料物理尺寸增大，预处理效果降低。
[0075] 本发明专利保护的一种提高木质纤维素酶解酶解产糖率的方法，其基本特征之一 是其很好的循环使用性质，我们通过下面实施例予W说明
[0076] 实施例12
[0077] 将玉米枯杆木质纤维素（2.0克，物理尺寸；1毫米，含水率巧％ )，四甲基脈（3.0 克），DMS0 (15. 0克），加入高压反应蓋中，盖紧蓋盖，通入C〇2,维持压力在0. 5MPa，加热到 l〇(TC，溶解60分钟。冷却，释放0)2,打开反应蓋，在揽拌条件下，在体系中加入100毫升无 水甲醇，使溶解的纤维素再生，过滤，收集滤液。再将滤渣用2*100毫升无水甲醇洗涂，每次 洗涂比，W完全去掉溶剂，然后干燥，获得溶解预处理过的木质纤维素。过滤，收集滤渣，冷 冻干燥，得到再生纤维素。W再生纤维素为原料，加入醋酸-醋酸钢缓冲溶液，固液比为1; 10,绿色木霉添加量为15FPU/克，0. 01克/克底物的比例加入木聚糖酶。摇床速率；100转 /分钟，酶解条件为pH4. 5,温度5(TC，酶解时间为24小时。葡萄糖产量；0. 4克/克，总还 原糖产量0. 65克/克。收集、合并滤液，通过蒸傭的方法去掉甲醇，收集甲醇用于下一步纤 维素的再生过程，残留溶液18. 7克。通过减压蒸傭回收四甲基脈与DMS0总共17. 9克，再 生率>99%。另外获得木质素残留物。再生的溶剂直接用于下一步木质纤维素溶解预处理， 在体系中加入玉米枯杆木质纤维素（2. 0克，物理尺寸；1毫米，含水率巧％ )混合，加入高 压反应蓋中，盖紧蓋盖，通入0)2,维持压力在2. OMPa，加热到6(TC，溶解300分钟。冷却，释 放C〇2,打开反应蓋，在揽拌条件下，在体系中加入100ml无水甲醇，使溶解的纤维素再生，过 滤，收集滤液。再将滤渣用2*100ml无水甲醇洗涂，每次洗涂比，W完全去掉溶剂，然后干 燥，获得溶解预处理过的纤维素。过滤，收集滤渣，冷冻干燥，得到再生纤维素。W再生纤维 素为原料，加入巧樣酸-巧樣酸钢缓冲溶液，固液比为1:10,纤维素酶添加量为lOFPU/g，摇 床速率；200转/分钟，酶解条件为抑5,温度5(TC，酶解时间为24小时。葡萄糖产量；0. 41 克/克，总还原糖产量0. 64克/克。说明体系具有很好的循环使用性质。
【主权项】
1. 一种提高木质纤维素生物质酶解产糖率的方法，其特征在于：它是按照如下步骤进 行的： 1. W木质纤维素生物质为原料； 2) 将木质纤维素生物质、有机碱与有机溶剂混合； 3) 往混合体系中充入0)2进行反应； 4) 释放C〇2,在体系中加入反溶剂，生物质W纤维素的反溶剂再生，再过滤、分离获得预 处理过的木质纤维素材料； 5) 取再生木质纤维素生物质，加入缓冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖 溶液。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于；所用的木质纤维素原料为；农林物枯杆、 农作物种子皮壳、木材中的一种或是两种W上； 其中农作物枯杆如：玉米杆、花生杆、棉花杆、小麦杆、稻草、高梁杆、菊芋杆中的一种或 是两种W上； 其中农作物种子皮壳如；花生壳、棉花壳、挪子壳中的一种或是两种W上； 其中木材如；杨木、松木、枠木中的一种或是两种W上。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于；所用的木质纤维素原料具有如下特 征；物理尺寸为0. 1毫米至5毫米；含水质量分数<8 %。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于；将木质纤维素生物质、有机碱与有机溶剂 混合，其中有机碱具有如下结构特征：其中： A系列，Ri为碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为3-10的己氧基聚己二醇基、甲氧基聚 己二醇基，Rz, Rs, Ra为独立的甲基； B系列，n = 1或n = 2 ;m = 1-6 ;R为独立的氨、甲基、己基；Ri为独立的氨或碳原子数 为1-6的烷基、碳原子数为3-10的己氧基聚己二醇基、甲氧基聚己二醇基、碳原子数为1-6 的居基化烷基或碳原子数为4-8的聚己二醇基；R2, Rs, Ra, Re为独立的氨、甲基或己基； 所述有机溶剂具有如下特征： 有机溶剂是W下溶剂中的一种或两种W上；二甲基亚讽值MS0)、N-甲基化咯焼丽 (NMP)、四甲基脈、四己基脈、N，N-二甲基咪哇晰丽、N，N，二甲基甲醜胺、N，N，-二己基己醜 胺、化咯焼丽、2-氮己环丽、e -己内醜胺、N，N-二甲基丙帰基脈、环了讽、戊间二帰讽。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于；所使用的有机碱具有如下优选结构特征的 一种.其中： n = I或n = 2 ;Ri为独立的氨或碳原子数为1-6的烷基。6. 根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于： 有机碱与有机溶剂混合形成的混合溶剂中，有机碱的质量浓度为2%至50% ; 木质纤维素在有机碱、有机溶剂中质量浓度为2% -30%，优选浓度为5% -10%。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)往混合体系中充入的C〇2,反应， 该方法可选择的C〇2压力范围为0.1 MPa-ISMPa ;为获得良好的预处理效果，更优选C〇2压力 范围为 0. 5MPa-2. OMPa ; 有机碱存在下，木质纤维素上居基与0)2过程；反应于密闭容器内进行，采用的加热方 式不受限制，其温度范围可选择3(TC -15(TC ;其温度范围更优选5(TC -IOCTC ;反应时间为 0. 1至24小时，其反应时间更优选0. 5小时-5小时。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于： 步骤4)释放0)2,在体系中加入反溶剂，生物质W反溶剂再生，再过滤、分离获得预处理 过的木质纤维素材料；其所述的反溶剂具有如下特征：其为水或Ci-Cs低级脂肪醇，其与均 相反应后溶液的体积比为0. 5:1-10:1 ;优选地，所述的Ci-Cs低级脂肪醇为甲醇、己醇或异 丙醇中的一种或两种W上。9. 根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于：步骤4)将分离得到的木质纤维素产 品提纯、干燥后，得到预处理过的木质纤维素样品； 其纯化过程具有如下特征；使用溶剂水或Ci-Cs低级脂肪醇（溶剂相对于产物质量比 为；1:1-100:1)洗涂1-5遍，干燥后获得产物； 优选溶剂相对于产物质量为20:1-50:1，洗涂2-3遍。10. 按权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5)取再生木质纤维素生物质，加入缓 冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖溶液； 所述采用的缓冲液的抑值应与所选的纤维素酶的使用范围一致，W保证最大程度发 挥酶的活性； 所述的纤维素酶为绿色木霉、里氏木霉、黑曲霉、康宁木霉、海要曲霉中的任何一种或 两种W上；相对于所用纤维素的量，纤维素酶用量为5FPU/克底物-50FPU/克底物；0.0 l~ 0. 03克/克底物的比例加入木聚糖酶； 酶解过程中，揽拌速度为50~400转/分钟，40~6(TC内某一恒定温度下进行酶解 5-72小时。
【专利摘要】本发明提供一种提高木质纤维素酶解产糖率的方法，包括以下步骤：1)以木质纤维素生物质为原料；2)将木质纤维素生物质、有机碱与有机溶剂混合；3)往混合体系中充入一定压力的CO2，反应一定时间；4)释放CO2，生物质以纤维素的反溶剂再生；5)取一定量的再生木质纤维素生物质，加入缓冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖溶液。本发明基于有机碱存在下，木纤维素生物质里的羟基与CO2的可逆反应，破坏木质纤维素生物质里纤维素的晶体结构，随着反应的进行，木质纤维素生物质被有机溶剂溶解或溶胀，对木质纤维素生物质进行溶解预处理，具有工艺简单，溶剂成本低，操作方便，溶剂可循环使用，木质纤维素里的纤维素、半纤维素酶水解速度快、产糖率高等优点。
【IPC分类】C12P19/02, C12P19/14
【公开号】CN105506025
【申请号】CN201410503890
【发明人】谢海波, 赵宗保, 于雪
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月26日