专利名称：超声波辅助纤维素酶解过程的方法
技术领域：
本发明涉及超声波辅助秸秆纤维素水解过程的影响，属于生物工程技术领域。
背景技术：
秸秆发酵生产酒精，首先要将秸秆纤维素在纤维素酶的作用下酶解成可发酵的 糖，然后在酵母的作用将糖转化为酒精。在生产过程中，提高纤维素酶的利用率和水解效率 及转化率，从而降低秸秆发酵酒精的成本，是秸秆发酵燃料酒精技术实现产业化的关键问 题。在酶解中，酶制剂与底物的充分接触是酶解反应进行的前提，但是由于纤维素结 构的致密性，酶解过程受到其结构上的机械障碍，因而需要辅助其他手段促进媒介反应进 行。目前常用的辅助手段有产物分离、表面活性剂等。由于超声波的特性，也引起了广泛 的研究兴趣。目前，超声波促进酶解已是一种新兴的方法，通过超声波的强化传质、空化作用 等，促进酶分子在体系中的扩散，从而酶与底物的接触，促进酶解的进行。
发明内容
针对植物纤维原料利用率较低的不足，本发明的目的是提供一种技术使纤维素酶 解效率增强，为推动纤维素酶解技术的发展提供理论依据。本发明的目的是这样实现的超声波辅助纤维素酶解过程的方法，包括如下步 骤
(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用；
(2)超声波辅助秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、复合植物水解酶浓度0.5fbg/g、 酶解温度35-60°C、pH值4. 4-5. 2、超声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应 液中进行超声辅助酶解，其中探头插入深度固定不变；在超声功率为0-60W下超声0-40min 后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h ；
(3)酶解后将反应液离心分离，得上清液。本发明将酶学生物工程技术与超声波技术相结合，较大的提高秸秆纤维素酶解后 还原糖的转化率。相对于不加超声波辅助秸秆纤维素酶解的还原糖转化率，最大可以提高 114%。超声波辅助秸秆纤维素酶解作为一种有效提高酶解后还原糖转化率方法，因其简 单、安全、方便、快速等优点，将会在工业产业化的发展中得到广泛的应用。
具体实施例方式
本发明中测定酶解后的还原糖转化率的方法如下结束酶解后将反应液离心分离，上 清液用DNS法测其总还原糖含量。还原糖转化率按下式计算
转化率(%)=(还原糖总量X0. 9X100)/底物中的纤维素及半纤维素总量。本发明所使用的复合植物水解酶Viscozyme L (酶活100fbg/g)是产自诺维信公 司，购于无锡市联合恒洲化工有限公司，秸秆取自江苏镇江市丹徒区，CY-5D型超声促进生长仪，购于宁新芝生物科技股份有限公司。对比例
(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用。(2)秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、温度50°C、pH值4. 8的条件下进行秸秆 纤维素酶解，酶解时间为4h。(3)最后测定酶解后的还原糖转化率结束酶解后将反应液离心分离，上清液用 DNS法测其总还原糖含量，通过公式计算得还原糖转化率为6. 81%。实施例一
(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用。(2)超声波辅助秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、酶解温度50°C、pH值4. 8、超 声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应液中进行超声酶解(探头插入深度固 定不变)。在超声功率为30W下超声5min后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h。(3)最后测定酶解后的还原糖转化率结束酶解后将反应液离心分离，上清液用 DNS法测其总还原糖含量。通过公式计算得还原糖转化率为11. 24%，比不加超声波辅助秸 秆纤维素水解的提高65%。实施例二
(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用。(2)超声波辅助秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、酶解温度50°C、pH值4. 8、超 声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应液中进行超声酶解(探头插入深度固 定不变)。在超声功率为30W下超声40min后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h。(3)最后测定酶解后的还原糖转化率结束酶解后将反应液离心分离，上清液用 DNS法测其总还原糖含量。通过公式计算得还原糖转化率为12. 19%，比不加超声波辅助秸 秆纤维素水解的提高79%。实施例三
(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用。(2)超声波辅助秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、酶解温度35°C、pH值4. 8、超 声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应液中进行超声酶解(探头插入深度固 定不变)。在超声功率为30W下超声IOmin后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h。(3)最后测定酶解后的还原糖转化率结束酶解后将反应液离心分离，上清液用 DNS法测其总还原糖含量。通过公式计算得还原糖转化率为6. 92%，比不加超声波辅助秸秆 纤维素水解的提高1. 62%。实施例四
(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用。(2)超声波辅助秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、酶解温度60°C、pH值4. 8、超 声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应液中进行超声酶解(探头插入深度固 定不变)。在超声功率为30W下超声IOmin后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h。(3)最后测定酶解后的还原糖转化率结束酶解后将反应液离心分离，上清液用 DNS法测其总还原糖含量。通过公式计算得还原糖转化率为9. 65%，比不加超声波辅助秸秆 纤维素水解的提高41.7%。
实施例五
(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用。(2)超声波辅助秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、酶解温度50°C、pH值4. 4、超 声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应液中进行超声酶解(探头插入深度固 定不变)。在超声功率为30W下超声IOmin后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h。(3)最后测定酶解后的还原糖转化率结束酶解后将反应液离心分离，上清液用 DNS法测其总还原糖含量。通过公式计算得还原糖转化率为8. 45%，比不加超声波辅助秸秆 纤维素水解的提高24. 1%。实施例六
(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用。(2)超声波辅助秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、酶解温度50°C、pH值5. 2、超 声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应液中进行超声酶解(探头插入深度固 定不变)。在超声功率为30W下超声IOmin后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h。(3)最后测定酶解后的还原糖转化率结束酶解后将反应液离心分离，上清液用 DNS法测其总还原糖含量。通过公式计算得还原糖转化率为8. 65%，比不加超声波辅助秸秆 纤维素水解的提高27. 2%。实施例七
(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用。(2)超声波辅助秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、酶解温度50°C、pH值4. 8、超 声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应液中进行超声酶解(探头插入深度固 定不变)。在超声功率为30W下超声30min后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h。(3)最后测定酶解后的还原糖转化率结束酶解后将反应液离心分离，上清液用 DNS法测其总还原糖含量。通过公式计算得还原糖转化率为16. 46%，比不加超声波辅助秸 秆纤维素水解的提高142%。
权利要求
超声波辅助纤维素酶解过程的方法，包括如下步骤(1)原料制备小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用；(2)超声波辅助秸秆纤维素水解在底物浓度50g/L、复合植物水解酶浓度0.5fbg/g、酶解温度35 60℃、pH值4.4 5.2、超声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应液中进行超声辅助酶解，其中探头插入深度固定不变；在超声功率为0 60W下超声0 40min后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h；(3)酶解后将反应液离心分离，得上清液。
全文摘要
本发明超声波辅助纤维素酶解过程的方法，包括如下步骤小麦秸秆经自然风干后，粉碎至40目备用；在底物浓度50g/L、复合植物水解酶浓度0.5fbg/g、酶解温度35-60℃、pH值4.4-5.2、超声频率24kHz的条件下，将超声反应器探头插入反应液中进行超声辅助酶解，其中探头插入深度固定不变；在超声功率为0-60W下超声0-40min后停止超声，继续酶解，酶解时间为4h；酶解后将反应液离心分离，得上清液。本发明将酶学生物工程技术与超声波技术相结合，较大的提高秸秆纤维素酶解后还原糖的转化率。超声波辅助秸秆纤维素酶解作为一种有效提高酶解后还原糖转化率方法，简单、安全、方便、快速等优点。
文档编号C12P19/14GK101979642SQ20101052042
公开日2011年2月23日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者任晓锋, 王世清, 王倩倩, 王振斌, 王洋, 马晓珂, 马海乐 申请人:江苏大学