中国科学院成都生物研究所近期获得国家知识产权局颁发的发明专利(专利号:ZL 201010182173.1),该专利涉及一种针对木质纤维素原料的生物-化学联合预处理方法。
木质纤维素原料主要由纤维素、半纤维素和木质素三大成分构成。经过酶解糖化处理后,可获得以葡萄糖为主的六碳糖和以木糖为主的五碳糖,这些糖类是食品工业和化工产业的重要原料。然而,半纤维素作为天然的分子黏合剂,将纤维素包裹在木质素中,形成天然屏障,阻碍酶与纤维素的有效接触,导致酶解过程缓慢。
因此,提升木质纤维素原料的酶解效率,关键在于通过预处理技术有效分离三大成分,破坏部分糖苷键,降低聚合度,去除木质素,改善其天然结构,解除对酶的阻碍,增强酶对纤维素的可及性。
目前,木质纤维素的预处理方法主要包括物理法、化学法和生物法。物理化学方法因处理效果有限、环境污染严重、设备及运行成本高昂且操作复杂,难以推广应用。生物法利用微生物的生物催化作用降解木质素和半纤维素,具有反应条件温和、环境友好和成本低廉的优势,成为国内外研究热点。但生物法普遍存在预处理时间长、效率低及糖类损失等不足。
为克服上述方法的缺陷,成都生物研究所研发的生物-化学联合预处理技术,结合生物催化与化学处理优势,显著提高了半纤维素的转化率、木质素的脱除率及纤维素的酶解糖化效率,同时减少了发酵抑制产物的生成。该技术为木质纤维素资源的高效转化利用提供了新的解决方案,具有广阔的应用前景。