CN102816813A

CN102816813A - 一种糠醛渣预处理高效糖化方法

Info

Publication number: CN102816813A
Application number: CN2012103324357A
Authority: CN
Inventors: 孙少妮; 孙少龙; 袁同琦; 许凤; 孙润仓
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明公开了一种糠醛渣预处理高效糖化方法，先将糠醛渣在温和碱性氧基溶液中进行预处理，然后将预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化。本发明方法提高了酶解效率。

Description

一种糠醛渣预处理高效糖化方法

技术领域

本发明涉及糠醛渣处理技术领域，具体地说是一种糠醛渣预处理高效糖化方法。

背景技术

糠醛是一种重要的化工原料，以农副产品下脚料为原料制备的得到。在糠醛的生产过程中，会产生大量的糠醛废渣。每生产一吨糠醛约产生十吨以上的废渣。我国是糠醛的主要生产国，每年产生的糠醛废渣几千万吨。对糠醛废渣的处理成为企业不小的负担。但糠醛渣中含有大量的纤维素，如对其进行酶解糖化处理使其糖化可以变废为宝，产生重大的经济效益。但现有的对糠醛渣的处理得到的糖液浓度低，总糖浓度约8％，且杂糖含量多。并且由于木质素的存在影响了纤维素酶的效果，造成纤维素酶的用量增加。

鉴于上述现有的糠醛渣处理方法中存在的问题，本发明人依靠多年的工作经验和丰富的专业知识积极加以研究和创新，最终发明出一种糠醛渣预处理高效糖化方法，提高了酶解效率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种糠醛渣预处理高效糖化方法，提高了酶解效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种糠醛渣预处理高效糖化方法，先将糠醛渣在温和碱性氧基溶液中进行预处理，然后将预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化。

进一步，所述温和碱性氧基溶液中H₂O₂的质量百分浓度为0.2％-2％，NaOH的质量百分浓度为0.5％-2％，糠醛渣与温和碱性氧基溶液的固液比为1：10-20（g/ml）。

进一步，其中预处理的温度为70℃～90℃，预处理时间为2.5～4小时。优选为预处理的温度为80℃，预处理时间为3小时。

进一步，所述的糠醛渣为玉米芯稀酸水解固液分离后的固体残渣。

进一步，预处理后的糠醛渣固体通过固液分离得到，并通过酸析回收得到滤液中溶解的木质素。

进一步，酸析时pH值为1.5-2.0。

进一步，所述酶解为加入纤维素酶7-35FPU/g底物，在pH值为4.6-5.0，温度为46-50°C，酶解时间为24-72小时。

进一步，所述酶解底物质量百分浓度为2-8％。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的糠醛渣预处理高效糖化方法，先对糠醛渣用温和碱性氧基溶液处理，将糠醛渣酶水解的主要抑制物木质素进行脱除，固液分离后可通过酸析回收分离木质素组分，并将预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化，提高了酶解效率。本发明方法能够在温和条件下高效去除糠醛渣中的木质素组分，并使预处理后糠醛渣中纤维素的比表面积增加，从而提高酶解效率。回收的木质素组分能够作为原料制备相应的高附加值产品。本发明能够促进对糠醛渣的工业化回收和高值化利用，有利于环境保护和节约资源，为糠醛生产企业带来经济效益。

附图说明

图1为对糠醛渣原料的扫描电镜图；

图2为对糠醛渣原料预处理后的扫描电镜图；

图3为对糠醛渣原料预处理前后的红外光谱图；

图4为实施例1中的糠醛渣原料预处理前后分别进行酶水解的转化率图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例一：

糠醛渣为玉米芯稀酸水解固液分离后的固体残渣。温和碱性氧基溶液中H₂O₂的浓度为1％，NaOH的浓度为1％，固液比为1：20（g/ml）。在80℃下对糠醛渣预处理3小时。通过固液分离得到预处理后的糠醛渣固体和含有木质素的滤液，通过酸析回收得到滤液中溶解的木质素。酸析时pH值为1.5。对固液分离得到预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化，其中酶解条件为纤维素酶浓度35FPU/g底物，底物浓度2％，pH值为4.6，温度为50°C，酶解时间为24小时。原料的葡萄糖转化率为84.8％，预处理后样品的葡萄糖转化率为98％。

实施例二：

糠醛渣为玉米芯稀酸水解固液分离后的固体残渣。温和碱性氧基溶液中H₂O₂的浓度为1％，NaOH的浓度为1％，固液比为1：20（g/ml）。在90℃下对糠醛渣预处理2.5小时。通过固液分离得到预处理后的糠醛渣固体和含有木质素的滤液，通过酸析回收得到滤液中溶解的木质素。酸析时pH值为1.5-2.0。对固液分离得到预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化，其中酶解条件为纤维素酶浓度7FPU/g底物，底物浓度2％，pH值为5，温度为46°C，酶解时间为48小时。原料的葡萄糖转化率为13.6％，预处理后样品的葡萄糖转化率为54.8％。

实施例三：

糠醛渣为玉米芯稀酸水解固液分离后的固体残渣。温和碱性氧基溶液中H₂O₂的浓度为1％，NaOH的浓度为1％，固液比为1：20（g/ml）。在75℃下对糠醛渣预处理4小时。通过固液分离得到预处理后的糠醛渣固体和含有木质素的滤液，通过酸析回收得到滤液中溶解的木质素。酸析时pH值为2.0。对固液分离得到预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化，其中酶解条件为纤维素酶浓度14FPU/g底物，底物浓度2％，pH值为4.8，温度为50°C，酶解时间为72小时。原料的葡萄糖转化率为28.1％，预处理后样品的葡萄糖转化率为77.7％。

实施例四：

糠醛渣为玉米芯稀酸水解固液分离后的固体残渣。温和碱性氧基溶液中H₂O₂的浓度为1％，NaOH的浓度为1％，固液比为1：20（g/ml）。在70℃下对糠醛渣预处理3小时。通过固液分离得到预处理后的糠醛渣固体和含有木质素的滤液，通过酸析回收得到滤液中溶解的木质素。酸析时pH值为1.5-2.0。对固液分离得到预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化，其中酶解条件为纤维素酶浓度35FPU/g底物，底物浓度8％，pH值为4.6，温度为50°C，酶解时间为72小时。原料的葡萄糖转化率为18.2％，预处理后样品的葡萄糖转化率为39.5％。

实施例五：

糠醛渣为玉米芯稀酸水解固液分离后的固体残渣。温和碱性氧基溶液中H₂O₂的浓度为0.2％，NaOH的浓度为0.5％，固液比为1：10（g/ml）。在85℃下对糠醛渣预处理3小时。通过固液分离得到预处理后的糠醛渣固体和含有木质素的滤液，通过酸析回收得到滤液中溶解的木质素。酸析时pH值为1.5-2.0。对固液分离得到预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化，其中酶解条件为纤维素酶浓度35FPU/g底物，底物浓度2％，pH值为4.6，温度为50°C，酶解时间为72小时。原料的葡萄糖转化率为58.2％，预处理后样品的葡萄糖转化率为79.5％。

实施例六：

糠醛渣为玉米芯稀酸水解固液分离后的固体残渣。温和碱性氧基溶液中H₂O₂的浓度为2％，NaOH的浓度为2％，固液比为1：20（g/ml）。在80℃下对糠醛渣预处理3小时。通过固液分离得到预处理后的糠醛渣固体和含有木质素的滤液，通过酸析回收得到滤液中溶解的木质素。酸析时pH值为1.5-2.0。对固液分离得到预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化，其中酶解条件为纤维素酶浓度35FPU/g底物，底物浓度8％，pH值为4.6，温度为50°C，酶解时间为72小时。原料的葡萄糖转化率为38.7％，预处理后样品的葡萄糖转化率为67.6％。

图1为对糠醛渣原料的扫描电镜图；图2为实施例1中对糠醛渣原料预处理后的扫描电镜图。通过图1和图2对比可以看出，预处理后糠醛渣中纤维素的比表面积增加，从而提高酶解效率。

图3为对糠醛渣原料预处理前后的红外光谱图，其中FR为预处理前的糠醛渣，R为预处理后的糠醛渣。从图中可以看出糠醛渣中大部分木质素已经被去除（实施例1）。

表1为糠醛渣预处理前后的组分质量百分含量（％）的分析（实施例1）。

表1

成分(％)	预处理前	预处理后
			葡萄糖	47.32	64.71
木糖	0.72	0.15
			酸不溶木质素	41.07	7.30
酸溶木质素	0.89	0.44

从表1可以看出，预处理后木质素的含量大大降低。从而降低了木质素对酶解糖化的影响。有利于提高酶解糖化的效率。

图4为实施例1中的糠醛渣原料预处理前后分别进行酶水解的转化率图。带有三角的曲线为糠醛渣未进行预处理前直接酶水解的转化曲线；带矩形的曲线为实施例1中预处理后的糠醛渣酶水解的转化率曲线。从图中可以看出，实施例1的转换率为98％，未预处理的糠醛渣的转化率为84.8％。可见经过本发明的预处理后，提高了酶水解的转化率。

下表2为发明的本实施例中所用的糠醛渣原料在未经温和碱性氧基溶液预处理分别在实施例1-6的条件下直接进行酶水解的转化率和糠醛渣原料分别按实施例1-6的条件进行预处理和酶水解的转化率。

表2

从上表2中可以看出，在同等条件下进行酶水解糖化，糠醛渣原料经过预处理比未经预处理的转化率大大提高。

本发明中上述实施例中的温度及时间等参数均为较优的选择，经实验证明在超出上述实施例范围外也能实现本发明的目的，因不能穷尽所有的数值，在此不再赘述。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种糠醛渣预处理高效糖化方法，其特征在于，先将糠醛渣在温和碱性氧基溶液中进行预处理，然后将预处理后的糠醛渣固体进行酶解糖化。

2.根据权利要求1所述的糠醛渣预处理高效糖化方法，其特征在于，所述温和碱性氧基溶液中H₂O₂的质量百分浓度为0.2％-2％，NaOH的质量百分浓度为0.5％-2％，糠醛渣与温和碱性氧基溶液的固液比为1：10-20（g/ml）。

3.根据权利要求1所述的糠醛渣预处理高效糖化方法，其特征在于，其中预处理的温度为70℃～90℃，预处理时间为2.5～4小时。

4.根据权利要求1所述的糠醛渣预处理高效糖化方法，其特征在于，所述的糠醛渣为玉米芯稀酸水解固液分离后的固体残渣。

5.根据权利要求1所述的糠醛渣预处理高效糖化方法，其特征在于，预处理后的糠醛渣固体通过固液分离得到，并通过酸析回收得到滤液中溶解的木质素。

6.根据权利要求5所述的糠醛渣预处理高效糖化方法，其特征在于，酸析时pH值为1.5-2.0。

7.根据权利要求1所述的糠醛渣预处理高效糖化方法，其特征在于，所述酶解为加入纤维素酶7-35FPU/g底物，在pH值为4.6-5.0，温度为46-50°C，酶解时间为24-72小时。

8.根据权利要求1所述的糠醛渣预处理高效糖化方法，其特征在于，所述酶解底物质量百分浓度为2-8％。