專利名稱：離子液體下原位酶解纖維素的方法
技術領域：
本發明涉及一種在離子液體/纖維素均相體系下，纖維素酶原位酶解纖維素的方法。
背景技術：
纖維素是世界上最豐富的天然可再生資源之一，纖維素資源化利用一直是研究熱點，具有良好的經濟利益和應用前景。作為纖維素資源化利用有效途徑之一的酶解反應，可使纖維素降解為葡萄糖，進而轉化成乙醇、丙酮、丁醇等燃料和化工原料，得到了人們普遍關注。由于纖維素分子間及分子內具有較強的氫鍵作用，這些氫鍵使很多纖維素分子共同組成結晶結構，從而纖維素聚合物顯示出剛性和高度水不溶性。高效轉化纖維素的關鍵在于降低纖維素的結晶度，使纖維素結構松散，以提高纖維素酶水解的效率和速度，因此，首先要解決的問題是尋找對纖維素有較好溶解能力的溶劑。已知能夠有效地溶解纖維素的小分子溶劑主要有LiCl/N，N- 二乙基乙酰胺、嗎啉類衍生物和有機氟化物等(CN161194A， CN1209473A, CN1201802A)使用這些溶劑的缺點是毒性高、揮發性大、回收率低以及容易導致纖維素酶失活等，屬于環境不友好的溶劑，大大限制了對這些溶劑的使用。近年來離子液體做為一種理想的具有良好纖維素溶解能力的溶劑被研究者廣泛關注。Rogers等首先發現離子液體1_ 丁基_3_甲基咪唑氯鹽([BMIM]C1)在室溫可以直接溶解纖維素，破壞纖維素的結晶結構，在提高酶水解速度和降低酶用量等方面顯示了巨大潛力。隨后1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽([AMIM] Cl)、1-(2-羥乙基)-3-甲基咪唑氯鹽 ([HeEim] Cl)等相繼被證實能夠溶解纖維素。但此類離子液體含有鹵素對纖維素酶酶解纖維素的反應起抑制作用，因此常見的研究是采用此類咪唑氯鹽離子液體在一定溫度下將纖維素溶解，然后用水/有機溶劑進行纖維素再生，最后用纖維素酶對再生纖維素進行酶解，即通常所說的“二步法”，其步驟繁瑣，且再生纖維素的有機溶劑用量大。理想的酶解方法是，在離子液體/纖維素的溶解體系中，加入酶進行原位酶解，因此設計合成對纖維素具有良好溶解性，同時對纖維素酶具有良好相容性的離子液體是實現這一設想的關鍵。

發明內容
本發明的目的是設計合成具有生物相容性的離子液體溶解纖維素破環其晶體結構，實現纖維素酶的原位酶解。本發明的技術方案是這樣實現的采用1-羥烷基，3-甲基咪唑羧酸鹽類離子液體為反應介質，在70-80°C下將微晶纖維素，加入到離子液體中，得到均相溶液，纖維素占離子液體的重量比2-6%。在50-60°C下加入pH為4. 8的檸檬酸緩沖液和纖維素酶，檸檬酸緩沖液的加入量為離子液體重量比的5-10%，纖維素酶的加入量為每毫升離子液體Hmg， 反應30分鐘至1小時，纖維素轉化成還原糖的轉化率大于95%。酶解后，通過吸附樹脂柱分離離子液體和還原糖，回收后離子液體可多次重復使用。上述1-羥烷基，3-甲基咪唑羧酸鹽類離子液體的結構通式如下
權利要求
1.一種離子液體下纖維素酶原位酶解纖維素的方法，其特征在于采用1-羥烷基，3-甲基咪唑羧酸鹽類離子液體為反應介質，在70-80°C下將微晶纖維素，加入到離子液體中，得到均相溶液，纖維素占離子液體的重量比2-6%。在50-60°C下加入pH為4. 8的檸檬酸緩沖液和纖維素酶，檸檬酸緩沖液的加入量為離子液體重量比的5-10%，纖維素酶的加入量為每毫升離子液體l_3mg，反應30分鐘至1小時，纖維素轉化成還原糖的轉化率大于95%。酶解后，通過吸附樹脂柱分離離子液體和還原糖，回收后離子液體可多次重復使用。
2.根據權利要求1所述的離子液體下纖維素酶原位降解纖維素的方法，其特征是所用離子液體為1-羥烷基，3-甲基咪唑羧酸鹽類離子液體，結構通式如下
全文摘要
本發明提供了一種原位酶解纖維素的方法，采用1-羥烷基，3-甲基咪唑羧酸鹽類離子液體為反應介質，在70-80℃下將微晶纖維素，加入到離子液體中，得到均相溶液，纖維素占離子液體的重量比2-6％。在50-60℃下加入pH為4.8的檸檬酸緩沖液和纖維素酶，檸檬酸緩沖液的加入量為離子液體重量比的5-10％，纖維素酶的加入量為每毫升離子液體1-3mg，反應30分鐘至1小時。酶解后，通過吸附樹脂柱分離離子液體和還原糖，回收后離子液體可多次重復使用。本發明工藝簡單，與傳統的纖維素酶解和現有的離子液體預處理纖維素后再生酶解的“兩步法”相比，具有效率高、環境友好的特點。
文檔編號C12P19/14GK102559807SQ201210028920
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月31日 優先權日2012年1月31日
發明者于世濤, 劉仕偉, 劉福勝, 李露, 解從霞, 謝娟 申請人:青島科技大學