本發(fā)明屬于化學(xué)工程。更具體地，涉及一種玉米秸稈預(yù)處理及高效生產(chǎn)葡萄糖的方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，能源危機(jī)和環(huán)境污染引起了人們的廣泛關(guān)注。以化石能源為主的傳統(tǒng)能源逐漸枯竭促使人們轉(zhuǎn)向追求清潔、綠色和可再生的能源。生物質(zhì)能由于具有資源豐富、可再生性好、低污染性和易獲取性等優(yōu)點(diǎn)受到人們的青睞。農(nóng)作物秸稈中含有大量的木質(zhì)纖維素，木質(zhì)纖維素可以作為原料轉(zhuǎn)化為生物燃料，不僅是對農(nóng)林廢棄物的資源化、高值化、價(jià)值化利用，而且改善能源安全、減少溫室氣體排放，減輕環(huán)境污染。然而我國每年有大量的糧食作物收獲完后秸稈卻沒有得到較好的處理，當(dāng)前普遍的處理方式為填埋和燃燒，這種低端的處理方式對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

2、將農(nóng)業(yè)秸稈酶水解生成葡萄糖是一種高價(jià)值的轉(zhuǎn)化方式。秸稈中的木質(zhì)纖維素主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，三組分之間通過共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵結(jié)合形成致密復(fù)雜的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)嚴(yán)重阻礙了纖維素酶對纖維素的水解。

3、目前的研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用低共熔溶劑預(yù)處理后的秸稈糖化效率提高，而且低共熔溶劑容易實(shí)現(xiàn)回收利用。然而，現(xiàn)有技術(shù)使用低共熔溶劑對秸稈進(jìn)行預(yù)處理的過程中，存在低共熔溶劑使用量大、粘度大，導(dǎo)致對秸稈預(yù)處理的成本高，且預(yù)處理不能達(dá)到滿意的效果，酶解產(chǎn)生的葡萄糖含量較低。如cn106086106a提供的一種用于預(yù)處理玉米秸稈的多氫鍵供體低共熔溶劑，由摩爾比(2：0.5：0.5)～(2：1.5：1.5)的氯化膽堿：天冬氨酸：谷氨酸)組成，該多氫鍵供體低共熔溶劑與玉米秸稈的質(zhì)量比為(7～30)：1，且在合適范圍內(nèi)隨著多氫鍵供體低共熔溶劑用量比變高預(yù)處理玉米秸稈后再酶解生產(chǎn)葡萄糖的產(chǎn)率更高，但葡萄糖最高產(chǎn)率只有76.5％(多氫鍵供體低共熔溶劑與玉米秸稈的質(zhì)量比高達(dá)20:1)。

4、因此，目前亟需研究出一種高效、低成本預(yù)處理玉米秸稈生產(chǎn)葡萄糖的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供一種高效玉米秸稈預(yù)處理生產(chǎn)葡萄糖的方法。

2、本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種玉米秸稈的預(yù)處理試劑。

3、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述試劑在預(yù)處理玉米秸稈中的應(yīng)用。

4、本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供上述試劑在預(yù)處理玉米秸稈高效生產(chǎn)葡萄糖中的應(yīng)用。

5、本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種玉米秸稈生產(chǎn)葡萄糖的高效預(yù)處理方法。

6、本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種利用玉米秸稈高效生產(chǎn)葡萄糖的方法。

7、本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供上述方法在生產(chǎn)葡萄糖中的應(yīng)用。

8、本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

9、本發(fā)明提供一種玉米秸稈的預(yù)處理試劑，所述預(yù)處理試劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：20～80wt％des-gly、1～7wt％dbu和水；所述des-gly由氯化膽堿和甘油混合而成。

10、優(yōu)選地，所述預(yù)處理試劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：20～80wt％des-gly、1～5wt％dbu和水。

11、更優(yōu)選地，所述預(yù)處理試劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：20～40wt％des-gly、3～5wt％dbu和水。

12、最優(yōu)選地，所述預(yù)處理試劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：20wt％des-gly、3wt％dbu和水。

13、更具體優(yōu)選地，本發(fā)明提供的預(yù)處理試劑由如下質(zhì)量百分比的組分組成：20～80wt％des-gly、1～7wt％dbu和余量水；所述des-gly由氯化膽堿和甘油混合而成。

14、優(yōu)選地，所述預(yù)處理試劑由如下質(zhì)量百分比的組分組成：20～80wt％des-gly、1～5wt％dbu和余量水。

15、更優(yōu)選地，所述預(yù)處理試劑由如下質(zhì)量百分比的組分組成：20～40wt％des-gly、3～5wt％dbu和余量水。

16、最優(yōu)選地，所述預(yù)處理試劑由如下質(zhì)量百分比的組分組成：20wt％des-gly、3wt％dbu和余量水。

17、另外優(yōu)選地，所述des-gly由氯化膽堿和甘油按摩爾比為1:(1～3)混合而成。

18、更優(yōu)選地，所述des-gly由氯化膽堿和甘油按摩爾比為1：2混合而成。

19、另外優(yōu)選地，所述預(yù)處理試劑在制備過程中將各組分按比例混合后在75～85℃下攪拌至均勻。

20、本發(fā)明提供上述試劑在預(yù)處理玉米秸稈中的應(yīng)用。

21、本發(fā)明還提供上述試劑在預(yù)處理玉米秸稈高效生產(chǎn)葡萄糖中的應(yīng)用。

22、進(jìn)一步本發(fā)明提供一種玉米秸稈生產(chǎn)葡萄糖的高效預(yù)處理方法，將玉米秸稈粉碎后與上述預(yù)處理試劑混合后反應(yīng)即可。

23、優(yōu)選地，玉米秸稈與預(yù)處理試劑的質(zhì)量比為1：(10～15)。

24、優(yōu)選地，玉米秸稈與預(yù)處理試劑的質(zhì)量比為1：15。

25、優(yōu)選地，所述反應(yīng)條件為30～120℃下反應(yīng)10～80min。

26、更優(yōu)選地，所述反應(yīng)條件為60～120℃下反應(yīng)10～80min。

27、更優(yōu)選地，所述反應(yīng)條件為60～100℃下反應(yīng)10～80min。

28、更優(yōu)選地，所述反應(yīng)條件為80～100℃下反應(yīng)10～80min。

29、更優(yōu)選地，所述反應(yīng)條件為100℃下反應(yīng)40min。

30、所述秸稈粉碎的程度可控制在：粒徑為40～80目。

31、更進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種利用玉米秸稈高效生產(chǎn)葡萄糖的方法，所述方法包括以下步驟：

32、s1.使用上述預(yù)處理方法對玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理，處理完成后將固液分離，收集濾渣；

33、s2.將步驟s1得到的濾渣經(jīng)酶解生產(chǎn)葡萄糖。

34、具體地，步驟s2中所述酶解為濾渣與纖維素酶和緩沖液進(jìn)行混合放入搖床中振蕩進(jìn)行酶解。

35、可選地，步驟s2中濾渣與纖維素酶的用量比為1g：10～30fpu。

36、優(yōu)選地，步驟s2中濾渣與纖維素酶的用量比為1g：20fpu。

37、具體地，所述緩沖液為一水合檸檬酸和二水合檸檬酸三鈉混合液，所述緩沖液ph值為3～5；優(yōu)選地，所述緩沖液ph值為4.8。

38、具體地，所述濾渣與緩沖液的質(zhì)量體積比為1g：40～60ml；優(yōu)選地，所述濾渣與緩沖液的質(zhì)量體積比為1g：50ml。

39、優(yōu)選地，步驟s1中所述固液分離為循環(huán)水真空泵抽濾分離。

40、優(yōu)選地，步驟s2中所述震蕩轉(zhuǎn)速為100～200rpm；更優(yōu)選地，步驟s2中所述震蕩轉(zhuǎn)速為150rpm。

41、具體地，步驟s2中所述中酶解糖化的溫度為40～60℃，酶解時(shí)間為6～72h。

42、優(yōu)選地，步驟s2中所述中酶解糖化的溫度為50℃。

43、最后，本發(fā)明還提供上述方法在生產(chǎn)葡萄糖中的應(yīng)用。

44、本發(fā)明具有以下有益效果：

45、本發(fā)明提供了一種高效玉米秸稈預(yù)處理生產(chǎn)葡萄糖的方法，采用配制的試劑對玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理，然后將預(yù)處理后的玉米秸稈進(jìn)行酶解生產(chǎn)葡萄糖。利用本發(fā)明所述方法預(yù)處理玉米秸稈進(jìn)行酶解，在最優(yōu)條件下葡萄糖產(chǎn)率可達(dá)96.04％。本發(fā)明所述方法可有效提高木質(zhì)素去除效率，打破玉米秸稈的頑抗結(jié)構(gòu)，提高葡糖糖的產(chǎn)率。

46、而且，本發(fā)明的方法簡單、成本降低，大幅降低了預(yù)處理溶劑(低共熔溶劑)的用量的同時(shí)顯著升高葡萄糖產(chǎn)率；如實(shí)施例15的葡萄糖產(chǎn)率高達(dá)96.04％，其中換算下來，玉米秸稈與des-gly的用量比只有1:3。而且本發(fā)明預(yù)處理的反應(yīng)更加溫和，可在不超100℃的溫度條件下(可大幅降低反應(yīng)成本)反應(yīng)10-60min對玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后玉米秸稈經(jīng)酶解的葡萄糖產(chǎn)率達(dá)到90％以上。