一种复合酶及其解降解秸秆的方法技术

本发明专利技术公开了一种复合酶及其秸秆类原料的复合酶解方法，一种复合酶，包括木质素酶48%‑60%、木聚糖酶16%‑24%、果胶酶2%‑8%和β‑葡聚糖酶16%‑28%，均为重量百分比。秸秆先经干燥和粉碎，用柠檬酸缓冲液调pH至4~5.5，然后经高温灭菌后，加入复合酶，在一定温度和转速下降解16‑24 h。本发明专利技术采用复合酶的方法对植物秸秆进行降解，选择合适的复合酶配比，使得酶之间产生互补作用，使得水解达到最大化，木质素得到率高，酶解条件温和，对木质素破坏小，且工艺投资小、耗费低、适合工业推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种复合酶及其解降解秸秆的方法
本专利技术属于秸秆类原料生产乙醇
，涉及一种秸秆酶降解发酵的方法。
技术介绍
随着能源危机的日益严峻，石油、煤炭等石化能源的日益枯竭，开发新的能源替代品成为当前的迫切任务。传统的化石能源存在严重危机并且造成严重的环境污染。木质素类物质来源广泛，价格低廉，缺点是较难降解，尤其在酶的降解过程中。农作物秸秆是重要的生物质能源之一，但往往没有被充分利用，而是被大量废弃或焚烧。焚烧秸秆，不仅给大气带来了严重的污染，而且浪费了大量的生物质能源。秸秆通过处理不仅可以减轻环境污染，而且可以制备木质素等材料，解决日益严峻的能源危机。传统的处理秸秆制备木质素的方法是物理和化学方法相结合。这些方法虽然处理速度快，但是成本较高，而且处理过程中还产生废水废气，对环境造成了污染。现有技术中使用酶对秸秆降解处理的方法中酶的品种单一，降解效率太低。CN102071223A公开了一种秸秆类原料的复合酶解方法，秸秆类原料先经稀酸水解降解木质素，然后加入木聚糖酶、木质素酶、淀粉酶、果胶酶和β-葡聚糖酶，用酸性物质或碱性物质调整混合物pH为4.3～5.5，然后在40～55℃下进行酶解24～72h。本专利技术采用复合酶的方法使秸秆类酶解转化为还原糖，选择合适的复合酶配比，使得酶之间产生相互作用，使得水解达到最大化，酶解产生的还原糖浓度高，得糖率高，酶解条件温和，但目前工业化生产较为困难。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种复合酶及其降解秸秆制备木质素的方法，该方法采用多种酶降解秸秆制备木质素，同时不会造成环境污染。本专利技术的技术方案为：一种复合酶，包括下列组分：木质素酶48%-60%、木聚糖酶16%-24%、果胶酶2%-8%和β-葡聚糖酶16%-28%，均为重量百分比。优选的，一种复合酶，由木质素酶50%-55%、木聚糖酶18%-22%、果胶酶3%-6%和β-葡聚糖酶20%-25%组成，均为重量百分比。本专利技术还提供复合酶的使用方法，将上述木质素酶、木聚糖酶、果胶酶和β-葡聚糖酶按照所述配比先溶于柠檬酸中再混合使用。所述复合酶的制备方法，将木质素酶、木聚糖酶、果胶酶和β-葡聚糖酶分别溶于pH为4.3～5.5的柠檬酸溶液中，然后混合均匀即可。优选的，每溶解1g上述酶使用柠檬酸溶液的量为0.6～1.5ml；所述柠檬酸溶液质量分数为10%。所述柠檬酸溶液为柠檬酸的水溶液。所述复合酶的用途，用于降解秸秆类原料。一种秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：1）配置反应基液称取秸秆原料，加入柠檬酸溶液，调pH至4~5.5，110~130℃灭菌15~30min。2）酶解将复合酶加入秸秆类原料中；温度40~60℃，转速80~120r/min，时间16~24h。优选的，步骤1）中，柠檬酸溶液为质量分数为10%的柠檬酸水溶液。秸秆原料与柠檬酸溶液的体积比为1:0.8~1.2；优选的，秸秆原料与柠檬酸溶液的重量比为1:2.5。优选的，所述复合酶的加入量为秸秆原料质量比为2.5%-3.5%。采用酸碱醇醚法对酶解后产生的产物进行还原糖浓度测定。优选的，所述秸秆类原料的复合酶解方法，还包括原料的预处理。原料的预处理的方法如下：刚采收完的新鲜秸秆，待晾干，含水率为7-9%，将原秸秆粉碎，过40目筛，经170~190℃高温蒸煮1~2h，50~70℃烘干至恒重。优选的，原料的预处理的方法如下：刚采收完的新鲜秸秆，待晾干，含水率为7-9%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过40目筛，经180℃高温蒸煮1.5h，60℃烘干至恒重。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用复合型酶降解的方式，对植物秸秆进行降解，比单一的酶降解速率要高，木质素获得率高，具有较大的经济效益和社会效益。通过对酶的配比与调控，酶解作用不仅仅使得有效成分总量大幅度上升，而且产物得率更高效果更稳定。具体实施方式以下实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术并不局限于此。一种秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：1）配置反应基液称取秸秆原料1.5g（以烘干后秸秆质量计），加入30mlpH4.8左右的柠檬酸溶液，调pH至4.8，121℃灭菌20min。2）酶解将木质素酶、木聚糖酶、果胶酶和β-葡聚糖酶先分别溶于pH为4.3～5.5的柠檬酸溶液中，然后再加入秸秆类原料中；加入木质素酶20-25mg（滤纸酶活70U）、β–葡聚糖酶8-10mg（80U）、木聚糖酶6-8mg（80U）、果胶酶1-3mg（60U），温度50℃，转速100r/min，时间16h-24h。采用酸碱醇醚法对酶解后产生的产物进行还原糖浓度测定。实施例1：秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：新鲜秸秆，待晾干，含水率为7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过40目筛，经180℃高温蒸煮1.5h，60℃烘干至恒重。然后称取底物质量1.5g（以烘干后秸秆质量计），加入30mlpH4.8柠檬酸缓冲液，调pH至4.8，121℃灭菌20min，加入木质素酶20mg（滤纸酶活70U）、β–葡聚糖酶8mg（80U）、木聚糖酶6mg（80U）、果胶酶1mg（60U），温度50℃，转速100r/min，时间24h。实施例2：秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：新鲜秸秆，待晾干，含水率为7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过40目筛，经180℃高温蒸煮1.5h，60℃烘干至恒重（0.768g高温蒸煮秸秆相当于1g原秸秆）。然后称取底物质量1.5g（以原秸秆质量计），加入30mlpH4.8柠檬酸缓冲液，调pH至4.8，121℃灭菌40min，加入木质素酶22mg（滤纸酶活70U）、β–葡聚糖酶9mg（80U）、木聚糖酶7mg（80U）、果胶酶2mg（60U），温度50℃，转速100r/min，时间18h。实施例3：秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：新鲜秸秆，待晾干，含水率为7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过40目筛，经180℃高温蒸煮1.5h，60℃烘干至恒重（0.768g高温蒸煮秸秆相当于1g原秸秆）。然后称取底物质量1.5g（以原秸秆质量计），加入60mlpH4.8柠檬酸缓冲液，调pH至4.8，121℃灭菌40min，加入木质素酶25mg（滤纸酶活70U）、β–葡聚糖酶10mg（80U）、木聚糖酶8mg（80U）、果胶酶3mg（60U），温度40℃，转速120r/min，时间16h。实施例4其他同实施例1，不同之处在于，新鲜秸秆，待晾干，含水率为7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过40目筛，经170℃高温蒸煮2h，50℃烘干至恒重。实施例5其他同实施例1，不同之处在于，新鲜秸秆，待晾干，含水率为7.937%，用小型高速粉碎机将原秸秆粉碎，过40目筛，经190℃高温蒸煮1h，70℃烘干至恒重。实施例6其他同实施例1，不同之处在于，称取底物质量1.5g（以烘干后秸秆质量计），加入75mlpH4.3柠檬酸缓冲液，调pH至4.3，111℃灭菌30min，加入木质素酶25mg（滤纸酶活70U）、β–葡聚糖酶12.5mg（80U）、木聚糖酶11mg（80U）、果胶酶1.5mg（60U），温度50℃，转速100r/min，时间24h。实施例7其他同实施例6，不同之处在于，称取底物质量1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合酶，包括下列组分：木质素酶 48%‑60% 、木聚糖酶 16%‑24% 、果胶酶 2%‑8% 和 β‑ 葡聚糖酶 16%‑28% ，均为重量百分比。

【技术特征摘要】
1.一种复合酶，包括下列组分：木质素酶48%-60%、木聚糖酶16%-24%、果胶酶2%-8%和β-葡聚糖酶16%-28%，均为重量百分比。2.如权利要求1所述的复合酶，由木质素酶50%-55%、木聚糖酶18%-22%、果胶酶3%-6%和β-葡聚糖酶20%-25%组成，均为重量百分比。3.如权利要求1或2所述的复合酶的使用方法，将上述木质素酶、木聚糖酶、果胶酶和β-葡聚糖酶按照所述配比先溶于柠檬酸中再混合使用。4.如权利要求1或2所述的复合酶的制备方法，将木质素酶、木聚糖酶、果胶酶和β-葡聚糖酶分别溶于pH为4.3～5.5的柠檬酸溶液中，然后混合均匀即可。5.如权利要求4所述的复合酶的制备方法，每溶解1g上述酶使用柠檬酸溶液的量为0.6～1.5ml；所述柠檬酸溶液质量分数为10%。6.如权利要求1或2所述的所述复合酶的用途，用于降解秸秆类原料。7.一种秸秆类原料的复合酶解方法，包括以下步骤：1）配...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎永平，
申请(专利权)人：深圳市龙城生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44