CN103194504A - 磺化木质素在木质纤维原料酶水解糖化中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了磺化木质素在木质纤维原料酶水解糖化中的应用。本发明通过在酶解过程中加入磺化木质素，不仅可有效提高酶水解糖化效率，缩短酶解保留时间，同时还可以减少酶用量，提高酶的活性，降低木质纤维原料生产生物能源的酶水解成本。

Description

磺化木质素在木质纤维原料酶水解糖化中的应用

技术领域

本发明属于酶工程技术领域，具体涉及一种磺化木质素在木质纤维原料酶水解糖化中的应用。

背景技术

化石能源的日渐枯竭严重制约着世界文明的发展与进步，寻找可替代的再生资源成为世界各国的研究重点。上世纪70年代以来，生物能源作为一种可再生的潜在能源得到各国研究者的青睐。同时，生物能源的应用还能减少由传统的化石能源使用过程中带来的温室气体CO₂及少量含硫、含氮的有害气体，有效地缓解温室效应。作为第二代生物燃料，木质纤维原料具备产量大，成本低等特点使其具备更加明朗的发展前景。

利用木质纤维原料制备生物乙醇主要包括预处理、酶水解、发酵和蒸馏四个步骤。其中预处理和酶水解是决定生物乙醇生产成本和生产效率的关键步骤。

木质纤维原料主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素。在植物组织中，纤维素本身具有结晶结构，半纤维素与木质素以共价键形式结合，并紧紧地包围着纤维素，形成了一种坚固的天然屏障，使催化剂和一般微生物很难与纤维素接触并使其降解。通过预处理可以打破纤维素、半纤维素和木质素之间的连接，破坏纤维素的结晶结构，分离或脱除部分半纤维素和木质素，增加木质纤维原料的孔隙度，提高酶对纤维素的接触比表面积和可及性。

作为植物细胞壁的三大组成成分之一，木质素一直被认为是抑制植物纤维原料生物转化的主要障碍。在生物质通过酶水解转化成液体燃料过程中，木质素与酶的无效吸附以及木质素给酶与纤维素接触造成的通道阻碍被认为是影响木质纤维原料转化成液体燃料效率的主要原因。因为植物纤维原料结构的复杂性，研究木质素在生物转化过程中的行为以及木质素与酶的相互作用十分困难。研究者通过往反应底物中添加各种木质素，或减少反应底物中木质素含量以及对反应底物中的木质素进行改性来研究木质素对酶水解的影响。许多实验表明，降低反应底物中的木质素含量有利于提高底物中糖的酶水解转化率。因此，各种有利于脱除原料木质素的预处理方法被广泛采用，例如碱法预处理。

近年来，酶的高效利用和酶回收越来越受到人们的广泛关注，因为酶的高成本极大制约着木质纤维原料生产燃料乙醇的商业化进程。因此，能提高酶水解效率的助剂急需要被开发。但是，在酶水解过程中添加助剂无疑会增加额外费用，所以低成本、来源丰富、易获得、易制备、效率高的添加剂才更有应用前景。酶水解添加剂需要满足以下条件：能作用于酶的最高活性温度；不能对后续发酵产生不利影响；能有利于提高底物的酶水解效率；能有利于减少酶的使用量；能有利于缩短酶水解时间。研究较多的酶水解助剂有表面活性剂、牛血清蛋白、具有环氧乙烷结构的聚乙烯醇（PEG）、蒽醌等。

磺化木质素，是经过磺化改性的木质素，具有较好的溶解性能和表面活性，能溶于水，现已在较多行业获得广泛应用，如作为混凝土减水剂、粘结剂、农药分散剂、染料分散剂等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供磺化木质素在木质纤维原料酶水解糖化中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

磺化木质素在木质纤维原料酶水解糖化中的应用。

其中，所述的磺化木质素可以购自于市场或者自行制备得到。自行制备，则可以由含有木质素的物料改性制备得到，所述的含有木质素的物料为植物纤维原料、制浆废液或酶解残渣。

制浆是造纸前的一个工序，是将木质纤维原料通过物理或者化学的方法制成纤维状的细浆，用于造纸。制浆废液里有从木质纤维原料脱除的木质素。

酶解残渣是指木质纤维原料经过纤维素酶水解后残余的含有木质素的固体部分。

磺化木质素自行制备的具体制备方法例如，可以将硫酸盐制浆废液经浮油回收后，进行酸沉淀得到硫酸盐木质素，取硫酸盐木质素加水溶解，用碱调节溶液pH值至11后，离心分离除去下层泥沙等碱不溶物，清液用10wt%硫酸调pH值至9，离心分离，弃去上层清液，沉淀物用蒸馏水经多次洗涤，至中性。所得沉淀物真空干燥后，用作后续反应的原料。称取1g木质素样品，配成25%的浓度，加入亚硫酸钠1.3mmol，转入125mL不锈钢反应罐中，在160℃下反应3小时，得到磺化木质素（参考文献：杨益琴，李忠正，改性木材硫酸盐木质素制备染料分散剂的研究，林产化学与工业，23(4)，31-36）。

制备磺化木质素的方法不局限于上述的一种，只要在木质素分子的侧链或者苯环上接有磺酸基即可制备磺化木质素，反应式如下，中间一个是反应物，第一个和第三个都是产物磺化木质素，由于化学药品用量（亚硫酸钠/甲醛）、反应温度、时间的不同会得到不同磺化度（磺化度表征了木质素分子接上磺酸基的概率，即每克木质素中磺酸基的含量）不同分子量（200～10000不等）的产品。

R=H or Phenylpropane

其中，所述的木质纤维原料为针叶木、阔叶木或禾本科植物。

磺化木质素在木质纤维原料酶水解糖化中的具体的应用方法是，将磺化木质素加入醋酸-醋酸钠缓冲液中，再加入预处理后的酶解底物木质纤维原料中，混合均匀后，加入酶液，进行酶水解糖化反应，反应结束后，离心收集上层含糖清液。

其中，所述的磺化木质素的加入质量为预处理后的木质纤维原料绝干质量的1～50%。更高的用量在理论上是可行的，但较高的添加量对酶解效率提高贡献不大，且增加生产成本，优选范围为10～30%。具体的最佳添加量根据酶水解底物的品种而定，建议针叶材30%，阔叶材20%，禾本科植10%。

其中，所述的醋酸-醋酸钠缓冲液pH4.0～5.0。

其中，所述的预处理后的酶解底物木质纤维原料，预处理方法为常规预处理方法，例如酸法里的稀酸预处理；碱法里的绿液预处理；碳酸钠预处理；亚硫酸盐预处理等。

其中，磺化木质素的醋酸-醋酸钠缓冲液与酶解底物混合后，所述的酶解底物浓度范围为1～10wt%，更高或更低的浓度在理论上是可行的，但过高或过低的浓度会引起生产成本的增加或操作上的不便，建议针叶材的酶解底物浓度优选范围是2～5%，阔叶材和禾本科植物可以适当提高酶解底物底物浓度至5%～10%。

其中，所述的酶为纤维素酶、木聚糖酶和β-纤维二糖酶三者的复合酶；三种酶单位体积的酶活比为纤维素酶：木聚糖酶：β-纤维二糖酶=1FPU：1.2FXU:1CBU。

其中，

FPU即纤维素酶的滤纸酶活单位，一个FPU单位表示以Whatman1号滤纸为底物，纤维素酶在pH4.8，温度50°C在1min内产生1μmol葡萄糖所用的酶量。

FXU是1,4-β-木聚糖酶的酶活单位，一个FXU单位是指内切1,4-β-木聚糖酶在pH4.8，温度50℃下在1min内从偶氮小麦***糖基聚木糖（Azo-wheat arabinoxylan）释放出相当于7.8μmol木糖的还原糖的量。

CBU是纤维二糖酶的酶活单位，一个CBU单位是指以纤维二糖为底物，1,4-β-纤维二糖酶在pH4.8，温度50下1min水解1μmol1,4-β-纤维二糖苷键所需的酶量。

其中，复合酶中β-纤维二糖酶为适当的过量，以防止酶水解过程中因纤维二糖的积累而降低纤维素水解为葡萄糖的效率。

其中，复合酶用量为5～40FPU/(g纤维素)的复合酶，酶活以纤维素滤纸酶活FPU表示。

其中，复合酶水解温度为40～50°C，pH为4.0～5.0，水解时间为12～120h。过低或过高的酶水解温度和pH值会降低酶液的活性。过短的酶水解时间将会影响酶水解效率，延长酶水解时间在理论上有利于提高酶水解效率，但会造成固定资产投资和运行费用的增加。复合酶水解优选条件是温度为45～50°C，pH为4.5～5.0，水解时间为24～72h。

其中，酶水解糖化反应温度为40～50°C（优选50°C），反应时间为12～120h，搅拌条件下进行酶水解糖化反应，搅拌转速150～200r/min（优选180r/min）。控温优选采用空气加热或水浴加热。

有益效果：本发明将磺化木质素作为添加剂加入木质纤维原料的酶水解糖化体系后，呈现以下特性：

（1）能有效提高酶解效率，在不改变酶用量和酶水解时间前提下，预处理后木质纤维原料总糖转化率能提高了20%～50%；

（2）能有效缩短酶水解时间，酶解反应6h后，酶水解总糖转化率能达到无任何添加剂酶解48h的效果；

（3）能有效减少酶用量，酶用量为20FPU/g时的酶解总糖转化率比40FPU/g无添加剂时还要高出15%；

（4）能有效提高酶的活性，酶用量由20FPU/g增加至40FPU/g，酶解总糖转化率提高20%，而无磺化木质素添加时，增量只有7.4%。

（5）本添加剂对后续发酵不会产生任何不利影响。

本发明通过在酶水解过程中添加磺化木质素，能有效提高酶解底物的总糖转化率。其中针叶材总糖转化率能提高70%以上，阔叶材和禾本科植物总糖转化率能提高到80%以上。

本发明所述的磺化木质素可来源于任何含有木质素的物质，如可再生的植物纤维原料、制浆废液或酶解残渣等，将木质素经过适当改性处理即可得到。成本低，来源广，易获得，易制备。酶水解反应结束后，此添加剂还能在后续过程中高效回用，能有效降低技术运行成本。若基于原制浆厂现有设备继续建设，采用原有制浆设备进行生物乙醇制备的预处理阶段，对预处理黑液中木素简单加工后作为助剂高效用于后续酶水解工艺，必将会加快生物乙醇制备的商业化进程。

附图说明

图1为磺化木质素的添加对绿液预处理针叶木酶解糖转化率的影响。

图2为磺化木质素的添加对绿液预处理针叶木酶解时间的影响。

图3为磺化木质素的添加对绿液预处理针叶木酶用量的影响。

图4为磺化木质素的添加对绿液预处理阔叶木酶解糖转化率的影响（对原料糖）。

图5为磺化木质素的添加对绿液预处理阔叶木酶解糖转化率的影响（对浆料糖）。

图6为磺化木质素的添加对绿液预处理禾本科植物酶解糖转化率的影响（对原料糖）。

图7为磺化木质素的添加对绿液预处理禾本科植物酶解糖转化率的影响（对浆料糖）。

图8为磺化木质素的添加对未经处理针叶木木粉酶解糖转化率的影响。

图9为磺化木质素的添加对未经处理阔叶木木粉酶解糖转化率的影响。

图10为磺化木质素的添加对未经处理禾本科植物木粉酶解糖转化率的影响。

具体实施方式

根据下述实施例的详细阐述，本领域及其他领域的技术人员将能更好的理解本发明。实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权力要求书中所详细描述的本发明。

以下实施例所使用的磺化木质素购自于Westvaco公司的Reax85A，是一种低磺化度的木质素磺酸钠。

实施例1：以针叶木为原料的预处理及酶水解方法。

原料：

实验用的针叶木产自福建，由福建某造纸厂提供。木片长约1.5cm，宽约2.5cm，厚约0.3cm。风干后平衡水分备用。

酶水解用混合酶液由纤维素酶，木聚糖酶和β-纤维二糖酶等混合而成。三种酶单位体积的酶活比为纤维素酶：木聚糖酶：β-纤维二糖酶=1FPU：1.2FXU:1CBU。混合酶液的酶活以纤维素酶滤纸酶活计为20FPU/ml。

绿液预处理工艺：

绿液来源于硫酸盐法制浆的碱回收***，主要由碳酸钠和硫化钠组成。在自制的10×1L油浴锅中，每罐称取相当于绝干150g的风干木片，固液比为1:4（g/mL）加入蒸煮液，用碱量为20%，硫化度为25%，木片与蒸煮液混合均匀后，在80°C下回转预浸30min后，以2°C/min的速率升温至170℃，蒸煮H因子达到800后，预处理完成。将蒸煮罐取出用冷水冷却至室温后，用热水冲洗预处理后木片过夜，将木片中残留的化学药品和木质素洗去并离心脱水，在密封容器中平衡水分并分析得率。其余预处理木片用磨浆机（KRK，磨盘直径300mm，转速3000r/min）疏解成浆，经离心脱水、撕碎后置于密封塑料袋中平衡水分备用。

酶水解工艺：

将盘磨后的预处理木片（已疏解成浆）至于150mL锥形瓶中，磺化木质素按一定比例加入醋酸-醋酸钠缓冲液，磺化木质素的添加量分别为0，0.01，0.02，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5g/g绝干底物，底物浓度为5wt%，pH值为4.8，酶用量为分别为20FPU/g和40FPU/g。将锥形瓶置于恒温振荡器DHZ-2102中，在180r/min，50℃条件下振荡处理6-96h。水解结束后在5000r/min下离心15min，得到上层酶水解糖液。

实验结果：

预处理前后针叶木的化学成分见表1。针叶木经过绿液预处理后，浆料的得率为73.1%，得率的下降主要是由于木质素的部分脱除和碳水化合物一定程度的降解。预处理液pH值为9.4，远小于硫酸盐法蒸煮的pH（一般为13～14）。较低pH可以有效避免原料中碳水化合物的碱性水解和二次剥皮反应，保持较高的预处理得率，同时适当润胀纤维，有利于后续酶水解糖转化率的提高。

表1.针叶木原料及绿液预处理后浆料成分分析

绿液预处理后浆料经KRK磨浆，得到分散的浆料进行酶解。表2和表3分别为磺化木质素添加量对酶水解得率和酶水解转化率的影响。在没有磺化木质素添加时，酶解葡聚糖、木聚糖、甘露糖及总糖的得率分别为15.4%、3.2%、3.3%和21.9%。在酶水解体系中，加入一定比例的磺化木质素于醋酸-醋酸钠缓冲液中，酶解糖化效率随着磺化木质素添加比例的增加而明显提高，当磺化木质素添加量为0.3g/g时，酶解糖得率达到最高值，此时，葡聚糖、木聚糖、甘露糖及总糖的得率分别为29.8%、4.5%、4.5%和38.8%。酶解总糖得率增幅高达77%。

表2.磺化木质素添加量对酶解糖得率（对原料）的影响

表3.磺化木质素添加量对酶解糖转化率（对原料中糖）的影响

¹酶解糖转化率=酶解糖得率/浆料中糖含量*100%

对应的酶解糖转化率也遵从上述规律，随着磺化木质素添加量的增加明显升高，磺化木质素添加量为0.3g/g时，酶解总糖转化率为62%，远高于无磺化木质素添加时的35.1%。

磺化木质素的添加不仅能明显提高酶解效率，还能缩短酶解时间。磺化木质素的添加量为0.3g/g时，酶解24h对应的总糖转化率为70.4%，远高于96h无添加时的总糖转化率47.7%，见图2，而且只需酶解6h就能达到酶解48h无添加剂的效果。

其次，磺化木质素的添加还能降低酶用量。酶用量为20FPU/g纤维素，磺化木质素的添加量为0.3g/g时，酶解总糖转化率为60.7%，高于40FPU/g纤维素无添加的总糖转化率45.4%，见图3。

另外，由图3可知，磺化木质素的添加不仅不会抑制酶的活性，反而能有效的提高酶的活性。在没有磺化木质素添加时，酶用量从20FPU/g升高到40FPU/g，酶解效率只提高了7.4%，而当磺化木质素添加量为0.3g/g时，酶用量从20FPU/g升高到40FPU/g，酶解效率能提高20%。

实施例2：以阔叶木为原料的预处理及酶水解方法。

原料：

实验用的阔叶木产自苏北。木片长约1.5cm，宽约2.5cm，厚约0.2cm。风干后平衡水分备用。

酶水解用混合酶液由纤维素酶，木聚糖酶和β-纤维二糖酶混合而成。三种酶单位体积的酶活比为纤维素酶：木聚糖酶：β-纤维二糖酶=1FPU：1.2FXU:1CBU。混合酶液的酶活以纤维素酶滤纸酶活计为20FPU/ml。

绿液预处理工艺：

绿液来源于硫酸盐法制浆的碱回收***，主要由碳酸钠和硫化钠组成。在自制的10×1L油浴锅中，每罐称取相当于绝干150g的风干木片，固液比为1:4（g/mL）加入蒸煮液，用碱量为20%，硫化度为25%，木片与蒸煮液混合均匀后，在80℃下回转预浸30min后，以2°C/min的速率升温至160°C，蒸煮H因子达到400后，预处理完成。将蒸煮罐取出用冷水冷却至室温后，用热水冲洗预处理后木片过夜，将木片中残留的化学药品和木质素洗去并离心脱水，在密封容器中平衡水分并分析得率。其余预处理木片用磨浆机（KRK，磨盘直径300mm，转速3000r/min）疏解成浆，经离心脱水、撕碎后置于密封塑料袋中平衡水分备用。

酶水解工艺：

将盘磨后的预处理木片（已疏解成浆）至于150mL锥形瓶中，磺化木质素按一定比例加入醋酸-醋酸钠缓冲液，添加量分别为0，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5g/g绝干底物，底物浓度为5%，pH值为4.8，酶用量为40FPU/g。将锥形瓶置于恒温振荡器DHZ-2102中，在180r/min，50°C条件下振荡处理48h。水解结束后在5000r/min下离心15min，得到上层酶水解糖液。

实验结果：

阔叶木原料总糖含量为，64.5%，其中***聚糖含量只有2.2%，经过绿液预处理后***聚糖基本降解，因此酶解后总糖指的是葡聚糖和木聚糖的总和。预处理后浆料中木质素含量为25.2%，相对于原料为19.9%，木素脱除率达到25%，木质素的部分脱除将有利于后续酶解效率的提高。

表4.阔叶木原料及绿液预处理后浆料成分分析

绿液预处理后浆料经KRK磨浆，得到分散的浆料进行酶解。表5和表6分别为磺化木质素添加量对酶水解得率和酶水解转化率的影响。在没有磺化木质素添加时，酶解葡聚糖、木聚糖及总糖的得率分别为30.3、8.7和39.0%。在酶解体系中，加入一定比例的磺化木质素于醋酸-醋酸钠缓冲液中，酶解糖化效率随着磺化木质素添加比例的增加而明显提高，当磺化木质素添加量为0.2g/g时，酶解糖得率达到最高值，葡聚糖、木聚糖及总糖的得率分别为41.9、10.4和52.3%。

对应的酶解糖转化率也遵从上述规律，随着磺化木质素添加量的增加而升高，磺化木质素添加量为0.2g/g时，对原料总糖转化率为81.2%，此时对浆料中总糖的转化率已达到93.3%，如图5。

表5.磺化木质素添加量对酶解糖得率的影响

表6.磺化木质素添加量对酶解糖转化率的影响

实施例3：以禾本科植物为原料的预处理及酶水解方法。

原料：

实验用的禾本科植物南荻产自湖南。将原料剪至长约3cm，风干后平衡水分备用。

酶水解用混合酶液由纤维素酶，木聚糖酶和β-纤维二糖酶混合而成。三种酶单位体积的酶活比为纤维素酶：木聚糖酶：β-纤维二糖酶=1FPU：1.2FXU:1CBU。混合酶液的酶活以纤维素酶滤纸酶活计为20FPU/ml。

绿液预处理工艺：

绿液来源于硫酸盐法制浆的碱回收***，主要由碳酸钠和硫化钠组成。在自制的10×1L油浴锅中，每罐称取相当于绝干100g的风干木片，固液比为1:6（g/mL）加入蒸煮液，用碱量为12%，硫化度为20%，木片与蒸煮液混合均匀后，在80℃下回转预浸30min后，以2°C/min的速率升温至140°C，保温1h后预处理完成。将蒸煮罐取出用冷水冷却至室温后，用热水冲洗预处理后浆料，将木片中残留的化学药品和木质素洗去并离心脱水，在密封容器中平衡水分并分析得率。其余预处理木片用磨浆机（KRK，磨盘直径300mm，转速3000r/min）疏解成浆，经离心脱水、撕碎后置于密封塑料袋中平衡水分备用。

酶水解工艺：

将盘磨后的预处理木片（已疏解成浆）至于150mL锥形瓶中，磺化木质素按一定比例加入醋酸-醋酸钠缓冲液，添加量分别为0，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5g/g绝干底物，底物浓度为5%，pH值为4.8，酶用量为分别为20FPU/g纤维素。将锥形瓶置于恒温振荡器DHZ-2102中，在180r/min，50℃条件下振荡处理48h。水解结束后在5000r/min下离心15min，得到上层酶水解糖液。

实验结果：

禾本科植物原料总糖含量为65.8%，经过绿液预处理后总糖对浆料为79.1%，对原料为59.2%，总糖降解率为10%。预处理后浆料中木质素含量为13.2%，相对于原料只有9.9%，木素脱除率高达57%。这说明绿液预处理对禾本科植物的脱木素有极优的选择性，在保留了90%的高聚糖糖在浆料中的同时脱除了大部分的木素。木质素的脱除为后续酶解打开了通道，将有利于后续酶解效率的提高。

表7.禾本科植物原料及绿液预处理后浆料成分分析

绿液预处理后浆料经KRK磨浆，得到分散的浆料进行酶解。表8和表9分别为磺化木质素添加量对酶水解得率和酶水解转化率的影响。在没有磺化木质素添加时，酶解葡聚糖、木聚糖、***糖及总糖的得率分别为31.0、10.7、0.6和42.2%。在酶解体系中，加入一定比例的磺化木质素于醋酸-醋酸钠缓冲液中，酶解糖化效率随着磺化木质素添加比例的增加而明显提高，当磺化木质素添加量为0.1g/g时，酶解糖得率达到最高值，葡聚糖、木聚糖、***聚糖及总糖的得率分别为40.3、14.9、0.9和56.2%。

对应的酶解糖转化率也遵从上述规律，随着磺化木质素添加量的增加而升高，磺化木质素添加量为0.1g/g时，对原料总糖转化率为85.4%，此时对浆料中总糖的转化率已达到95.9%，如图7。也就是说，每克底物只需添加0.1克磺化木质素就能使酶解效率的提高率达到33%，这也再一次说明该种添加剂是一种高效的木质纤维原料酶解助剂。

表8.磺化木质素添加量对酶解糖得率的影响

表9.磺化木质素添加量对酶解糖转化率的影响

对比例4：以针叶木为原料的木粉直接酶水解方法。

原料：

实验用的针叶木产自福建，由福建某造纸厂提供。木片长约1.5cm，宽约2.5cm，厚约0.3cm。用粉碎机磨成粉筛至40～80目后平衡水分备用。

酶水解用混合酶液由纤维素酶，木聚糖酶和β-纤维二糖酶混合而成。三种酶单位体积的酶活比为纤维素酶：木聚糖酶：β-纤维二糖酶=1FPU：1.2FXU:1CBU。混合酶液的酶活以纤维素酶滤纸酶活计为20FPU/ml。

酶水解工艺：

将针叶木40～80目木粉至于150mL锥形瓶中，磺化木质素按一定比例加入醋酸-醋酸钠缓冲液，添加量分别为0，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4g/g绝干底物，底物浓度为5%，pH值为4.8，酶用量为40FPU/g。将锥形瓶置于恒温振荡器DHZ-2102中，在180r/min，50℃条件下振荡处理48h。水解结束后在5000r/min下离心15min，得到上层酶水解糖液。

实验结果：

实验表明磺化木质素的添加不能提高未经预处理的针叶木木粉的酶解效率。随着磺化木质素的添加，酶解糖得率和转化率基本不变，如表10和图8。

表10.磺化木质素添加量对针叶木木粉酶解糖得率的影响

对比例5：以阔叶木为原料的木粉直接酶水解方法。

原料：

实验用的阔叶木木产自苏北。木片长约1.5cm，宽约2.5cm，厚约0.2cm。用粉碎机磨成粉筛至40～80目后平衡水分备用。

实验用酶和酶水解工艺同对比例4。

实验结果：

实验表明磺化木质素的添加不能提高未经预处理的阔叶木木粉的酶解效率。随着磺化木质素的添加，酶解糖得率和转化率基本不变，如表11和图9。

表11.磺化木质素添加量对阔叶木木粉酶解糖得率的影响

对比例6：以禾本科植物为原料的木粉直接酶水解方法。

原料：

实验用的禾本科植物南荻产自湖南。将原料剪至长约3cm，用粉碎机磨成粉筛至40～80目后平衡水分备用。

实验用酶和酶水解工艺同对比例4。

实验结果：

表12.磺化木质素添加量对禾本科植物木粉酶解糖得率的影响

实验表明磺化木质素的添加不能提高未经预处理的禾本科植物木粉的酶解效率。随着磺化木质素的添加，酶解糖得率和转化率基本不变，如表12和图10。

Claims (10)

1.磺化木质素在木质纤维原料酶水解糖化中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的磺化木质素购自于市场或者自行制备得到。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的磺化木质素由含有木质素的物料改性制备得到。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的含有木质素的物料为植物纤维原料、制浆废液或酶解残渣。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的木质纤维原料为针叶木、阔叶木或禾本科植物。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，将磺化木质素加入醋酸-醋酸钠缓冲液中，再加入预处理后的酶解底物木质纤维原料中，混合均匀后，加入酶液，进行酶水解糖化反应。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的磺化木质素的加入质量为预处理后的木质纤维原料质量的1～50%。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的酶解底物浓度范围为1～10wt%

9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的酶为纤维素酶、木聚糖酶和β-纤维二糖酶的混合物；三种酶单位体积的酶活比为纤维素酶：木聚糖酶：β-纤维二糖酶=1FPU：1.2FXU:1CBU。

10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，酶水解糖化反应温度为40～50°C，反应时间为12～120h，搅拌条件下进行酶水解糖化反应，搅拌转速150～200r/min。

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