本发明属于秸秆类原料生产乙醇技术领域，涉及一种秸秆酶降解发酵的方法。
背景技术：
随着能源危机的日益严峻，石油、煤炭等石化能源的日益枯竭，开发新的能源替代品成为当前的迫切任务。传统的化石能源存在严重危机并且造成严重的环境污染。木质素类物质来源广泛，价格低廉，缺点是较难降解，尤其在酶的降解过程中。农作物秸秆是重要的生物质能源之一，但往往没有被充分利用，而是被大量废弃或焚烧。焚烧秸秆，不仅给大气带来了严重的污染，而且浪费了大量的生物质能源。秸秆通过处理不仅可以减轻环境污染，而且可以制备木质素等材料，解决日益严峻的能源危机。传统的处理秸秆制备木质素的方法是物理和化学方法相结合。这些方法虽然处理速度快，但是成本较高，而且处理过程中还产生废水废气，对环境造成了污染。现有技术中使用酶对秸秆降解处理的方法中酶的品种单一，降解效率太低。
CN102071223A公开了一种秸秆类原料的复合酶解方法，秸秆类原料先经稀酸水解降解木质素，然后加入木聚糖酶、木质素酶、淀粉酶、果胶酶和β-葡聚糖酶，用酸性物质或碱性物质调整混合物pH为4.3～5.5，然后在40～55℃下进行酶解24～72h。本发明采用复合酶的方法使秸秆类酶解转化为还原糖，选择合适的复合酶配比，使得酶之间产生相互作用，使得水解达到最大化，酶解产生的还原糖浓度高，得糖率高，酶解条件温和，但目前工业化生产较为困难。
技术实现要素：
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种复合酶及其降解秸秆制备木质素的方法，该方法采用多种酶降解秸秆制备木质素，同时不会造成环境污染。
本发明的技术方案为：
一种复合酶，包括下列组分：
木质素酶48%-60% 、木聚糖酶 16%-24% 、果胶酶2%-8% 和 β- 葡聚糖酶16%-28% ，均为重量百分比。
优选的，一种复合酶，由木质素酶50%-55%、木聚糖酶18%-22%、果胶酶3%-6%和 β- 葡聚糖酶20%-25%组成，均为重量百分比。
本发明还提供复合酶的使用方法，将上述木质素酶、木聚糖酶、果胶酶和 β- 葡聚糖酶按照所述配比先溶于柠檬酸中再混合使用。
所述复合酶的制备方法，将木质素酶、木聚糖酶、果胶酶和 β- 葡聚糖酶分别溶于 pH 为 4.3 ～5.5 的柠檬酸溶液中，然后混合均匀即可。
优选的，每溶解 1g 上述酶使用柠檬酸溶液的量为 0.6 ～ 1.5ml；所述柠檬酸溶液质量分数为10%。所述柠檬酸溶液为柠檬酸的水溶液。
所述复合酶的用途，用于降解秸秆类原料。
一种秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：
1）配置反应基液
称取秸秆原料，加入柠檬酸溶液，调 pH至4~5.5，110~130℃灭菌15~30 min。
2）酶解
将复合酶加入秸秆类原料中；温度40~60℃，转速80~120 r/min，时间16~24 h。
优选的，步骤1）中，柠檬酸溶液为质量分数为10%的柠檬酸水溶液。秸秆原料与柠檬酸溶液的体积比为1:0.8~1.2；优选的，秸秆原料与柠檬酸溶液的重量比为1:2.5。
优选的，所述复合酶的加入量为秸秆原料质量比为2.5%-3.5%。采用酸碱醇醚法对酶解后产生的产物进行还原糖浓度测定。
优选的，所述秸秆类原料的复合酶解方法，还包括原料的预处理。原料的预处理的方法如下：刚采收完的新鲜秸秆，待晾干，含水率为7-9%，将原秸秆粉碎，过 40目筛，经 170~190℃高温蒸煮1~2h，50~70℃烘干至恒重。
优选的，原料的预处理的方法如下：刚采收完的新鲜秸秆，待晾干，含水率为7-9%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过 40目筛，经 180℃高温蒸煮 1.5 h，60℃烘干至恒重。
本发明的有益效果是：
本发明采用复合型酶降解的方式，对植物秸秆进行降解，比单一的酶降解速率要高，木质素获得率高，具有较大的经济效益和社会效益。通过对酶的配比与调控，酶解作用不仅仅使得有效成分总量大幅度上升，而且产物得率更高效果更稳定。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。
一种秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：
1）配置反应基液
称取秸秆原料 1.5 g（以烘干后秸秆质量计），加入 30 ml pH 4.8 左右的柠檬酸溶液，调 pH至 4.8，121℃灭菌 20 min。
2）酶解
将木质素酶、木聚糖酶、果胶酶和 β- 葡聚糖酶先分别溶于 pH 为 4.3 ～ 5.5 的柠檬酸溶液中，然后再加入秸秆类原料中；
加入木质素酶 20-25 mg（滤纸酶活 70 U）、β– 葡聚糖酶 8-10 mg（80 U）、木聚糖酶 6-8 mg （80 U）、果胶酶 1-3 mg（60 U），温度 50℃，转速 100 r/min，时间16h-24 h。采用酸碱醇醚法对酶解后产生的产物进行还原糖浓度测定。
实施例 1 ：
秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：新鲜秸秆，待晾干，含水率为 7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过 40 目筛，经 180℃高温蒸煮 1.5 h， 60℃烘干至恒重。然后称取底物质量 1.5 g （以烘干后秸秆质量计），加入 30 ml pH 4.8 柠檬酸缓冲液，调 pH 至 4.8，121℃灭菌 20 min，加入木质素酶 20 mg（滤纸酶活 70 U）、β– 葡聚糖酶 8 mg（80 U）、木聚糖酶6 mg（80 U）、果胶酶1 mg（60 U），温度 50℃，转速 100 r/min，时间 24 h。
实施例 2 ：
秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：新鲜秸秆，待晾干，含水率为 7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过 40 目筛，经 180℃高温蒸煮 1.5 h，60℃烘干至恒重（0.768 g 高温蒸煮秸秆相当于 1 g 原秸秆）。然后称取底物质量1.5 g（以原秸秆质量计），加入 30 ml pH 4.8 柠檬酸缓冲液，调 pH 至 4.8，121℃灭菌40 min，加入木质素酶22mg（滤纸酶活 70 U）、β– 葡聚糖酶9mg（80 U）、木聚糖酶7 mg（80 U）、果胶酶2 mg（60 U），温度 50℃，转速 100 r/min，时间 18 h。
实施例 3 ：
秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：新鲜秸秆，待晾干，含水率为 7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过 40 目筛，经 180℃高温蒸煮 1.5 h， 60℃烘干至恒重（0.768 g 高温蒸煮秸秆相当于 1 g 原秸秆）。然后称取底物质量 1.5 g （以原秸秆质量计），加入 60 ml pH 4.8 柠檬酸缓冲液，调 pH 至 4.8，121℃灭菌 40 min，加入木质素酶25 mg（滤纸酶活 70 U）、β– 葡聚糖酶10 mg（80 U）、木聚糖酶8 mg（80 U）、果胶酶3mg（60 U），温度 40℃，转速 120 r/min，时间 16 h。
实施例4
其他同实施例1，不同之处在于，新鲜秸秆，待晾干，含水率为 7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过 40 目筛，经 170℃高温蒸煮2 h，50℃烘干至恒重。
实施例5
其他同实施例1，不同之处在于，新鲜秸秆，待晾干，含水率为 7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过 40 目筛，经 190℃高温蒸煮 1h，70℃烘干至恒重。
实施例6
其他同实施例1，不同之处在于，称取底物质量 1.5 g （以烘干后秸秆质量计），加入75 ml pH 4.3柠檬酸缓冲液，调 pH 至 4.3，111℃灭菌30 min，加入木质素酶 25mg（滤纸酶活 70 U）、β– 葡聚糖酶12.5 mg（80 U）、木聚糖酶11 mg（80 U）、果胶酶1.5 mg（60 U），温度 50℃，转速 100 r/min，时间 24 h。
实施例7
其他同实施例6，不同之处在于，称取底物质量 1.5 g （以烘干后秸秆质量计），加入 30 ml pH5.5柠檬酸缓冲液，调 pH 至 4.8，130℃灭菌 20 min，加入木质素酶 25mg（滤纸酶活 70 U）、β– 葡聚糖酶12.5 mg（80 U）、木聚糖酶11 mg（80 U）、果胶酶1.5 mg（60 U），温度40℃，转速80 r/min，时间16 h。
实施例8
其他同实施例6，不同之处在于，称取底物质量 1.5 g （以烘干后秸秆质量计），加入60 ml pH 4.9柠檬酸缓冲液，调 pH 至 4.8，121℃灭菌15 min，加入木质素酶 25mg（滤纸酶活 70 U）、β– 葡聚糖酶12.5 mg（80 U）、木聚糖酶11 mg（80 U）、果胶酶1.5 mg（60 U），温度60℃，转速 120 r/min，时间 20 h。
采用酸碱醇醚法对实施例 1、2、3 酶解后的产物进行木质素含量的测定，测得秸秆中剩余木质素含量分别为22.12%、16.72%、9.64%、20.23%、19.26%、14.35%、23.23%、12.63%。由以上数据对比明显看出，本发明方法的实施例 3采用四种复合酶进行酶解降解能力最好，更适合实际的生产应用。
对比例：采用现有技术的一般酶解降解方法。
表1
说明：产物木质素含量的测定方法：木质素含量测定法采用Klason法进行测定。
本发明采用复合型酶降解的方式，对植物秸秆进行降解，比单一的酶降解速率要高，木质素降解率较高，具有较大的经济效益和社会效益。
通过三个案例中对酶的配比与调控，实施案例三的酶解作用不仅仅使得木质素含量大幅度下降，而且产物得率更高效果更稳定。