(VX t) = (ffX I X5. 56)/(0. 05X20) U:酶活性 W:葡萄糖含量（mg) N:稀释倍率 V:反应液中酶液加入量（mL) t:反应时间（min) 5.56: I mg葡萄糖的μ mole数 5、还原糖量的测定 (I) DNS试剂的配制（每100 mL):酒石酸钾钠30 g溶于80 mL热水待完全溶解，再加 入 NaOH 1.6 g 定量至 100 mL，再加入 I g DNS (3,5-Dinitrosalicylic acid)，溶解后装 入不透光瓶中。
[0034] (2)取0· I mL、已知浓度为0· I mg/mL~5 mg/mL葡萄糖溶液，加入0· 3 mL二硝基 水杨酸（Dinitrosalicylic acid，DNS)试剂中。于100°C之水中加热5分钟，之后加入0· 6 mL蒸馏水，静置至室温后，使用分光亮度计测量其在波长为575 nm之光线下之吸光值后， 制备测定还原醣浓度之DNS标准曲线。
[0035] (3)依据DNS标准曲线，取0.1 mL待测物样品加入0. 3 mLDNS试剂，将混合液在 100°C之水中加热5分钟后加入0. 6 mL蒸馏水放至室温，利用波长为575 nm光照射，并以 分光亮度计测其吸光值，即可换算出还原醣浓度。
[0036] 6、稻杆粉末预处理前后的比较 (1) 本实施例比较了不同处理技术的效果，结果显示，未处理与各种不同处理技术处理 后的稻杆成分分析如下表1所示。
[0037] 分别单独添加1% SDS、1% CTAB、BM頂Cl处理稻杆后木质素的脱除率依次为 12. 66%、8. 66%、24. 98%，而1% SDS耦合BM頂Cl及1% CTAB耦合BM頂Cl预处理稻杆后木质 素脱除率可分别提高为49. 38%和34. 48%。这也表明表面活性剂耦合离子液体处理稻杆更 容易破坏木质素的包裹作用，增加纤维与酶的接触机会，因而提高酶解效率。
[0038] 表1未处理与不同预处理技术对稻杆成分的影响
注：SDS为十二烷基硫酸钠；CTAB为十六烷基三甲基溴化铵；[BMHOCl为氯化-1- 丁 基-3-甲基咪唑 (2) 附图1为不同预处理方式处理后的稻杆SEM图，观察发现，未处理的稻杆纤维素（a) 结构非常紧致，表面较光滑，没有裂痕。单独表面活性剂（b，c)和单独离子液体（d)处理 的稻杆表面微观形貌失去原有杆状骨架结构，变得空洞破碎并伴有不规则空洞和凹槽。而 表面活性剂耦合离子液体处理（e，f)的稻杆表面遭到更大的破坏，稻杆结构变得更加疏 松，完全看不出稻杆原来的杆状骨架结构，呈现不规则的颗粒状或团状，从而使纤维素与酶 可及度增加，提高酶解效果。
[0039] (3)附图2为不同预处理方式对稻杆酶解效果的影响，从图2可知，所有样品在0 h到24 h的提高酶解效果比较明显，延长酶解至72 h产糖量基本保持不变，这是因为酶解 产物积累到一定程度时，反过来抑制了酶的活性；添加表面活性剂SDS和CTAB处理后的稻 杆与未处理的稻杆相比，纤维素转化率分别提高了 53. 72%和49. 82%，这主要是由于在处理 过程中，表面活性剂对木质素的降解有一定的促进作用，进一步降低样品木质素的含量。而 在表面活性剂耦合离子液体预处理稻杆过程中，表面活性剂的添加有利于预处理过程中离 子液体与底物接触，增大离子液体的溶解能力，使处理过程更加充分，从而更容易破坏木质 素的包裹作用，也使处理后稻杆中不易被酶解的成分大大降低，提高酶解产糖量。
[0040] 另外，本发明研究结果显示，不同表面活性剂耦合离子液体处理稻杆的最佳预处 理条件：温度为110 °C，时间为60 min，SDS和CTAB添加量均为1%，72 h酶解产还原糖量 分别为23. 09 mg/100 mg稻杆、21.92 mg/100 mg稻杆，比未处理稻杆纤维转化率分别提高 53. 72% 和 49. 82%。
[0041] 实施例2 [BM頂]Cl与表面活性剂添加比例对稻杆酶解效果的影响 本实施例以表面活性剂添加比例为单因素，处理方式同实施例1，最佳预处理条件：温 度为110 °C，时间为60 min，SDS和CTAB添加量均为1%，72 h酶解。
[0042] 研究了对[BM頂]Cl与表面活性剂添加比例对稻杆酶解效果的影响，结果如附图3 所示。
[0043] 由图3可知，纤维素转化率随表面活性剂添加量增加呈先上升后下降的趋势，在 表面活性剂添加量为底物的1%时，还原糖产量达到最大。表面活性剂的添加有利于去除稻 杆中的半纤维素和木质素，从而提高预处理效果。表面活性剂添加过多，可能会在溶液中形 成胶团，会对木质素与表面活性剂疏水基团的疏水作用产生副作用，导致酶解效果下降。
[0044] 实施例3表面活性剂耦合离子液体（[AM頂]Cl)对稻杆酶解效果的影响 本实施例研究不同的离子液体耦合表面活性剂对稻杆酶解效果的影响，以离子液体 ([AMnOCl)替换离子液体[BMHOCl，结果如附图4所示。
[0045] 从图4可知，所有样品在0 h到24 h的提高酶解效果比较明显，延长酶解至70 h 产糖量基本保持不变，这是因为酶解产物积累到一定程度时，反过来抑制了酶的活性；添加 表面活性剂SDS和CTAB处理后的稻杆与未处理的稻杆相比，纤维素转化率显著提高，这主 要是由于在处理过程中，表面活性剂对木质素的降解有一定的促进作用，进一步降低样品 木质素的含量。而在表面活性剂耦合离子液体预处理稻杆过程中，表面活性剂的添加有利 于预处理过程中离子液体与底物接触，增大离子液体的溶解能力，使处理过程更加充分，从 而更容易破坏木质素的包裹作用，也使处理后稻杆中不易被酶解的成分大大降低，提高酶 解产糖量。
【主权项】
1. 一种提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，是采用表面活性剂耦合 离子液体对木质纤维素生物质进行预处理后，再进行酶解。2. 根据权利要求1所述提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，包括如 下步骤：51. 木质纤维素生物质原料干燥、粉碎、研磨得到粉末；52. 将处理木质纤维素生物质所用的离子液体在100~150 °C下加热20~60min，并 不断搅拌；53. 称取步骤Sl的粉末，加入步骤S2处理后的离子液体和表面活性剂，在70~130°C 条件下搅拌0.5~4h;其中，粉末与离子液体的重量比为1 :10,表面活性剂的重量为粉末 的0? 1~2% ;54. 加入去离子水，以7000r/min高速离心15min后分离出上层清液，储存；取下层 沉淀物，用去离子水反复清洗，去除离子液体，在60 °C干燥18~30h，用于酶解。3. 根据权利要求2所述提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，步骤 S2所述离子液体为氯化-1- 丁基-3-甲基咪唑或1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐。4. 根据权利要求2所述提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，步骤S2 是在120 °C下加热30min。5. 根据权利要求2所述提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，步骤S3 所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基溴化铵。6. 根据权利要求2所述提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，步骤S3 所述表面活性剂的重量为粉末的1%。7. 根据权利要求2所述提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，步骤S3 所述搅拌的条件为110 °C搅拌Ih。8. 根据权利要求2所述提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，步骤S3 所述酶解的方法如下： 按照2.5w/v%的比例，取预处理后的木质纤维素生物质加入0.IMpH4. 8的柠檬酸钠 缓冲溶液和0.02%叠氮化钠溶液中，摇匀，再添加50FPU/g纤维素酶和40CBU/g葡萄糖苷 酶，于50±0. 5°C恒温条件下，150r/min进行糖化12~72h，反应完毕后13500rpm离心 得酶水解液。9. 权利要求1所述提高木质纤维素生物质酶解效率的方法在处理木质纤维素生物质 方面的应用。10. 根据权利要求9所述应用，其特征在于，是在提高木质纤维素酶解效率方面的应 用。
【专利摘要】本发明公开了一种提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，是采用表面活性剂耦合离子液体对木质纤维素生物质进行预处理，具体地包括如下步骤：S1.木质纤维素生物质原料干燥、粉碎、研磨得粉末；S2.将处理木质纤维素生物质所用的离子液体在100～150℃下加热20～60min，并不断搅拌；S3.称取S1的粉末，加入S2处理后的离子液体和表面活性剂，在70～130℃条件下搅拌0.5～4h；S4.加入去离子水，以7000r/min高速离心15min后分离出上层清液，储存；取下层沉淀物，用去离子水反复清洗，去除离子液体，在60℃干燥18～30h，用于酶解。本发明的预处理技术能够显著提高木质纤维材料的酶解效率。
【IPC分类】C12P19/14
【公开号】CN105177083
【申请号】
【发明人】张耿崚, 陈细妹, 李韵莹, 韩业鉅, 王小琴, 宁寻安
【申请人】广东工业大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月25日