權(quán)利要求書(shū)

1.一種可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，其特征在于步驟如下：

（1）將麥草秸稈置于90～100 ℃的熱水中浸泡20～30 min，然后將熱水浸泡過(guò)的麥草秸稈進(jìn)行螺旋擠壓，螺旋擠壓的壓縮比為3∶1～5∶1。

（2）向經(jīng)過(guò)螺旋擠壓處理后的麥草秸稈中加入相對(duì)于絕干麥草秸稈質(zhì)量1.0%～3.0%的H2SO4，該H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%， 或相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量10%～20%的氫氧化鈉，然后加入蒸餾水，絕干麥草秸稈質(zhì)量與加入蒸餾水后的總液體體積比(g:mL)為1∶4～1∶10，進(jìn)行蒸煮，蒸煮溫度為100～170 ℃，蒸煮過(guò)程中的升溫時(shí)間控制在40～60 min， 保溫時(shí)間為10～60 min。

（3）將經(jīng)過(guò)稀硫酸或堿預(yù)處理后的麥草秸稈置于螺旋擠壓機(jī)中擠壓1～2 次， 并收集預(yù)提取液，擠壓處理后的麥草秸稈經(jīng)過(guò)水充分洗滌至pH 值呈中性，再經(jīng)過(guò)螺旋擠壓機(jī)擠壓1～2 次，螺旋擠壓機(jī)的壓縮比均為3∶1～5∶1，得經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿。

（4）將相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量1.0%～5.0%的氫氧化鈉和相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量1.0%～5.0%的亞硫酸鈉溶解在蒸餾水中，然后將該藥品混合液加入步驟（3）中提及的經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿中， 通過(guò)加入蒸餾水， 最終配成麥草秸稈質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～30%的體系， 密封后在恒溫水浴中進(jìn)行化學(xué)預(yù)浸漬處理，處理溫度為60～90 ℃，處理時(shí)間20～40 min，得化學(xué)預(yù)浸漬處理后的麥草。

（5）將步驟（4）中化學(xué)預(yù)浸漬處理后的麥草進(jìn)行兩段磨解處理：第一段壓力磨解的具體條件為，溫度120～170 ℃，壓力0.1～0.7 MPa，麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～30%，磨解2～7 min；第二段常壓磨解的具體條件為，盤(pán)磨間隙0.08～0.10 mm，麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～30%，得到磨解后的麥草漿料纖維。

（6）將步驟（5）中磨解后麥草漿料纖維經(jīng)過(guò)篩選并收集通過(guò)0.15 mm 篩縫的級(jí)分，將收集到的麥草漿料纖維級(jí)分脫水至濃度為15%～25%，然后經(jīng)過(guò)磨漿至打漿度為30～70 °SR， 收集得打漿后麥草漿料級(jí)分，用于后續(xù)的生物酶水解。

（7）在無(wú)菌條件下，向打漿后麥草漿料級(jí)分中按打漿后麥草漿料級(jí)分:pH＝4.5 的乙酸-乙酸鈉緩沖液的比例（g∶mL）為1∶25 加入pH＝4.5 的乙酸-乙酸鈉緩沖液，充分?jǐn)嚢韬蠹尤朊敢?，然后加入蒸餾水使底物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～5.0%，無(wú)菌條件下進(jìn)行恒溫培養(yǎng)酶解，酶解后即得麥草秸稈水解液。

其中，恒溫培養(yǎng)酶解的條件為：反應(yīng)溫度45～65 ℃，反應(yīng)時(shí)間2～72 h；pH=4～6；轉(zhuǎn)速100～160r/min；

所述步驟（7）中酶液為纖維素葡聚糖酶與纖維素二糖酶的復(fù)合酶，纖維素葡聚糖酶用量（相對(duì)于底物）為31～33EGU/g，纖維素二糖酶的用量（相對(duì)于底物）為63～65CBU/g，其中，①纖維素葡聚糖酶的酶活為650～750EGU/g，溫度為50～60 ℃，pH值為4.5～6.0；②纖維素二糖酶的酶活為240～260CBU/g，溫度為50～60℃，pH值為4.5～6.0。

或者，酶液為纖維素酶，纖維素酶的用量(相對(duì)于底物)為80CBU/g，其中，所用纖維素酶的酶活為：脫脂棉酶活3～4IU/mL，濾紙酶活5～6IU/mL，羧甲基纖維素酶活30～31IU/mL。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，其特征在于：所采用酶液為纖維素葡聚糖酶與纖維素二糖酶的復(fù)合酶，纖維素葡聚糖酶的用量（相對(duì)于底物）為32 EGU/g，纖維素二糖酶的用量（相對(duì)于底物）為64 CBU/g，其中，①纖維素葡聚糖酶的酶活為700 EGU/g，溫度為50～60 ℃，pH值為4.5～6.0；②纖維素二糖酶的酶活為250CBU/g，溫度為50～60 ℃，pH值為4.5～6.0；

或者，所述酶液為纖維素酶的用量（相對(duì)于底物）為80CBU/g，其中，所用纖維素酶的酶活為：脫脂棉酶活3.86IU/mL，濾紙酶活5.97IU/mL，羧甲基纖維素酶活30.44IU/mL。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，其特征在于所述步驟（1）中螺旋擠壓的壓縮比為4∶1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，其特征在于所述步驟（3）中螺旋擠壓的壓縮比為4∶1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，其特征在于所述步驟（6）中磨解后麥草漿料纖維經(jīng)過(guò)篩選前還經(jīng)過(guò)如下的處理：兩段磨解處理后，將所得磨解后麥草漿料纖維加入95℃的熱水中，配成濃度為3.0%，攪拌40min，然后在疏解機(jī)中進(jìn)行疏解。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，其特征在于所述步驟（7）中pH＝4.5乙酸－乙酸鈉緩沖液的配制方法為：精確稱(chēng)取164g 乙酸鈉，然后加入300mL 蒸餾水溶解，再加入84mL 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%的冰乙酸，稀釋至1000 mL 即可。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)利用的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法。

背景技術(shù)

隨著人類(lèi)社會(huì)的飛速發(fā)展，自然界中的煤炭、石油、天然氣資源則日益減少，由其使用引發(fā)的全球變暖、環(huán)境污染等問(wèn)題及引起的其他環(huán)保問(wèn)題日益突出。對(duì)于人類(lèi)社會(huì)而言，尋找和使用綠色、清潔、可再生能源已經(jīng)迫在眉睫。由此產(chǎn)生了“生物質(zhì)精煉（Biorefinery）”的概念，并業(yè)已成為世界各國(guó)的重要戰(zhàn)略研究方向之一。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020 年將有50%的有機(jī)化學(xué)品和材料產(chǎn)自生物質(zhì)原料，2000—2020年將是世界各國(guó)大力發(fā)展生物質(zhì)能源的關(guān)鍵時(shí)期。預(yù)計(jì)2020年，我國(guó)生物質(zhì)能的利用量將占到一次能源總消費(fèi)量的4%。

生物質(zhì)是地球上最豐富的有機(jī)能源，是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，是地球上僅次于煤炭、石油和天然氣資源的第四大能源。生物質(zhì)是人類(lèi)社會(huì)最重要的能量來(lái)源，每年的產(chǎn)量達(dá)到1700億噸，這些豐富的生物質(zhì)資源對(duì)實(shí)現(xiàn)世界經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和資源的有效利用具有重要的意義。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)資源的利用主要體現(xiàn)在燃料乙醇、生物柴油、生物質(zhì)電能、沼氣、生物質(zhì)材料等方面。制漿造紙工業(yè)是最早的利用天然纖維素的工業(yè)，也是唯一一個(gè)集大規(guī)模采集、加工和利用生物質(zhì)原料的工業(yè)。將制漿造紙與生物質(zhì)能源結(jié)合，在造紙企業(yè)獲得紙漿和紙的同時(shí)，還可以生產(chǎn)高附加值的燃料和化學(xué)品，如乙醇、碳纖維、聚合物、煤油和生物柴油，這也有利于實(shí)現(xiàn)制漿造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，非木材纖維素類(lèi)（如麥草、玉米秸稈、蔗渣等）生物質(zhì)資源相當(dāng)豐富。據(jù)報(bào)道，我國(guó)各類(lèi)農(nóng)作物的秸稈年總產(chǎn)量達(dá)7億多噸，其中稻草2.3億噸，玉米桿2.2 億噸，豆類(lèi)和秋雜糧作物秸稈1.0億噸，花生和薯類(lèi)藤蔓、甜菜葉等1.0億噸。但是，這些資源大部分以堆積、燃燒等形式被廢棄，造成了極大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，將這些資源轉(zhuǎn)化成氣體燃料或液體燃料（如氫氣、酒精、柴油等），不但可以解決人類(lèi)所面臨的資源危機(jī)、食物短缺、環(huán)境污染等一系列問(wèn)題， 也能為人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供保證。 利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)燃料乙醇具有成本低廉、資源豐富等優(yōu)勢(shì)。 有研究表明，使用纖維素乙醇作為燃料可減少14%的溫室氣體排放量。

通過(guò)檢索， 尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)相關(guān)的專(zhuān)利公開(kāi)文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種可有效實(shí)現(xiàn)麥草酶水解的預(yù)處理方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，步驟如下：

（1）將麥草秸稈置于90～100 ℃的熱水中浸泡20～30 min，然后將熱水浸泡過(guò)的麥草秸稈進(jìn)行螺旋擠壓，螺旋擠壓的壓縮比為3∶1～5∶1。

（2）向經(jīng)過(guò)螺旋擠壓處理后的麥草秸稈中加入相對(duì)于絕干麥草秸稈質(zhì)量1.0%～3.0%的H2SO4，該H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%， 或加入相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量10%～20%的氫氧化鈉，然后加入蒸餾水，絕干麥草秸稈質(zhì)量與加入蒸餾水后的總液體體積比（g∶mL）為1∶4～1∶10，進(jìn)行蒸煮，蒸煮溫度為100～170 ℃，蒸煮過(guò)程中的升溫時(shí)間控制在40～60 min， 保溫時(shí)間為10～60 min。

（3）將經(jīng)過(guò)稀硫酸或堿預(yù)處理后的麥草秸稈置于螺旋擠壓機(jī)中擠壓1～2 次， 并收集預(yù)提取液，擠壓處理后的麥草秸稈經(jīng)過(guò)水充分洗滌至pH 值呈中性，再經(jīng)過(guò)螺旋擠壓機(jī)擠壓1～2 次，螺旋擠壓機(jī)的壓縮比均為3∶1～5∶1，得經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿。

（4）將相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量1.0%～5.0%的氫氧化鈉和相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量1.0%～5.0%的亞硫酸鈉溶解在蒸餾水中，然后將該藥品混合液加入步驟（3）中提及的經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿中， 通過(guò)加入蒸餾水， 最終配成麥草秸稈質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～30%的體系， 密封后在恒溫水浴中進(jìn)行化學(xué)預(yù)浸漬處理，處理溫度為60～90 ℃，處理時(shí)間20～40 min，得化學(xué)預(yù)浸漬處理后的麥草。

（5）將步驟（4）中化學(xué)預(yù)浸漬處理后的麥草進(jìn)行兩段磨解處理：第一段壓力磨解的具體條件為，溫度120～170 ℃，壓力0.1～0.7 MPa，麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～30%，磨解2～7 min；第二段常壓磨解的具體條件為，盤(pán)磨間隙0.08～0.10 mm，麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～30%，得磨解后麥草漿料纖維。

（6）將步驟（5）中磨解后麥草漿料纖維經(jīng)過(guò)篩選并收集通過(guò)0.15 mm 篩縫的級(jí)分， 將收集到的麥草漿料纖維級(jí)分脫水至濃度為15%～25%，然后經(jīng)過(guò)磨漿至打漿度為30～70 °SR， 收集得打漿后麥草漿料級(jí)分，用于后續(xù)的生物酶水解。

（7）在無(wú)菌條件下，向打漿后麥草漿料級(jí)分中按打漿后麥草漿料級(jí)分:pH=4.5 乙酸-乙酸鈉緩沖液的比例(g:mL)為1∶25 加入pH=4.5 的乙酸-乙酸鈉緩沖液，充分?jǐn)嚢韬蠹尤朊敢?，然后加入蒸餾水使底物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～5.0%， 無(wú)菌條件下進(jìn)行恒溫培養(yǎng)酶解，酶解后即得麥草秸稈水解液。

其中，恒溫培養(yǎng)酶解的條件為：反應(yīng)溫度45～65 ℃，反應(yīng)時(shí)間2～72 h；pH=4～6；轉(zhuǎn)速100～160 r/min。

而且，所述步驟（7）中酶液為纖維素葡聚糖酶與纖維素二糖酶的復(fù)合酶，纖維素葡聚糖酶用量（相對(duì)于底物）為31～33 EGU/g，纖維素二糖酶的用量（相對(duì)于底物）為63～65 CBU/g 底物，其中，①纖維素葡聚糖酶的酶活為650～750 EGU/g，溫度為50～60 ℃，pH 值為4.5～6.0； ②纖維素二糖酶的酶活為240～260 CBU/g，溫度為50～60 ℃，pH 值為4.5～6.0。

或者，酶液為纖維素酶，纖維素酶的用量（相對(duì)于底物）為80 CBU/g，其中，所用纖維素酶的酶活為：脫脂棉酶活3～4 IU/mL，濾紙酶活5～6 IU/mL，羧甲基纖維素酶活30～31 IU/mL。

而且，所述酶液為纖維素葡聚糖酶與纖維素二糖酶的復(fù)合酶， 纖維素葡聚糖酶用量為32 EGU/g 底物，纖維素二糖酶的用量為64 CBU/g 底物，其中，①纖維素葡聚糖酶的酶活為700 EGU/g，適宜溫度為50～60 ℃，pH 值為4.5～6.0；②纖維素二糖酶的酶活為250 CBU/g，適宜溫度為50～60 ℃，pH 值為4.5～6.0。

或者， 所述酶液為纖維素酶的用量（相對(duì)于底物）為80 CBU/g，其中，所用纖維素酶的酶活為：脫脂棉酶活3.86 IU/mL，濾紙酶活5.97 IU/mL，羧甲基纖維素酶活30.44 IU/mL。

而且，所述步驟（1）中螺旋擠壓的壓縮比為4∶1。

而且，所述步驟（3）中螺旋擠壓的壓縮比為4∶1。

而且，所述步驟（6）中磨解后麥草漿料纖維在經(jīng)篩選前還經(jīng)過(guò)如下的處理：兩段磨解處理后，將所得磨解后麥草漿料纖維加入95 ℃的熱水中，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%，攪拌40 min，然后在疏解機(jī)中進(jìn)行疏解。

而且，所述步驟（7）中pH=4.5 乙酸-乙酸鈉緩沖液的配制方法為：精確稱(chēng)取164 g 乙酸鈉，然后加入300 mL 蒸餾水溶解， 再加入84 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%的冰乙酸，稀釋至1 000 mL 即可。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：

1.本發(fā)明方法充分利用了制漿工業(yè)中現(xiàn)有的部分設(shè)備，不需要額外投資即可完成預(yù)處理工藝，節(jié)省了大量的經(jīng)濟(jì)成本， 同時(shí)也有利于現(xiàn)有工廠與生物質(zhì)精煉工業(yè)的有效融合以發(fā)展復(fù)合型生物質(zhì)精煉工業(yè)，有利于制漿造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.本發(fā)明方法充分借助化學(xué)法處理和機(jī)械法處理的有機(jī)結(jié)合，不僅能提取大部分半纖維素或木素，而且能提高纖維素的暴露程度從而提高其可及性，提高麥草秸稈的物盡其用和高效轉(zhuǎn)化。

3.本發(fā)明方法的麥草秸稈在水解29.5 h 后，水解液中葡萄糖的質(zhì)量濃度達(dá)到7 140 mg/L，底物的葡萄糖轉(zhuǎn)化率達(dá)到89.73% ；水解48.5 h 后，水解液中葡萄糖的濃度達(dá)到7 770 mg/L，底物的葡萄糖轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.64%，轉(zhuǎn)化效率較高，麥草秸稈也得到了充分的利用，節(jié)約了能源。

附圖說(shuō)明

圖1 為本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)例1

一種可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，步驟如下：

（1）首先對(duì)麥草原料進(jìn)行切斷和篩選，從中選取5 cm 左右的麥草秸稈，清水洗滌3～4 次。

（2）將選取的麥草秸稈置于95 ℃的熱水中浸泡20 min，然后，將熱水浸泡過(guò)的麥草秸稈置于螺旋擠壓疏解機(jī)中進(jìn)行擠壓疏解，螺旋擠壓機(jī)的壓縮比為4∶1。

（3）將經(jīng)過(guò)螺旋擠壓處理后的麥草置于蒸煮罐中，加入1.5%（相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量）的H2SO4（分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%），然后加入蒸餾水，絕干麥草秸稈質(zhì)量與加入蒸餾水后的總液體體積比（g∶mL）為1∶10，進(jìn)行蒸煮，蒸煮溫度為150 ℃，蒸煮過(guò)程中的升溫時(shí)間控制在60 min，保溫時(shí)間為50 min，經(jīng)過(guò)一定程度的稀硫酸預(yù)處理以提取麥草中的部分半纖維素，同時(shí)達(dá)到破壞麥草纖維結(jié)構(gòu)的目的，使麥草纖維素更多地暴露出來(lái)。

（4）將經(jīng)過(guò)稀硫酸預(yù)處理后的麥草置于螺旋擠壓機(jī)中擠壓1～2 次，并收集預(yù)提取液，用于半纖維素和木素的分離和利用， 擠壓處理后的麥草經(jīng)過(guò)充分洗滌至pH 值呈中性，再經(jīng)過(guò)螺旋擠壓機(jī)擠壓1～2次，以盡量去除水分，螺旋擠壓機(jī)的壓縮比均為4:1，得經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿。

（5） 將相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量3.0%的氫氧化鈉（NaOH） 和相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量4.0%的亞硫酸鈉（Na2SO3）溶解在蒸餾水中，然后將該藥品混合液加入步驟（3）中提及的經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿中，通過(guò)加入蒸餾水，最終配成麥草秸稈質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的濃度，密封后恒溫水浴進(jìn)行化學(xué)預(yù)浸漬處理，處理溫度為80 ℃，處理時(shí)間30 min，得化學(xué)預(yù)浸漬處理后的麥草。

（6）麥草經(jīng)過(guò)上述步驟的化學(xué)預(yù)浸漬處理后，經(jīng)過(guò)兩段磨解處理：第一段壓力磨解的具體條件為，溫度120～170 ℃，麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，壓力0.7 MPa， 磨解5 min； 第二段常壓磨解的具體條件為， 盤(pán)磨間隙0.08 mm， 麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，得磨解后麥草漿料纖維。

（7）兩段磨解處理后，將所得磨解后麥草漿料纖維加入95 ℃的熱水中， 配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%的體系，攪拌40 min，然后在疏解機(jī)中進(jìn)行疏解，疏解后的麥草漿料纖維經(jīng)過(guò)篩選（篩縫為0.15 mm），收集通過(guò)0.15 mm 篩縫的級(jí)分。 將收集到的麥草漿料纖維級(jí)分脫水至濃度為20%左右。 然后，將麥草漿料纖維級(jí)分經(jīng)過(guò)磨漿至打漿度為（65±5）° SR，收集并用于后續(xù)的生物酶水解。

（8）在進(jìn)行酶水解前，所用儀器（酶水解所用錐形瓶以及密封錐形瓶的紗布、脫脂棉和牛皮紙等）均經(jīng)過(guò)121 ℃的高溫滅菌處理60 min。

（9）在150 mL 錐形瓶中加入1.0 g（相當(dāng)于絕干量）的上述麥草漿料纖維級(jí)分，加入25 mL 乙酸-乙酸鈉（pH=4.5）緩沖液，接著放置在磁力攪拌器上攪拌使?jié){料纖維充分分散， 待底物分散后加入相應(yīng)的纖維素酶液， 然后加入蒸餾水使底物的最終濃度為2.0%，利用脫脂棉、紗布和牛皮紙將錐形瓶瓶口蓋實(shí)；將該錐形瓶置于恒溫培養(yǎng)振蕩器中，在一定溫度下反應(yīng)一定時(shí)間，即得麥草秸稈水解液。 乙酸-乙酸鈉（pH=4.5）緩沖液的配制方法為：稱(chēng)取164 g 乙酸鈉（CH3COONa·3H2O），加入燒杯中，然后加入300 mL蒸餾水溶解， 倒進(jìn)容量瓶中再加入84 mL 冰乙酸（分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%），稀釋至1 000 mL 即可。 具體酶水解條件：①底物濃度2.0%；②反應(yīng)溫度55 ℃；③反應(yīng)時(shí)間24～72 h；④轉(zhuǎn)速160 r/min；⑤纖維素酶的用量（相對(duì)于底物）為80 CBU/g。 其中，所用纖維素酶的酶活為：脫脂棉酶活3.86 IU/mL，濾紙酶活5.97 IU/mL，CMC （羧甲基纖維素） 酶活30.44 IU/mL。

檢測(cè)結(jié)果： 在上述酶水解條件下水解29.5 h后，水解液中葡萄糖的質(zhì)量濃度為7 140 mg/L，底物的葡萄糖轉(zhuǎn)化率為89.73%；水解48.5 h 后，水解液中葡萄糖的質(zhì)量濃度為7 770 mg/L， 底物的葡萄糖轉(zhuǎn)化率為97.64%。

實(shí)例2

一種可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，步驟如下：

（1）首先對(duì)麥草原料進(jìn)行切斷和篩選，從中選取5 cm 左右的麥草秸稈，清水洗滌3～4 次。

（2）將選取的麥草秸稈置于95 ℃的熱水中浸泡20 min，然后，將熱水浸泡過(guò)的麥草秸稈置于螺旋擠壓疏解機(jī)中進(jìn)行擠壓疏解，螺旋擠壓機(jī)的壓縮比為4∶1。

（3）將經(jīng)過(guò)螺旋擠壓處理后的麥草置于蒸煮罐中，加入10%(相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量)的NaOH，然后加入蒸餾水，絕干麥草秸稈質(zhì)量與加入蒸餾水后的總液體體積比為1∶10，進(jìn)行蒸煮，蒸煮溫度為150 ℃，蒸煮過(guò)程中的升溫時(shí)間控制在60 min， 保溫時(shí)間為50 min， 經(jīng)過(guò)一定程度的稀硫酸或堿預(yù)處理以提取麥草中的部分半纖維素， 同時(shí)達(dá)到破壞麥草纖維結(jié)構(gòu)的目的，使麥草纖維素更多地暴露出來(lái)。

（4）將經(jīng)過(guò)稀硫酸或堿預(yù)處理后的麥草置于螺旋擠壓機(jī)中擠壓1～2 次，并收集預(yù)提取液，用于糖類(lèi)及木素的分離和利用。 擠壓處理后的麥草經(jīng)過(guò)充分洗滌至pH 值呈中性，再經(jīng)過(guò)螺旋擠壓機(jī)擠壓1～2次，以盡量去除水分，螺旋擠壓機(jī)的壓縮比均為4∶1，得經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿。

（5）將相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量3.0%的氫氧化鈉（NaOH）和相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量4.0%的亞硫酸鈉（Na2SO3）溶解在蒸餾水中，然后將該藥品混合液加入步驟（3）中提及的經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿中，通過(guò)加入蒸餾水，最終配成麥草秸稈質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的濃度， 密封后恒溫水浴進(jìn)行化學(xué)預(yù)浸漬處理，處理溫度為80 ℃，處理時(shí)間30 min，得化學(xué)預(yù)浸漬處理后的麥草。

（6）麥草經(jīng)過(guò)上述步驟的化學(xué)預(yù)浸漬處理后，經(jīng)過(guò)兩段磨解處理：第一段壓力磨解的具體條件為，溫度120～170 ℃，壓力0.3 MPa，麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%， 磨解7 min； 第二段常壓磨解的具體條件為， 盤(pán)磨間隙0.08 mm， 麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，得磨解后麥草漿料纖維。

（7）兩段磨解處理后，將所得磨解后的麥草漿料纖維加入95 ℃的熱水中，配成約3.0%的體系，攪拌40 min，然后在疏解機(jī)中進(jìn)行疏解，疏解后的麥草漿料纖維經(jīng)過(guò)篩選后（篩縫為0.15 mm），再收集通過(guò)0.15 mm 篩縫的級(jí)分。 將收集到的麥草漿料纖維級(jí)分脫水至濃度為20%左右。 然后，將麥草漿料纖維級(jí)分經(jīng)過(guò)磨漿至打漿度為（65±5） °SR，收集并用于后續(xù)的生物酶水解。

（8）在進(jìn)行酶水解前，所用儀器（酶水解所用錐形瓶以及密封錐形瓶的紗布、脫脂棉和牛皮紙等）均經(jīng)過(guò)121 ℃的高溫滅菌處理60 min。

（9）在150 mL 錐形瓶中加入1.0 g（相當(dāng)于絕干量）的上述麥草漿料纖維級(jí)分，加入25 mL 乙酸-乙酸鈉（pH=4.5）緩沖液，接著放置在磁力攪拌器上攪拌使?jié){料纖維充分分散， 待底物分散后加入相應(yīng)的纖維素酶液， 然后加入蒸餾水使底物的最終濃度為2.0%，利用脫脂棉、紗布和牛皮紙將錐形瓶瓶口蓋實(shí)；將該錐形瓶置于恒溫培養(yǎng)振蕩器中，在一定溫度下反應(yīng)一定時(shí)間，即得麥草秸稈水解液。 乙酸-乙酸鈉（pH=4.5）緩沖液的配制方法為：精確稱(chēng)取164 g乙酸鈉（CH3COONa·3H2O），加入燒杯中，然后加入300 mL 蒸餾水溶解，倒進(jìn)容量瓶中再加入84 mL 冰乙酸（分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%），稀釋至1 000 mL即可。具體的酶水解條件：①底物濃度2.0%；②反應(yīng)溫度55 ℃；③反應(yīng)時(shí)間2～12 h；④轉(zhuǎn)速130 r/min；⑤纖維素酶的用量（相對(duì)于底物）為80 CBU/g。 其中，所用纖維素酶的酶活：脫脂棉酶活3.86 IU/mL，濾紙酶活5.97 IU/mL，CMC （羧甲基纖維素） 酶活30.44 IU/mL。

檢測(cè)結(jié)果：在上述酶水解條件下水解4 h 后，水解液中葡萄糖的質(zhì)量濃度為3 570 mg/L， 底物的葡萄糖轉(zhuǎn)化率為53.56%；水解10.5 h 后，水解液中葡萄糖的質(zhì)量濃度為6 160 mg/L， 底物的葡萄糖轉(zhuǎn)化率為92.41%。

實(shí)例3

一種可實(shí)現(xiàn)麥草秸稈高效酶水解轉(zhuǎn)化的預(yù)處理方法，步驟如下：

（1）首先對(duì)麥草原料進(jìn)行切斷和篩選，選取長(zhǎng)度5 cm 左右的麥草秸稈，清水洗滌3～4 次。

（2）將選取的麥草秸稈置于95 ℃的熱水中浸泡20 min， 然后， 將熱水浸泡過(guò)的麥草秸稈置于螺旋擠壓疏解機(jī)中進(jìn)行擠壓疏解， 螺旋擠壓機(jī)的壓縮比為4∶1。

（3）將經(jīng)過(guò)螺旋擠壓處理后的麥草置于蒸煮罐中，加入10%（相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量）的NaOH，然后加入蒸餾水， 絕干麥草秸稈質(zhì)量與加入蒸餾水后的總液體體積比（g∶mL）為1∶10，進(jìn)行蒸煮，蒸煮溫度為150 ℃，蒸煮過(guò)程中的升溫時(shí)間控制在60 min，保溫時(shí)間為50 min，經(jīng)過(guò)一定程度的堿預(yù)處理以提取麥草中的部分半纖維素， 同時(shí)達(dá)到破壞麥草纖維結(jié)構(gòu)的目的，使麥草纖維素更多地暴露出來(lái)。

（4）將經(jīng)過(guò)稀硫酸或堿預(yù)處理后的麥草置于螺旋擠壓機(jī)中擠壓1～2 次，并收集預(yù)提取液，用于糖類(lèi)及木素的分離和利用。 擠壓處理后的麥草經(jīng)過(guò)充分洗滌至pH 值呈中性，再經(jīng)過(guò)螺旋擠壓機(jī)擠壓1～2次，以盡量去除水分，螺旋擠壓機(jī)的壓縮比均為4∶1，得經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿。

（5）將相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量3.0%的氫氧化鈉（NaOH） 和相對(duì)于絕干麥草質(zhì)量4.0%的亞硫酸鈉（Na2SO3）溶解在蒸餾水中，然后將該藥品混合液加入步驟（3）中提及的經(jīng)過(guò)平衡水分處理后的麥草秸桿中，通過(guò)加入蒸餾水，最終配成麥草秸稈質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的濃度， 密封后恒溫水浴進(jìn)行化學(xué)預(yù)浸漬處理，處理溫度為80 ℃，處理時(shí)間30 min，得化學(xué)預(yù)浸漬處理后的麥草。

（6）麥草經(jīng)過(guò)上述步驟的化學(xué)預(yù)浸漬處理后，經(jīng)過(guò)兩段磨解處理：第一段壓力磨解的具體條件為，溫度120～170 ℃，壓力0.3 MPa，麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%， 磨解7 min； 第二段常壓磨解的具體條件為， 盤(pán)磨間隙0.08 mm， 麥草漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，得磨解后麥草漿料纖維。

（7）兩段磨解處理后，將所得磨解后麥草漿料纖維加入95 ℃的熱水中， 配成約3.0%的濃度， 攪拌40 min，然后在疏解機(jī)中進(jìn)行疏解，疏解后的麥草漿料纖維經(jīng)過(guò)篩選后（篩縫為0.15 mm），再收集通過(guò)0.15 mm 篩縫的級(jí)分。 將收集到的麥草漿料纖維級(jí)分脫水至濃度為20%左右。 然后，將麥草漿料纖維級(jí)分經(jīng)過(guò)磨漿至打漿度為（65±5） °SR，收集并用于后續(xù)的生物酶水解。

（8）在進(jìn)行酶水解前，所用儀器（酶水解所用錐形瓶以及密封錐形瓶的紗布、脫脂棉和牛皮紙等）均經(jīng)過(guò)121 ℃的高溫滅菌處理60 min。

（9）在150 mL 錐形瓶中加入1.0 g（相當(dāng)于絕干量）的上述麥草漿料纖維級(jí)分，加入25 mL 乙酸-乙酸鈉（pH≈4.8）緩沖液，接著放置在磁力攪拌器上攪拌使?jié){料纖維充分分散， 待底物分散后加入相應(yīng)的纖維素酶液， 然后加入蒸餾水使底物的最終濃度為2.0%，利用脫脂棉、紗布和牛皮紙將錐形瓶瓶口蓋實(shí)；將該錐形瓶置于恒溫培養(yǎng)振蕩器中，在一定溫度下反應(yīng)一定時(shí)間，即得麥草秸稈水解液。 乙酸-乙酸鈉緩沖液的配制方法為： 精確稱(chēng)取164 g 乙酸鈉（CH3COONa·3H2O），加入燒杯中，然后加入300 mL蒸餾水溶解， 倒進(jìn)容量瓶中再加入84 mL 冰乙酸（分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%），稀釋至1 000 mL 即可。具體的酶水解條件：①底物濃度2.0%；②反應(yīng)溫度55 ℃；③反應(yīng)時(shí)間2～36 h；④轉(zhuǎn)速120 r/min；⑤所用生物酶為纖維素葡聚糖酶與纖維素二糖酶的復(fù)合酶，纖維素葡聚糖酶用量為32 EGU/g 底物，二糖酶的用量（相對(duì)于底物）為64 CBU/g。 其中，①纖維素葡聚糖酶的酶活為700 EGU/g， 適宜溫度為50～60 ℃，pH 值為4.5～6.0； ②纖維素二糖酶的酶活為250 CBU/g，適宜溫度為50～60 ℃，pH 值為4.5～6.0。

檢測(cè)結(jié)果： 在上述酶水解條件下水解12 h 后，水解液中葡萄糖的濃度為4 210 mg/L， 底物的葡萄糖轉(zhuǎn)化率為63.22%；水解24 h 后，水解液中葡萄糖的濃度為5 430 mg/L， 底物的葡萄糖轉(zhuǎn)化率為81.53%。