得到預(yù)處理產(chǎn)品。9.一種木質(zhì)纖維素原料的酶解方法，其特征在于，所述方法是先用權(quán)利要求1-8的預(yù)處 理方法對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行后續(xù)酶解。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述酶解，是取預(yù)處理前后的木質(zhì)纖維素 原料樣品，加入適量的纖維素酶進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)。
【文檔編號(hào)】C12P19/02GK106086109SQ201610397357
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日 公開(kāi)號(hào)201610397357.7, CN 106086109 A, CN 106086109A, CN 201610397357, CN-A-106086109, CN106086109 A, CN106086109A, CN201610397357, CN201610397357.7
【發(fā)明人】程力, 顧正彪, 胡曉會(huì), 洪雁, 李兆豐, 李才明
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)