專利名稱：：采用含纖維素的原料制備單糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于糖的制備方法，更具體地是關(guān)于采用含纖維素的原料制備單糖的方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有技術(shù)可以用含纖維素的原料制備單糖，所得單糖主要是葡萄糖，葡萄糖可以用于食品、醫(yī)藥工業(yè)，在印染制革工業(yè)中可以用作還原劑，在制鏡工業(yè)和熱水瓶膽鍍銀工藝中常用葡萄糖作還原劑；所得單糖還包括木糖，可以通過加氫制造木糖醇，作為食品的無熱量甜味劑。所述單糖也可以經(jīng)過微生物(例如酵母)發(fā)酵制備乙醇。含纖維素的原料一般為植物的根、莖和葉，包括秸稈。所述秸稈即農(nóng)作物(一般為草本植物)收獲果實(shí)后留下的根、莖和葉，主要為莖和葉，如玉米秸稈、高粱秸稈、谷類植物的秸稈、麥秸。秸稈的主要成分是木質(zhì)纖維素。所述木質(zhì)纖維素是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的混合物。秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素通過共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵緊密結(jié)合而成的木質(zhì)纖維，約占秸稈總重量的70-90%。秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的含量會(huì)隨不同來源的農(nóng)作物或農(nóng)作物的不同部分而有所區(qū)別。纖維素被纖維素酶水解的反應(yīng)通常稱為酶解反應(yīng)，又可以稱為糖化反應(yīng)，酶解的主要產(chǎn)物是單糖。纖維素在纖維素酶的作用下能夠轉(zhuǎn)化成葡萄糖，半纖維素在半纖維素酶的作用下能夠轉(zhuǎn)化成木糖等單糖，葡萄糖和木糖都可以用于發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，比如釀酒酵母可以發(fā)酵葡萄糖制備乙醇，樹干畢赤酵母可以發(fā)酵木糖制備乙醇。纖維素的非結(jié)晶結(jié)構(gòu)是很容易被打破的，它可以完全降解成葡萄糖，然后由葡萄糖發(fā)酵成乙醇。但是，纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)難4以被破壞。另外，木質(zhì)素是由苯基丙垸聚合而成的一種非多糖物質(zhì)，由芳香烴的衍生物以-c-c-鍵、-o-鍵縱橫交聯(lián)在一起，其側(cè)鏈又與半纖維素以共價(jià)鍵結(jié)合，形成一個(gè)十分致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將纖維素緊緊包裹在里面，不利于纖維素酶對(duì)纖維素的進(jìn)攻，使得纖維素酶和半纖維素酶無法接觸底物，因此，需要先對(duì)秸稈進(jìn)行預(yù)處理，如對(duì)秸稈進(jìn)行蒸汽爆破或者酸處理后再與纖維素酶和/或半纖維素酶接觸，對(duì)纖維素進(jìn)行水解。酸水解雖然能夠破壞木質(zhì)素，但是也會(huì)破壞纖維素，繼而降低葡萄糖的產(chǎn)率，而且酸水解后還需要加大量堿中和才能進(jìn)行酶解和發(fā)酵。因此更傾向只通過蒸汽爆破完成預(yù)處理過程，達(dá)到破壞木質(zhì)素對(duì)纖維素和半纖維素的包埋作用。例如文獻(xiàn)"對(duì)植物秸稈酒精生產(chǎn)工藝的介紹"，張學(xué)峰、蘭玉成，釀酒，第29巻第4期，第37-38頁，2002年7月，公開了一種利用植物秸稈生產(chǎn)酒精的方法，該方法包括將玉米秸稈除石除鐵清洗后，切割成1.5厘米的小段，水浸40分鐘，通入2.5兆帕蒸汽，保溫8分鐘，泄壓，水洗十分之一的蒸汽爆破產(chǎn)物，并在所述十分之一的蒸汽爆破產(chǎn)物中培養(yǎng)里斯木酶產(chǎn)生纖維素酶，將所得培養(yǎng)物與另外十分之九的蒸汽爆破產(chǎn)物混合，保溫5(TC水解24小時(shí)，經(jīng)過濾得到6%糖液，無機(jī)膜濃縮成20%以上的糖液，加入休哈塔酵母(0.8-1.2億/毫升)，發(fā)酵24小時(shí)，產(chǎn)酒份10%，蒸餾得99.5%的酒精。CN1117835C公開了一種乙醇溶解汽爆秸稈木質(zhì)素制備液體燃料的方法，該方法以汽爆秸稈為原料，在高壓反應(yīng)釜中，用乙醇萃取汽爆秸稈中的木質(zhì)素；再用真空抽濾得到濾液，并將汽爆秸稈萃取渣進(jìn)行同步糖化固態(tài)發(fā)酵乙醇，乙醇萃取液及真空抽濾所得濾液即為該方法制備的液體燃料。所述汽爆秸稈原料的制備方法包括將切碎的麥草、稻草或玉米稈等植物原料裝入汽爆罐，在1.2-1.7兆帕壓力下，維持壓力5-10分鐘，之后，瞬間減壓釋放。所述的乙醇萃取汽爆秸稈中的木質(zhì)素的方法為在高壓反應(yīng)釜中，加入汽爆秸稈和乙醇，汽爆秸稈和乙醇的體積比為1:10-1:50，在1.5-2.0兆帕的壓力范圍內(nèi)保持l-2小時(shí)。所述的將汽爆秸稈萃取渣進(jìn)行同步糖化固態(tài)發(fā)酵乙醇是指在33-35°C范圍內(nèi)(發(fā)酵)，維持14-16小時(shí)，在38-4(TC范圍內(nèi)(酶解)，維持68小時(shí)，并交替進(jìn)行發(fā)酵2-3天。CN1193099C公開了一種使用耐熱型酵母從木素纖維素生物質(zhì)中生產(chǎn)乙醇的方法，該方法包括以下步驟將木素纖維素生物質(zhì)粉碎成顆粒大小為15-30毫米；對(duì)粉碎的木素纖維素生物質(zhì)進(jìn)行蒸汽爆炸預(yù)處理，根據(jù)所用材料的類型保持1-3兆帕的壓力和190-230。C的溫度l-10分鐘的時(shí)間，之后引發(fā)迅速減壓；收集預(yù)處理過的物料并且通過過濾分離液體和固體部分，將固體部分引入發(fā)酵貯器中；向發(fā)酵貯器添加濃度為15FPU/克纖維素的纖維素酶和12.6國際單位/克纖維素的卩-葡萄糖苷酶；給發(fā)酵貯器接種馬克斯克魯維氏酵母CECT10875耐熱型酵母培養(yǎng)物的懸浮液；將混合物在42"C下?lián)u動(dòng)72小時(shí)。采用上述方法均可實(shí)現(xiàn)由含纖維素的原料制備單糖的目的，但單糖的產(chǎn)率較低，一般為35%左右。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的采用含纖維素的原料制備單糖的方法制備得到的單糖產(chǎn)率較低、酶解效率較低的缺陷，提供一種單糖產(chǎn)率較高、酶解效率較高的采用含纖維素的原料制備單糖的方法。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的采用含纖維素的原料制備單糖的方法中，含纖維素的原料，如秸稈原料通常是以液漿的形式存在，在將漿液狀的全部秸稈原料直接與酶混合時(shí)，會(huì)使酶濃度降低，使酶活力下降。再者，將經(jīng)過預(yù)處理的秸稈與酶混合酶解的方法通常為將破碎的秸稈顆粒一次全部加入到酶與水的混合液中與酶液混合，進(jìn)行酶解糖化反應(yīng)，或者，先將所用反應(yīng)物料一一經(jīng)預(yù)處理的秸稈顆粒于反應(yīng)罐中與水混合，然后在酶解溫度下，將酶直接加入到反應(yīng)罐中反應(yīng)。盡管上述混合是在攪拌條件下進(jìn)行的，但是秸稈顆粒仍然不容易與酶混合均勻。因?yàn)?，?jīng)過預(yù)處理后的秸稈粒度變小，顆粒以及碎屑狀的秸稈顆粒很容易互相粘連和團(tuán)聚，因此一次將全部秸稈完全與酶混合，僅有部分秸稈能與酶充分接觸，由于秸稈之間的粘連和團(tuán)聚也會(huì)有部分秸稈不能充分與酶接觸，即使在攪拌下，也不能完全將秸稈打散。因此，酶解后纖維素轉(zhuǎn)化為糖的轉(zhuǎn)化率低。此外，由于一次將全部秸稈完全與酶混合，秸稈不能充分與酶接觸，因此，酶解的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，酶解效率較低。此外，現(xiàn)有技術(shù)蒸汽爆破含纖維素的原料時(shí)，通常認(rèn)為所述含纖維素的原料例如玉米秸稈，必須充分水浸，才能夠更好的達(dá)到蒸汽爆破的效果，因?yàn)槌浞炙梢允顾龊w維素的原料例如玉米秸稈內(nèi)部含有大量的水，在蒸汽爆破時(shí)，所述含纖維素的原料例如玉米秸稈內(nèi)部的水可以氣化成水蒸汽，泄壓時(shí)由所述含纖維素的原料例如玉米秸稈內(nèi)部沖出，以由內(nèi)向外充分破壞所述含纖維素的原料例如玉米秸稈包埋纖維素和半纖維素的木質(zhì)素鞘，比如在上述"對(duì)植物秸稈酒精生產(chǎn)工藝的介紹"(張學(xué)峰、蘭玉成，釀酒，第29巻第4期，第37-38頁，2002年7月)中公開的方法，需要將玉米秸稈水浸40分鐘后，才進(jìn)行蒸汽爆破。但是，本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，將各種含水量的玉米秸稈(青玉米秸稈以及干燥玉米秸稈)水浸40分鐘后，玉米秸稈的含水量均高達(dá)80重量％以上，而蒸汽爆破的含纖維素的原料的含水量低，例如低于30重量％固然不好，但如果含纖維素的原料的含水量，如高于60重量％，也會(huì)降低單糖的產(chǎn)率。本發(fā)明提供了一種采用含纖維素的原料制備單糖的方法，該方法包括蒸汽爆破含纖維素的原料；將得到的蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合、酶解，其中，所述將蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合的方法包括先將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合得到混合物，然后將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入與所述混合物混合，所述剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度不高7于150克/升;所述第一批與酶混合的蒸汽爆破產(chǎn)物的重量為全部蒸汽爆破產(chǎn)物重量的10-30重量％;所述含纖維素的原料的含水量為30-60重量％。本發(fā)明的方法為先將一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合得到混合物，然后將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入與所述混合物混合，即連續(xù)補(bǔ)料的方法，該方法能夠使蒸汽爆破產(chǎn)物均勻、快速的與酶接觸、混合并反應(yīng)，使蒸汽爆破產(chǎn)物與酶的反應(yīng)更均勻、更充分，反應(yīng)體系更穩(wěn)定，并且酶的濃度能夠一直保持在較高的水平，從而有效地提高了原料的糖轉(zhuǎn)化率即單糖的產(chǎn)率。且進(jìn)一步嚴(yán)格控制用于蒸汽爆破的含纖維素的原料的含水量為30-60重量％，可以保證在蒸汽爆破條件下使含纖維素的原料內(nèi)部的水氣化成水蒸汽，在泄壓時(shí)水蒸氣由含纖維素的原料內(nèi)部沖出，充分破壞含纖維素的原料中包埋纖維素和半纖維素的木質(zhì)素鞘，以增加了含纖維素的原料中能與酶接觸的纖維素比例，從而可以進(jìn)一步提高單糖的產(chǎn)率。此外，所述連續(xù)補(bǔ)料的方法還能夠大大縮短酶解時(shí)間，提高酶解效率。例如，在原料預(yù)處理?xiàng)l件和其它的酶解條件都相同的情況下，實(shí)施例1的方法中，每小時(shí)酶解的纖維素的量為7.0克，單糖產(chǎn)率達(dá)46.6%，而對(duì)比例l的方法中，每小時(shí)酶解的纖維素的量為4.75克，單糖產(chǎn)率僅為36.9%，對(duì)比例2的方法中，每小時(shí)酶解的纖維素的量為4.67克，單糖產(chǎn)率僅為36.3%，酶解效率的提高幅度達(dá)47.4-49.9%，單糖產(chǎn)率的提高幅度高達(dá)26.3-28.4%。圖1為天然玉米秸稈的掃描電子顯微鏡照片；圖2為按照對(duì)比例1的方法蒸汽爆破后秸稈的掃描電子顯微鏡照片；圖3為按照對(duì)比例2的方法蒸汽爆破后秸稈的掃描電子顯微鏡照片；圖4為按照本發(fā)明實(shí)施例1的方法蒸汽爆破后秸稈的掃描電子顯微鏡照具體實(shí)施例方式按照本發(fā)明，該方法包括蒸汽爆破含纖維素的原料；將得到的蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合、酶解，其中，所述將蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合的方法包括先將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合得到混合物，然后將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入與所述混合物混合，所述剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使得到的蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度不高于150克/升;所述第一批與酶混合的蒸汽爆破產(chǎn)物的重量為全部得到的蒸汽爆破產(chǎn)物重量的10-30重量％;所述含纖維素的原料的含水量為30-60重量％，優(yōu)選為35-50重量％。優(yōu)選情況下，為了提高生產(chǎn)效率又同時(shí)能夠保證蒸汽爆破產(chǎn)物與酶的充分混合、反應(yīng)，得到較高的蒸汽爆破產(chǎn)物濃度以及較高水平的酶作用速度，所述剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度優(yōu)選為100-150克/升。為了保證酶具有最佳的反應(yīng)活性，在將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合前，調(diào)節(jié)蒸汽爆破產(chǎn)物的pH值為大于3小于7，優(yōu)選為4.0-5.5，以使得蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合后，酶具有最佳的反應(yīng)活性。由于酶解過程中pH值的波動(dòng)不大，因此所述酶解的pH值可以按照本領(lǐng)域常用的方法在加入酶之前進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)反應(yīng)物料pH值的方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種方法。例如先將蒸汽爆破產(chǎn)物與水或培養(yǎng)基(加酶一般與水混合，加入產(chǎn)酶微生物一般與該微生物的培養(yǎng)基)混合，根據(jù)所得混合物的pH值，在該混合物中加入酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)。例如，所述酸性物質(zhì)可以是硫酸、鹽酸和磷酸中的一種或幾種；所述堿性物質(zhì)可以是氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。優(yōu)選情況下，在將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合之后，將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入之前，還包括時(shí)間間隔，為了使第一批蒸汽爆破產(chǎn)物充分與酶接觸并充分水解，提高糖的轉(zhuǎn)化率，所述時(shí)間間隔優(yōu)選為10-30分鐘。所述酶解時(shí)間從將酶與蒸汽爆破產(chǎn)物混合時(shí)開始計(jì)算，即，所述酶解時(shí)間指將蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合開始至將蒸汽爆破產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為糖后糖的含量不再增加時(shí)所用的時(shí)間，所述將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入與所述混合物混合的時(shí)間占酶解時(shí)間的15-35%，優(yōu)選為20-30%。此外，按照本發(fā)明，所述在將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合之后，將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入之前的時(shí)間間隔也包括在所述酶解時(shí)間之內(nèi)。為了使酶與反應(yīng)原料混合的更均勻，所述蒸汽爆破產(chǎn)物的酶解優(yōu)選在水存在條件下進(jìn)行，更優(yōu)選在含有水與含纖維素的原料的懸浮液中進(jìn)行。也就是說，本發(fā)明優(yōu)選先將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與水混合制備懸浮液后，再將酶解所需全部酶與懸浮液混合，然后再按照本發(fā)明的方法繼續(xù)連續(xù)的加入剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物。對(duì)所加入的水的量沒有特別限定，優(yōu)選情況下，所述水的加入量與全部蒸汽爆破產(chǎn)物的重量比為1-4:1。更優(yōu)選情況下，以第一批蒸汽爆破產(chǎn)物、水和酶混合后得到的混合物為基準(zhǔn)，以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量至少為1重量％，優(yōu)選為1-20重量％，更優(yōu)選為1.2-10重量％。在現(xiàn)有的由蒸汽爆破產(chǎn)物制備乙醇的方法中，在酶解時(shí)，由于蒸汽爆破產(chǎn)物的濃度太稀，導(dǎo)致生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。而本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在酶解時(shí)控制第一批蒸汽爆破產(chǎn)物、水與酶混合后得到的混合物中蒸汽爆破產(chǎn)物的濃度，以第一批蒸汽爆破產(chǎn)物、水與酶混合后得到的混合物為基準(zhǔn)，以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，使蒸汽爆破產(chǎn)物的含量至少為1重量％，優(yōu)選為1-20重量。％，更優(yōu)選為1.2-10重量％，既能夠保證酶解的周期短，同時(shí)進(jìn)一步保證具有高的生產(chǎn)效率，即單糖的產(chǎn)率高。按照本發(fā)明，所述蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度是指，未被液化(未與酶反應(yīng))的蒸汽爆破產(chǎn)物的重量與反應(yīng)體系中固液總重量的比值X100Q^。不同來源的含纖維素的原料含水量差異很大，比如不同時(shí)期收購的玉米秸稈原料的含水量差異就很大，收割不超過一周的新鮮秸稈含水量達(dá)80重量％以上，但是經(jīng)過晾曬風(fēng)干的存儲(chǔ)秸稈含水量可能只有10%?，F(xiàn)有方法對(duì)于不同含水量的含纖維素的原料都一律采用同樣條件水浸處理，造成含纖維素的原料的含水量過大，在蒸汽爆破條件下，泄壓時(shí)含纖維素的原料內(nèi)部的水分以液體形式?jīng)_出，達(dá)不到由內(nèi)向外破壞含纖維素的原料中包埋纖維素和半纖維素的木質(zhì)素鞘的作用。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，可以通過各種方式獲得含水量為30-60重量％的含纖維素的原料。對(duì)于含水量存在差異的不同批次含纖維素的原料，可以進(jìn)行不同的處理，比如對(duì)于含水量高的秸稈原料，可以45-9(TC烘干部分水分，使之含水量降低到30-60重量％;對(duì)于含水量低的秸稈原料，可以采用控制水浸時(shí)間的方法，增加秸稈原料的含水量到30-60重量％;對(duì)于含水量正好在到30-60重量％的秸稈原料，可以直接進(jìn)行蒸汽爆破。優(yōu)選所述用于蒸汽爆破的含纖維素的原料的含水量為35-50重量％。除非特殊說明，本發(fā)明所述含纖維素的原料的含水量均是指含纖維素原料的初始重量Wl與在70-10(TC下烘干至恒重的含纖維素原料的干計(jì)重量W2之差，與含纖維素原料的初始重量W1的重量百分比，即含水量(重量％)=(Wl-W2)/W1X100%。由于本發(fā)明僅涉及對(duì)蒸汽爆破產(chǎn)物加料方式的改進(jìn)以及所述含纖維素的原料的含水量的限定，因此對(duì)用含纖維素的原料制備單糖的方法的其它步驟沒有特別的限制。根據(jù)本發(fā)明所述用含纖維素的原料制備單糖的方法，可以采用現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)的蒸汽爆破條件完成對(duì)含纖維素的原料的蒸汽爆破，例如，所述蒸汽爆破的溫度可以為180-200'C，所述蒸汽爆破的壓力可以為1.4-2.0兆帕，所述蒸汽爆破壓力的維持時(shí)間可以為3-7分鐘。更優(yōu)選所述蒸汽爆破的溫度為185-195°C，所述蒸汽爆破的壓力為1.4-1.7兆帕，所述蒸汽爆破壓力的維持時(shí)間為4-5分鐘。在上述蒸汽爆破條件下都能充分破壞秸稈包埋纖維素和半纖維素的木質(zhì)素鞘，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。所述酶解使用的酶包括纖維素酶。所述纖維素酶可以通過各種方式獲得，例如商購得到，或者通過使用產(chǎn)酶微生物分泌得到。由于使用產(chǎn)酶微生物分泌得到的酶會(huì)含有各種副產(chǎn)物，因此優(yōu)選直接加入酶。所述酶的用量越多越好，出于成本考慮，優(yōu)選以每克蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，所述纖維素酶的用量為8-20酶活力單位，更優(yōu)選為10-15酶活力單位。本發(fā)明所述纖維素酶的酶活力按照美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NationalRenewableEnergyLaboratory,NREL)提供的標(biāo)準(zhǔn)方法——纖維素酶活力測(cè)定NRELLAP-006測(cè)定，所述纖維素酶的酶活力單位為在該標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定的測(cè)定條件下，1分鐘內(nèi)將1克WhatmanNo.1濾紙轉(zhuǎn)化為葡萄糖所需酶的微克數(shù)。所述酶解的溫度可以為纖維素酶的任何最適作用溫度，一般為45-55°C，更優(yōu)選為48-52°C。所述酶解的時(shí)間理論上越長(zhǎng)越好，但是，由于本發(fā)明在第一次加料后采用連續(xù)補(bǔ)料的方法保證了原料與酶的均勻混合，因此，能夠有效縮短酶解時(shí)間，又能夠保證糖轉(zhuǎn)化率，因此，所述酶解的時(shí)間優(yōu)選為30-40小時(shí)。按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述將蒸汽爆破產(chǎn)物酶解的方法包括先將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與水混合后加入酶解罐中，調(diào)節(jié)蒸汽爆破產(chǎn)物的pH值為大于3至小于7，并升溫至48-52°C以達(dá)到酶的最佳反應(yīng)活性條件，然后，在攪拌下，向酶解罐中加入酶，攪拌10-30分鐘后，再連續(xù)加入剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物，所述剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使含蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度不高于150克/升。所述水的量與全部蒸汽爆破產(chǎn)物的重量比為i_4:i;所述第一批與酶混合的蒸汽爆破產(chǎn)物的量為全部蒸汽爆破產(chǎn)物重量的10-30%。且以第一批蒸汽爆破產(chǎn)物、水與酶混合后得到的混合物為基準(zhǔn)，以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量為1.2-10重量%。所述纖維素酶為復(fù)合酶，至少包括C,型纖維素酶、Cx型纖維素酶和纖維二糖酶三種酶。C,酶可以使結(jié)晶的纖維素轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙Y(jié)晶的纖維素。Cx型纖維素酶又分為Cx,型纖維素酶和Cx2型纖維素酶兩種。Cx,型纖12維素酶為內(nèi)切型纖維素酶，可以從水合非結(jié)晶纖維素分子內(nèi)部作用于卩-1，4-糖苷鍵，生成纖維糊精和纖維二糖。Cx2型纖維素酶是一種外切型纖維素酶，可以從水合非纖維素分子的非還原端作用于P-l,4-糖苷鍵，逐一切斷(3-1,4-糖苷鍵生成葡萄糖。纖維二糖酶則作用于纖維二糖，生成葡萄糖。優(yōu)選所述酶解使用的酶還包括半纖維素酶。因?yàn)榘肜w維素酶可以降解半纖維素成為溶于水的木糖，所以酶解使用的酶包括半纖維素酶，一方面可以更充分地暴露纖維素，增加纖維素與纖維素酶的接觸幾率，另一方面半纖維素降解產(chǎn)物木糖也是重要的單糖產(chǎn)物。以每克蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，所述半纖維素酶的用量為4.4-8.8酶活力單位。本發(fā)明所述半纖維素酶的酶活力單位(U)為在5(TC、pH:4.8條件下，每分鐘分解濃度為1重量％木聚糖溶液產(chǎn)生1微克還原糖(以木糖計(jì))所需的酶量。本發(fā)明所述半纖維素酶的活力指每克半纖維素酶所具有的活力單位。所述半纖維素酶的活力利用半纖維素酶在5(TC、pH為4.8的條件下水解1重量Q/^木聚糖產(chǎn)生還原糖(以木糖計(jì))，所得還原糖與過量3，5—二硝基水楊酸(DNS)發(fā)生顏色反應(yīng)，用分光光度計(jì)測(cè)得反應(yīng)液550納米的光吸收值與還原性糖(以木糖計(jì))的生成量成正比關(guān)系測(cè)定。具體測(cè)定方法如下準(zhǔn)確稱取1.000克木聚糖，用0.5毫升pH=4.8的0.1摩爾/升乙酸-乙酸鈉緩沖溶液溶解，然后用去離子水定容到100毫升，得到1重量％木聚糖溶液；稱取30克四水合酒石酸鉀鈉放入500毫升錐形瓶?jī)?nèi)，加16克NaOH后，加50毫升去離子水，以5'C/分鐘的速度水浴加熱至固體物質(zhì)溶解，加入1克3,5-二硝基水楊酸，至溶解，冷卻至室溫，用去離子水定容至100毫升，可得3，5-二硝基水楊酸(DNS)溶液；將木糖80。C烘干至恒重，準(zhǔn)確稱取1.000克溶于1000毫升水中，加10毫克疊氮化鈉防腐，得到1毫克/毫升的標(biāo)準(zhǔn)木糖溶液；準(zhǔn)確稱取1.000克固體半纖維素酶或移取1毫升液體半纖維素酶原液，用0.5毫升pH=4.8的0.1摩爾乙酸-乙酸鈉緩沖溶液溶解，然后用去離子水定容到100毫升，得到稀釋100倍的待測(cè)酶液；分別將在5(TC水浴加熱60分鐘的2毫升木糖梯度標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.1毫克/毫升、0.2毫克/毫升、0.3毫克/毫升、0.4毫克/毫升和0..5毫克/毫升，所述木糖梯度標(biāo)準(zhǔn)溶液用去離子水與1毫克/毫升的標(biāo)準(zhǔn)木糖溶液混合制備)或去離子水(木糖空白對(duì)照)，與2毫升DNS混合沸水浴5分鐘，冷卻，去離子水定容15毫升后，用分光光度計(jì)在550納米下分別測(cè)定反應(yīng)后木糖梯度標(biāo)準(zhǔn)溶液的光吸收值，以光吸收值為橫坐標(biāo)，木糖濃度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。由該標(biāo)準(zhǔn)曲線可得回歸方程y:bx+a，其中，x為光吸收值，y為木糖濃度，a為所得直線方程的截距，b為所得直線方程的斜率；取0.2毫升待測(cè)酶液與1.8毫升所述1重量。/。木聚糖溶液或pH-4.8的O.l摩爾/升乙酸_乙酸鈉緩沖溶液(木聚糖空白對(duì)照)，按照與上述木糖梯度標(biāo)準(zhǔn)溶液相同的步驟測(cè)試光吸收值。并按照下式計(jì)算半纖維素酶的活力半纖維素酶的活力=1——^-U/克(毫升)式中x為待測(cè)酶液的光吸收值，b和a與木糖濃度對(duì)光吸收值的回歸方程中的b和a—致，n為酶的稀釋倍數(shù)，60表示為酶促反應(yīng)的時(shí)間為60分鐘，5為取樣倍數(shù)(這里從1毫升待測(cè)酶液中取出了0.2毫升進(jìn)行測(cè)試)。根據(jù)上述方法可以測(cè)定出具體的半纖維素酶的活力，進(jìn)而計(jì)算出半纖維素酶的用量。另外，蒸汽爆破的壓力和溫度可以滅菌。為防止在酶解過程中雜菌(主要是細(xì)菌)污染產(chǎn)生影響酶活力的毒素，并防止在發(fā)酵過程中雜菌污染影響酵母的生長(zhǎng)，優(yōu)選在酶解之前加入諸如工業(yè)青霉素的細(xì)菌抗生素，所述抗生素對(duì)酵母沒有作用但可以抑制雜菌的生長(zhǎng)。以每毫升酶解液為基準(zhǔn)，所述抗生素的加入量為l-10單位。所述酶解液包括蒸汽爆破產(chǎn)物、酶以及水。14由于在蒸汽爆破的高溫高壓條件下，含纖維素的原料中的半纖維素會(huì)產(chǎn)生諸如糠醛、呋喃之類的抑制物，所述抑制物會(huì)降低酶的活力和發(fā)酵菌的活性，因此所述方法還包括在蒸汽爆破含纖維素的原料之后，酶解得到的蒸汽爆破產(chǎn)物之前，水洗所述蒸汽爆破產(chǎn)物。所述水洗是將蒸汽爆破產(chǎn)物與水混合，攪拌，使上述抑制物溶解在水中，然后離心分離蒸汽爆破產(chǎn)物，從而從蒸汽爆破產(chǎn)物中除去抑制物。理論上所述水洗的溫度越高，能夠溶解的抑制物越多，考慮到能耗，優(yōu)選所述水洗的溫度至少為6(TC，更優(yōu)選為60-8(TC。由于水洗所加入的水越多，則溶解抑制物的溶劑越多，但是考慮到離心分離的能耗，優(yōu)選以每克含纖維素的原料的干重計(jì)，所述水洗的加水量為2-10克，更優(yōu)選為2-3克。由于含纖維素的原料中可能會(huì)含有沙石雜質(zhì)以及鐵雜質(zhì)，對(duì)蒸汽爆破設(shè)備會(huì)造成損害，因此本發(fā)明的制備單糖的方法，可以包括在蒸汽爆破之前對(duì)含纖維素的原料進(jìn)行除石除鐵常規(guī)操作，比如以"風(fēng)送"含纖維素的原料并磁鐵吸引的方法進(jìn)行除石除鐵。沙石由于質(zhì)量大，不能被風(fēng)送到蒸汽爆破設(shè)備中，鐵雜質(zhì)由于磁鐵的吸引也不會(huì)隨原料進(jìn)入蒸汽爆破設(shè)備中，從而可以完成除石除鐵。此外，由于含纖維素的原料本身容易纏結(jié)而堵塞設(shè)備管路，因此，在進(jìn)入蒸汽爆破設(shè)備前，優(yōu)選使所述含纖維素的原料的大小為0.5-3厘米x0.2-l厘米x0.2-l厘米，更優(yōu)選使所述含纖維素的原料的大小為1-2厘米x0.4-0.6厘米x0.5-1厘米。酶解產(chǎn)物中的單糖可以通過制糖工業(yè)常用的方法分離精制。例如通過過濾、離心的方法將除去酶解產(chǎn)物中的固體物質(zhì)(例如包含未降解完的纖維素的木質(zhì)素)。收集濾液或上清液，蒸發(fā)除去部分水分得到單糖含量為60-65重量％的過飽和糖漿。在真空結(jié)晶罐中通過蒸發(fā)水分使單糖結(jié)晶析出，晶體與糖漿形成糖膏；當(dāng)晶體體積符合要求時(shí)，將糖膏從真空結(jié)晶罐轉(zhuǎn)移至助晶機(jī)，逐漸降溫，使未結(jié)晶的單糖進(jìn)一步析出。用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，即得成品結(jié)晶單糖與糖蜜。將糖蜜重復(fù)上述過程結(jié)晶2-4次，可以充分提取單糖。15結(jié)晶過程可以采用自然起晶法、刺激起晶法和晶核起晶法起晶，優(yōu)選向糖漿中加入結(jié)晶用種糊作為晶種的晶核起晶法起晶。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。實(shí)施例1本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的釆用含纖維素的原料制備單糖的方法。(1)蒸汽爆破測(cè)試如圖1所示的玉米秸稈原料，按照上述的方法測(cè)得玉米秸稈的含水量為20重量％，將原料切成1.5厘米X0.2厘米X0.5厘米的小段，用立式浸漬器(山東汶瑞機(jī)械有限公司)與重量為所述玉米秸稈原料重量的三分之一的水混合后，可得含水量40重量％的玉米秸稈。取1000克含水量為40重量％的玉米秸稈，在195。C下以1.6兆帕的壓力維持5分鐘，然后泄壓，完成蒸汽爆破。將所得蒸汽爆破產(chǎn)物與70'C的水按照重量比1:3攪拌混合30分鐘，然后用LW400型臥螺離心機(jī)(張家港華大離心機(jī)制造有限公司)在900轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下進(jìn)行固液分離，共得到2000克固體蒸汽爆破產(chǎn)物(含水量為70重量％)。所得固體蒸汽爆破產(chǎn)物中纖維素總重量和半纖維素總重量的測(cè)定取5克所述水洗后的蒸汽爆破產(chǎn)物在45'C下烘干至恒重1.5克，稱量300.0毫克該干燥后的蒸汽爆破產(chǎn)物，放置于重80克的IOO毫升干燥三角燒瓶?jī)?nèi)。向所述三角燒瓶加入3.00毫升濃度為72重量％的硫酸溶液，攪拌1分鐘。然后將三角燒瓶在3(TC水浴中加熱60分鐘，每隔5分鐘用攪拌一次以確保均勻水解。水浴結(jié)束后，用去離子水使硫酸的濃度稀釋到4重量％。用布氏漏斗過濾所述稀釋后的蒸汽爆破產(chǎn)物酸水解液，共得到濾液84毫升。將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥50毫升的三角瓶中。使用2.5克碳酸鈣調(diào)節(jié)該濾液的pH值至5.5，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過濾收集的上層清液，所得上層清液的濾液用BiomdAminexHPX-87P高效液相色譜(HPLC)分析。HPLC條件進(jìn)樣量20微升；流動(dòng)相為0.2微米濾膜過濾，并且超聲振蕩脫氣的HPLC超純水；流速為0.6毫升/分鐘；柱溫80-85'C;檢測(cè)器溫度80-85°C;檢測(cè)器為折光率檢測(cè)器；運(yùn)行時(shí)間為35分鐘。以0.1-4.0毫克Z毫升濃度范圍的D-(+)葡萄糖和0.1-4.0毫克Z毫升濃度范圍D-(+)木糖作為標(biāo)準(zhǔn)樣品。HPLC分析得到蒸汽爆破產(chǎn)物酸水解液中葡萄糖濃度為1.77毫克/毫升，計(jì)算可得1克所述水洗后的蒸汽爆破產(chǎn)物酸水解能得到重量為0.149克的葡萄糖，因?yàn)闈舛葹?2重量％的硫酸溶液可以將蒸汽爆破的產(chǎn)物的纖維素全部水解成葡萄糖，因此所得葡萄糖的重量是蒸汽爆破產(chǎn)物中纖維素的重量的1.11倍，即1克所述水洗后的蒸汽爆破產(chǎn)物中含纖維素0.134克，則2000克蒸汽爆破產(chǎn)物中共含纖維素267克。HPLC分析得到蒸汽爆破產(chǎn)物酸水解液中木糖濃度為0.49毫克/毫升，計(jì)算可得1克所述水洗后的蒸汽爆破產(chǎn)物酸水解能得到重量為0.041克的木糖，因?yàn)闈舛葹?2重量％的硫酸溶液可以將蒸汽爆破的產(chǎn)物中半纖維素全部水解成木糖，因此所得木糖的重量是蒸汽爆破產(chǎn)物中半纖維素的重量的1.14倍，即1克蒸汽爆破產(chǎn)物中含半纖維素0.036克，則2000克蒸汽爆破產(chǎn)物中共含半纖維素72克。(2)酶解向酶解罐中加入水，并在攪拌下，加入第一批步驟(1)取樣測(cè)試后剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物，第一批加入的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的量為步驟(1)取樣測(cè)試后剩余的全部水洗蒸汽爆破產(chǎn)物重量的15。％，然后調(diào)節(jié)pH值為4，加熱至52i:后，以每克蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，加入20酶活力單位的酶計(jì)算，全部蒸汽爆破產(chǎn)物的干重為600克，共加入12000酶活力單位(約80克)的纖維素酶(和氏璧生物技術(shù)有限公司)，并在52"C下保溫混合20分鐘；然后連續(xù)加入剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物，所述剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度為140克/升，加料結(jié)束后，在52"C下保溫酶解至加酶后36小時(shí)(連續(xù)加入剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的時(shí)間占酶解時(shí)間的30%)，得到酶解產(chǎn)物。所述水的加入量與全部水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的重量比為2:1。將酶解產(chǎn)物用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的葡萄糖共279.6克。所述酶解得到的葡萄糖重量除以1.11，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的纖維素的重量共251.9克，按照下式計(jì)算纖維素轉(zhuǎn)化率和單糖產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。每小時(shí)酶解的纖維素的量為7.0克。(以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，以得到的混合物的總重量為基準(zhǔn)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量為2.1重量％。)纖維素轉(zhuǎn)化率^OOn/。X被酶解的纖維素的重量/纖維素的總重量單糖產(chǎn)率=100%乂酶解得到的葡萄糖重量/秸稈干重對(duì)比例1本對(duì)比例說明采用含纖維素的原料制備單糖的參比方法。按照實(shí)施例1的方法制備單糖，不同的是，按照文獻(xiàn)"對(duì)植物秸稈酒精生產(chǎn)工藝的介紹"(張學(xué)峰、蘭玉成，釀酒，第29巻第4期，第37-38頁，2002年7月)所公開的方法，將秸稈原料在蒸汽爆破前先用水浸泡40分鐘，測(cè)得浸泡后的玉米秸稈原料的含水量達(dá)到83重量％;取3250克該含水量為83重量％的玉米秸稈按照實(shí)施例1的條件進(jìn)行蒸汽爆破，并水洗后得到4300克蒸汽爆破產(chǎn)物(含水量為86%)。按照實(shí)施例1所述HPLC分析硫酸水解的蒸汽爆破產(chǎn)物的方法，測(cè)得4300克蒸汽爆破產(chǎn)物中共含纖維素267克，半纖維素70克。在酶解步驟(2)中將步驟(1)取樣測(cè)試后剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物一次全部加入到含水的酶解罐中，然后與酶混合均勻(水的量與全部水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的重量比為2:1)，酶解時(shí)間需要42小時(shí)；按照實(shí)施例1步驟(l)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的葡萄糖共221.2克。所述酶解得到的葡萄糖重量除以1.11，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的纖維素的重量共199.3克，每小時(shí)酶解的纖維素的量為4.75克。并按照實(shí)施例1的方法和公式計(jì)算纖維素轉(zhuǎn)化率和單糖產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表1。對(duì)比例2本對(duì)比例說明采用含纖維素的原料制備單糖的參比方法。按照實(shí)施例1的方法制備單糖，不同的是，用750克含水量為20重量%玉米秸稈直接進(jìn)行蒸汽爆破，并水洗后得到1500克蒸汽爆破產(chǎn)物(含水量為60%)。按照實(shí)施例1所述HPLC分析硫酸水解的蒸汽爆破產(chǎn)物的方法，測(cè)得1500克蒸汽爆破產(chǎn)物中共含纖維素266克，半纖維素72克。并按照對(duì)比例1的方法酶解蒸汽爆破產(chǎn)物，發(fā)酵酶解產(chǎn)物；按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的葡萄糖共217.9克。所述酶解得到的葡萄糖重量除以1.11，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的纖維素的重量共196.3克，每小時(shí)酶解的纖維素的量為4.67克。并按照實(shí)施例1的方法和公式計(jì)算纖維素轉(zhuǎn)化率和單糖產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。電鏡觀察結(jié)果用JSM-35CF掃描電鏡放大1000倍觀察對(duì)比例1、對(duì)比例2和實(shí)施例1的蒸汽爆破產(chǎn)物，結(jié)果分別如圖2、圖3和圖4所示。從圖2可以看出，由于秸稈原料內(nèi)部沒有水分可以氣化成水蒸汽，因此蒸汽爆破不能由內(nèi)向外充分破壞秸稈原料；從圖3可以看出，對(duì)比例2玉米秸稈蒸汽爆破的效果并不好，纖維素仍然呈束狀，并且纖維素表面殘留有木質(zhì)素鞘；而如圖4所示的實(shí)施例1的蒸汽爆破效果很好，可以看到游離的纖維素。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用含纖維素的原料制備單糖的方法。按照實(shí)施例1的方法制備單糖，不同的是，取1000克含水量為50重量%的玉米秸稈，切成1.3厘米X0.4厘米X0.8厘米的小段，在190。C下以1.8兆帕的壓力維持4分鐘，然后泄壓，完成蒸汽爆破，將所得蒸汽爆破產(chǎn)物與65。C的水按照質(zhì)量比1:2攪拌混合40分鐘，然后用離心泵LW400型臥螺離心機(jī)(張家港華大離心機(jī)制造有限公司)在900轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下進(jìn)行固液分離，共得到2000克蒸汽爆破產(chǎn)物(含水量為75重量％)。酸水解的蒸汽爆破產(chǎn)物的方法，測(cè)得2000克蒸汽爆破產(chǎn)物中共含纖維素220克，半纖維素60克。并按照實(shí)施例1的方法對(duì)蒸汽爆破產(chǎn)物進(jìn)行酶解，酶的用量約為65克，按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的葡萄糖共226.9克。所述酶解得到的葡萄糖重量除以1.11，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的纖維素的重量共204.4克，每小時(shí)酶解的纖維素的量為5.68克(以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，以得到的混合物的重量為基準(zhǔn)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量為1.7重量％)。并按照實(shí)施例1的方法和公式計(jì)算纖維素轉(zhuǎn)化率和單糖產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。實(shí)施例3本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用含纖維素的原料制備單糖的方法。按照實(shí)施例1的方法制備單糖，不同的是，取1000克含水量為35重量%的玉米秸稈，切成1.2厘米X0.4厘米X0.7厘米的小段，在200。C下以1.7兆帕的壓力維持6分鐘，然后泄壓，完成蒸汽爆破。將所得蒸汽爆破產(chǎn)物與75。C的水按照重量比1:2.5攪拌混合50分鐘，然后用離心泵LW400型臥螺離心機(jī)(張家港華大離心機(jī)制造有限公司)在900轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下進(jìn)行固液分離，共得到2000克固體蒸汽爆破產(chǎn)物(含水量為67.5重量％)。按照實(shí)施例1所述HPLC分析硫酸水解的蒸汽爆破產(chǎn)物的方法，測(cè)得2000克蒸汽爆破產(chǎn)物中共含纖維素288克，半纖維素78克。并按照實(shí)施例1的方法對(duì)蒸汽爆破產(chǎn)物進(jìn)行酶解，酶的用量約為85克，按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的葡萄糖共293.4克。所述酶解得到的葡萄糖重量除以1.11，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的纖維素的重量共264.3克，每小時(shí)酶解的纖維素的量為7.3克(以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，以得到的混合物的重量為基準(zhǔn)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量為2.2重量％)。并按照實(shí)施例1的方法和公式計(jì)算纖維素轉(zhuǎn)化率和單糖產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。20實(shí)施例4本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用含纖維素的原料制備單糖的方法。按照實(shí)施例1的方法制備單糖，不同的是，取1400克含水量為55重量%的玉米秸稈，切成2.0厘米X0.6厘米X0.8厘米的小段，在19(TC下以1.55兆帕的壓力維持7分鐘，然后泄壓，完成蒸汽爆破。共得到1700克固體蒸汽爆破產(chǎn)物(含水量為63重量％)。按照實(shí)施例1所述HPLC分析硫酸水解的蒸汽爆破產(chǎn)物的方法，測(cè)得1700克蒸汽爆破產(chǎn)物中共含纖維素280克，半纖維素75.5克。并按照實(shí)施例1的方法對(duì)蒸汽爆破產(chǎn)物進(jìn)行酶解，酶的用量約為84克，按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的葡萄糖共279.1克。所述酶解得到的葡萄糖重量除以1.11，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的纖維素的重量共251.4克，每小時(shí)酶解的纖維素的量為6.9克(以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，以得到的混合物的重量為基準(zhǔn)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量為2.5重量。/0。并按照實(shí)施例1的方法和公式計(jì)算纖維素轉(zhuǎn)化率和單糖產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。實(shí)施例5本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用含纖維素的原料制備單糖的方法。按照實(shí)施例1的方法制備單糖，不同的是，在酶解步驟中，第一批加入的蒸汽爆破產(chǎn)物的量為取樣測(cè)試后剩余的全部蒸汽爆破產(chǎn)物重量的20%，調(diào)節(jié)pH值為4，加熱至52。C后，加入纖維素酶后，連續(xù)加入剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物，所述剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度為100克/升，加料結(jié)束后，在52。C下保溫酶解至加酶后38.5小時(shí)(連續(xù)加入剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的時(shí)間占酶解時(shí)間的13%)，得到酶解產(chǎn)物。按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的葡萄糖共278.2克。所述酶解得到的葡萄糖重量除以1.11，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的纖維素的重量共250.6克，每小時(shí)酶解的纖維素的量為6.5克(以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，以得到的混合物的重量為基準(zhǔn)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量為2.7重量％)。并按照實(shí)施例1的方法和公式計(jì)算纖維素轉(zhuǎn)化率和單糖產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。實(shí)施例6本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用含纖維素的原料制備單糖的方法。按照實(shí)施例1的方法制備單糖，不同的是，不同的是，在酶解步驟中，第一批加入的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的量為取樣測(cè)試后剩余的全部蒸汽爆破產(chǎn)物重量的30。％，調(diào)節(jié)pH值為5，加熱至5(TC后，加入纖維素酶后，在50'C下保溫混合30分鐘后；連續(xù)加入剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物，所述剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度為130克/升，加料結(jié)束后，在52"C下保溫酶解至加酶后37.5小時(shí)(連續(xù)加入剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的時(shí)間占酶解時(shí)間的25%)，得到酶解產(chǎn)物。按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的葡萄糖共276克。所述酶解得到的葡萄糖重量除以1.11，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的纖維素的重量共248.7克，每小時(shí)酶解的纖維素的量為6.6克(以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，以得到的混合物的重量為基準(zhǔn)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量為3.8重量％)。并按照實(shí)施例1的方法和公式計(jì)算纖維素轉(zhuǎn)化率和單糖產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。實(shí)施例7本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用含纖維素的原料制備單糖的方法。按照實(shí)施例1的方法制備單糖，不同的是，向酶解罐中加入水，并在攪拌下，加入第一批步驟(1)取樣測(cè)試后剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物，第一批加入的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的量為步驟(1)取樣測(cè)試后剩余的全部水洗蒸汽爆破產(chǎn)物重量的10%，然后調(diào)節(jié)反應(yīng)物料的pH值為5，并加熱至50'C后，以每克蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，加入12酶活力單位的纖維素酶，5酶活力單22位的半纖維素酶計(jì)算，全部蒸汽爆破產(chǎn)物的干重為600克，共加入7200酶活力單位(約50克)的纖維素酶(和氏璧生物技術(shù)有限公司)和3000酶活力單位(約40克)的半纖維素酶(北京化學(xué)試劑公司)，并在5(TC下保溫混合25分鐘；然后連續(xù)加入剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物，所述剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度為150克/升，加料結(jié)束后，在52"C下保溫酶解至加酶后38小時(shí)(連續(xù)加入剩余的水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的時(shí)間占酶解時(shí)間的20%)，得到酶解產(chǎn)物。所述水的加入量與全部水洗蒸汽爆破產(chǎn)物的重量比為3.5:1。并按照實(shí)施例l步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的葡萄糖共278.7克，所述酶解得到的葡萄糖的重量除以l.U，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的纖維素的重量共251.1克，測(cè)定并計(jì)算出酶解產(chǎn)物中的木糖共53.4克，所述酶解得到的木糖的重量除以1.14，即蒸汽爆破產(chǎn)物中被酶解的半纖維素的重量共46.8克，每小時(shí)酶解的纖維素和半纖維素的總重量為7.8克(以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，以得到的混合物的總重量為基準(zhǔn)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量為0.8重量％)。并按照下述公式計(jì)算纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化率和單糖產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。纖維素轉(zhuǎn)化率-100。/。X被酶解的纖維素的重量/纖維素的總重量半纖維素轉(zhuǎn)化率二100。/。x被酶解的半纖維素的重量/半纖維素的總重量單糖產(chǎn)率^00。/。X(酶解得到的葡萄糖重量+酶解得到的木糖重量)/秸稈干重表1<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>從上表1中的數(shù)據(jù)可以看出，采用本發(fā)明的含纖維素的原料制備單糖的方法得到的單糖的產(chǎn)率比對(duì)比例1的方法均有明顯提高。且本發(fā)明的方法酶解效率高，每小時(shí)可酶解纖維素或纖維素和半纖維素的混合物5.7-7.8克。權(quán)利要求1、一種采用含纖維素的原料制備單糖的方法，該方法包括蒸汽爆破含纖維素的原料；將得到的蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合、酶解，其特征在于，所述將蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合的方法包括先將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合得到混合物，然后將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入與所述混合物混合，所述剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度不高于150克/升；所述第一批與酶混合的蒸汽爆破產(chǎn)物的重量為全部蒸汽爆破產(chǎn)物重量的10-30重量％；所述含纖維素的原料的含水量為30-60重量％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度為100-150克/升。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述含纖維素的原料的含水量為35-50重量％。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合時(shí)，該方法還包括加入水，以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，以得到的混合物的重量為基準(zhǔn)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量至少為1重量％。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，以蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，以得到的混合物的重量為基準(zhǔn)，第一批蒸汽爆破產(chǎn)物的含量為1.2-10重量％。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述酶解使用的酶包括纖維素酶，以每克蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，所述纖維素酶的用量為8-20酶活力單位；所述酶解的溫度為45-55°C，所述酶解的時(shí)間為30-40小時(shí)，所述酶解的pH值為3-7。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述酶解使用的酶還包括半纖維素酶，以每克蒸汽爆破產(chǎn)物的干重計(jì)，所述半纖維素酶的用量為4.4-8.8酶活力單位。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入與所述混合物混合的時(shí)間占酶解時(shí)間的15-35%，所述酶解時(shí)間指將蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合開始至將蒸汽爆破產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為糖后糖的含量不再增加時(shí)所用的時(shí)間。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合之后，將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入之前，還包括時(shí)間間隔，所述時(shí)間間隔為10-30分鐘。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述含纖維素的原料為秸稈。全文摘要采用含纖維素的原料制備單糖的方法，該方法包括蒸汽爆破含纖維素的原料；將得到的蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合、酶解，其中，所述將蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合的方法包括先將第一批蒸汽爆破產(chǎn)物與酶混合得到混合物，然后將剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物連續(xù)加入與所述混合物混合，所述剩余的蒸汽爆破產(chǎn)物的加入速度使蒸汽爆破產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的濃度不高于150克/升；所述第一批與酶混合的蒸汽爆破產(chǎn)物的重量為全部蒸汽爆破產(chǎn)物重量的10-30重量％；所述含纖維素的原料的含水量為30-60重量％。本發(fā)明的方法能夠有效地提高原料的糖轉(zhuǎn)化率即單糖的產(chǎn)率，此外，所述連續(xù)補(bǔ)料的方法還能夠大大縮短酶解時(shí)間，提高酶解效率。文檔編號(hào)C12P19/00GK101509024SQ200810057730公開日2009年8月19日申請(qǐng)日期2008年2月13日優(yōu)先權(quán)日2008年2月13日發(fā)明者劉甲申,李春玲,林海龍,王國忠,袁敬偉,解成華申請(qǐng)人:中糧集團(tuán)有限公司