一种利用林木制备丙酮酸的方法及其应用

技术领域

本发明属于丙酮酸制备技术领域，涉及一种利用林木资源制备丙酮酸的方法及其应用。

背景技术

林业废弃物指林业生产、森林更新和林产品加工过程中产生的废弃物，包括采伐剩余物、清林抚育剩余物和木材加工剩余物。据统计，每年由森林采伐、木材加工产生的林业废弃物约1.4亿吨，由林木修枝产生的林业废弃物1亿吨。如此大量的林业废弃物如果能够实现高值化利用，将大大提高林木资源的经济性，提升林木产业。

丙酮酸，又称a-氧代丙酸，是所有生物细胞糖代谢及体内多种物质相互转化的重要中间体。因其分子中包含活化酮和羧基基团，所以作为一种基本化工原料广泛应用于化学、制药、食品、农业及环保等领域中。其制备方法分为化学合成法、酶转化法、微生物发酵法。

例如CN106111173A公开了一种用于由乳酸酯制备丙酮酸酯的催化剂及制备丙酮酸酯的方法：所述催化剂选自碳化铁、碳化锆、碳化钒、磷酸铁、磷酸氧铜、磷酸氧锆、磷酸氧钒中的一种或两种以上，以乳酸酯为原料，氧气或空气为氧化剂，在上述催化剂作用下，经过催化氧化反应制备丙酮酸酯；该催化反应可在常压条件下进行，且可不需要溶剂，产物收率高，催化剂可回收再使用。

与化学合成法和酶转化法相比，微生物发酵法合成丙酮酸因原料来源广，能耗低，污染少，成本低而更具有优越性。利用微生物发酵法合成丙酮酸的策略还比较有限，若能开发出一种新的利用微生物发酵法合成丙酮酸的方法是非常有意义的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用林木资源制备丙酮酸的方法及其应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种利用林木制备丙酮酸的方法，所述方法包括：将林木进行汽爆处理和水热处理，然后采用复合酶对处理后产物进行酶解，最后利用产丙酮酸的大肠杆菌基因工程菌对酶解后产物进行发酵，得到丙酮酸。

由于林木生物质相较于草本生物质具有更加致密的结构，且难降解，本发明采用汽爆处理结合水热处理的预处理方式，首先采用弱汽爆处理破环林木生物质细胞壁的致密结构，使结构变得疏松，利于强化后续水热预处理；然后采用水热处理，提高半纤维素的降解程度，同时使结构变的更加疏松，为后续的酶解提高更多的酶结合位点，提高可发酵糖得率。

经过汽爆处理和水热处理后，林木的组分发生较大变化，尤其是半纤维素含量显著下降。然后利用复合酶对处理后产物进行酶解，形成五碳糖和六碳糖混合的高浓度可发酵糖溶液。并以此为碳源，利用产丙酮酸的大肠杆菌工程菌株为发酵菌株，发酵获得高浓度的丙酮酸。该制备方法能够降低丙酮酸成本，实现林木废弃资源的高值化。

此外，目前丙酮酸发酵菌株多为酵母菌，由于酵母菌缺少五碳糖利用途径，难以对五碳糖进行高效利用。因此，本发明采用可以同时利用五碳糖、六碳糖的大肠杆菌工程菌进行丙酮酸生产，可以最大程度实现糖酸转化。

上述各环节环环相扣，环环促进，共同获得了一种低成本高收率制备丙酮酸的方法。

优选地，所述林木包括林木废弃物。

由于每年由森林采伐、木材加工产生的林业废弃物和由林木修枝产生的林业废弃物众多，本发明所涉及的制备原料若使用林木废弃物能够实现林木废弃资源的高值化，具有很大的现实意义。

优选地，所述复合酶包括纤维素酶和半纤维素酶。

优选地，所述纤维素酶包括β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶或果胶酶中的任意一种或至少两种的组合；所述至少两种的组合例如β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶的组合、β-葡萄糖苷酶、果胶酶的组合等，其他任意的组合方式均可选择，在此便不再一一赘述。

优选地，所述半纤维素酶包括木聚糖酶和/或漆酶。

进一步优选地，所述复合酶包括β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶和漆酶。

本发明所涉及的方法中使用的复合酶若同时包含β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶和漆酶时，其酶解效果更好，酶解得到的可发酵糖溶液的浓度更高。

优选地，所述复合酶中滤纸酶活、β-葡萄糖苷酶活、果胶酶活、木聚糖酶活与漆酶活的比例为(3-5):(1-2):(0.5-1):(1-2):(0.5-1)。

本发明所涉及的方法中使用的复合酶各酶成分若按照上述特定的配比进行混合时，其酶解效果更好，酶解得到的可发酵糖溶液的浓度更高。

上述(3-5)中的具体点值可以为3、3.5、4、4.5、5等。

上述(1-2)中的具体点值可以为1、1.2、1.5、1.8、2等。

上述(0.5-1)中的具体点值可以为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等。

上述各项数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

优选地，所述酶解的体系中固含量为15-30％，例如15％、16％、18％、20％、22％、23％、24％、26％、28％、30％等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。优选20-25％。

优选地，所述酶解的温度为40-60℃，例如40℃、42℃、45℃、47℃、50℃、52℃、55℃、58℃、60℃等，酶解的时间为20-40h，例如20h、25h、30h、35h、40h等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

优选地，所述林木在进行汽爆处理前进行粉碎处理得到林木颗粒。

优选地，所述颗粒的粒度为0.1-50mm，例如0.1mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。进一步优选5-10mm。

优选地，所述汽爆处理的体系中固含量为50-80％，例如50％、60％、70％、75％、80％等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。进一步优选70-75％。

优选地，所述汽爆处理的体系压力为0.8-2.0MPa，例如0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、2.0MPa等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。进一步优选1.4-1.6MPa。

优选地，所述汽爆处理的持续时间为1-10min，例如1min、2min、3min、4min、5min、6min、8min、10min等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。进一步优选3-5min。

上述各汽爆处理的参数相互配合，能使得汽爆效果更好，使细胞壁结构变得疏松，更利于强化后续水热预处理。

优选地，所述水热处理的体系中固含量为30-50％，例如30％、35％、40％、45％、50％等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。进一步优选40-45％。

优选地，所述水热处理的体系中含有酸，所述酸的浓度为0.1-3.0％，例如0.1％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。进一步优选1.0-1.5％。

优选地，所述水热处理的温度为140-200℃，例如140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等，时间为20-60min，例如20min、30min、40min、50min、60min等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。进一步优选温度为160-180℃，时间为30-40min。

上述各水热处理的参数相互配合，能使得水热效果更好，更能提高半纤维素的降解程度，为后续的酶解提高更多的酶结合位点，提高可发酵糖得率。

优选地，所述发酵的体系中初始可发酵糖浓度为10-40g/L以上，例如10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。优选25-35g/L。

发酵过程中，根据发酵罐中残糖量补充糖液，当残糖量低于5.0g/L时，补加糖液，使发酵罐中糖浓度维持在10g/L以上。并通过添加氢氧化钠调控发酵液的pH值。

优选地，所述发酵体系的pH值为6.5-7.5，例如6.5、7.0、7.5等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

优选地，所述发酵的温度为30-40℃，例如30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃等，时间为24-90h，例如24h、36h、48h、52h、60h、70h、80h、90h等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

上述各发酵处理的参数相互配合，能使得发酵效果更好，获得更高浓度的丙酮酸。

优选地，所述发酵体系中菌种的接种量为1-10％，例如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。进一步优选5-7％。

优选地，所述发酵的体系中还含有氮源、无机盐和微量元素。

优选地，所述氮源包括酵母膏、蛋白胨、玉米浆、糖蜜、氨水、铵盐或尿素中的任意一种或至少两种的组合。所述至少两种的组合例如酵母膏和蛋白胨的组合、铵盐和尿素的组合等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

所述无机盐例如可以是(NH

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的方法在制备丙酮酸中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

由于林木生物质相较于草本生物质具有更加致密的结构，且难降解，本发明采用汽爆处理结合水热处理的预处理方式，首先采用弱汽爆处理破环林木生物质细胞壁的致密结构，使结构变得疏松，利于强化后续水热预处理；然后采用水热处理，提高半纤维素的降解程度，同时使结构变的更加疏松，为后续的酶解提高更多的酶结合位点，提高可发酵糖得率。

经过汽爆处理和水热处理后，林木的组分发生较大变化，尤其是半纤维素含量显著下降。然后利用复合酶对处理后产物进行酶解，形成五碳糖和六碳糖混合的高浓度可发酵糖溶液。并以此为碳源，利用产丙酮酸的大肠杆菌工程菌株为发酵菌株，发酵获得高浓度的丙酮酸。该制备方法能够降低丙酮酸成本，实现林木废弃资源的高值化。

上述各环节环环相扣，环环促进，共同获得了一种低成本高收率制备丙酮酸的方法。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。

下述实施例涉及的产丙酮酸的大肠杆菌基因工程菌使用的是保藏号为CGMCCNo.10691的大肠杆菌YP01菌株，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间为2015年4月7日，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

下述实施例涉及的种子培养基的配方为：碳源：葡萄糖1％；氯化铵：2g/L；大量元素(mmol/L)：(NH

下述实施例涉及的发酵培养基的配方为：碳源：水解糖母液；氯化铵：5g/L；大量元素(mmol/L)：(NH

下述实施例涉及的β-葡萄糖苷酶购自Sigma公司，型号为G0395；内切葡聚糖酶购自Sigma公司，型号为E2164；外切葡聚糖酶购自阿拉丁公司，型号为D298997；果胶酶购自阿拉丁公司，型号为P128776；木聚糖酶购自Sigma公司，型号为X3876；漆酶购自阿拉丁公司，型号为L304691。

实施例1

本实施例提供一种利用松木加工废弃物制备丙酮酸的方法，如下：

(1)将松木加工废弃物粉碎至粒度为10mm；将松木颗粒加水调配至含水量30％，浸泡2h，装入汽爆机进行蒸汽爆破处理，处理条件设定为压力1.6MPa，维持时间3min，收集汽爆后的松木颗粒；将汽爆松木颗粒加水至含水量为60％，添加醋酸，使醋酸浓度达到1％(v/v)，处理条件为温度180℃，处理时间为30min；通过固液分离获得预处理后的松木颗粒和预处理溶液，并测定松木颗粒的组分变化以及溶液中单糖和寡糖含量；

经测定发现，松木的组分发生较大变化，尤其是半纤维素含量，由25％降至17％；溶液中木糖浓度达到5.8g/L，木二糖浓度达到3.2g/L。该数据说明，经过预处理后，松木结构被破坏，易降解组分已经降解为单糖或寡糖。

(2)将固含量为25％的预处理溶液通过复合酶酶解，复合酶为β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶和漆酶的混合物，所述复合酶中滤纸酶活、β-葡萄糖苷酶活、果胶酶活、木聚糖酶活与漆酶活的比例为4:2:1:2:1；

首先用氢氧化钠调节酶解体系的pH至5.0；添加滤纸酶活为20FPU/g的复合酶，酶解温度为50℃，酶解36h，结束后，经过沉降、过滤，得到水解糖母液，测定溶液中葡萄糖、木糖等单糖的浓度；

经测定，溶液中葡萄糖浓度达到95g/L，木糖浓度达到35g/L，此糖浓度完全达到发酵丙酮酸的要求。

(3)以大肠杆菌基因工程菌株YP01生产丙酮酸；

(3.1)种子培养：在250mL三角瓶中种子培养基100mL，115℃灭菌30min。冷却后将菌株YP01按照1％(v/v)的接种量接种于种子培养基，在pH＝7.0、37℃和200rpm的条件下培养12h得到种子液；

(3.2)发酵培养：5L发酵罐发酵培养基体积为3L，121℃灭菌20min，添加已高温灭菌的步骤(2)获得的水解糖母液，使发酵罐中单糖浓度为5％。将种子液按照5％(v/v)的接种量接种于发酵培养基，在pH＝7.0、37℃和400rpm的条件下培养24h，再添加水解糖母液，使发酵罐中单糖浓度达到5％，培养48h后得到发酵液。培养期间，利用20％氢氧化钠调节发酵体系pH，使其维持在7.0左右；

采用高效液相色谱对发酵液中的成分进行定量分析，发酵液中的葡萄糖和有机酸浓度测定采用Aminex HPX-87H有机酸分析柱分析。经分析，可合成丙酮酸75g/L，糖酸转化率达到0.69g/g单糖，而且副产物酸的浓度很低，其中α-酮戊二酸为1.5g/L，富马酸为0.3g/L，柠檬酸为0.5g/L。

实施例2

本实施例提供一种利用桉木加工废弃物制备丙酮酸的方法，如下：

(1)将桉木加工废弃物粉碎至粒度为5mm；将桉木颗粒加水调配至含水量25％，浸泡2h，装入汽爆机进行蒸汽爆破处理，处理条件设定为压力1.4MPa，维持时间5min，收集汽爆后的桉木颗粒；将汽爆桉木颗粒加水至含水量为55％，添加醋酸，使醋酸浓度达到1.5％(v/v)，处理条件为温度160℃，处理时间为40min；通过固液分离获得预处理后的桉木颗粒和预处理溶液，并测定桉木颗粒的组分变化以及溶液中单糖和寡糖含量；

经测定发现，桉木的组分发生较大变化，尤其是半纤维素含量，由21％降至18％；溶液中木糖浓度达到4.9g/L，木二糖浓度达到1.2g/L。该数据说明，经过预处理后，桉木结构被破坏，易降解组分已经降解为单糖或寡糖。

(2)将固含量为20％的预处理溶液通过复合酶酶解，复合酶为β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶和漆酶的混合物，所述复合酶中滤纸酶活、β-葡萄糖苷酶活、果胶酶活、木聚糖酶活与漆酶活的比例为3:1:0.5:1:0.5；

首先用氢氧化钠调节酶解体系的pH至5.0；添加滤纸酶活为20FPU/g的复合酶，酶解温度为60℃，酶解33h，结束后，经过沉降、过滤，得到水解糖母液，测定溶液中葡萄糖、木糖等单糖的浓度；

经测定，溶液中葡萄糖浓度达到81g/L，木糖浓度达到33g/L，此糖浓度完全达到发酵丙酮酸的要求。

(3)以大肠杆菌基因工程菌株YP01生产丙酮酸；

(3.1)种子培养：在250mL三角瓶中种子培养基100mL，115℃灭菌30min。冷却后将菌株YP01按照1％(v/v)的接种量接种于种子培养基，在pH＝7.0、37℃和200rpm的条件下培养12h得到种子液；

(3.2)发酵培养：5L发酵罐发酵培养基体积为3L，121℃灭菌20min，添加已高温灭菌的步骤(2)获得的水解糖母液，使发酵罐中单糖浓度为5％。将种子液按照5％(v/v)的接种量接种于发酵培养基，在pH＝6.5、35℃和400rpm的条件下培养36h，再添加水解糖母液，使发酵罐中单糖浓度达到5％，培养48h后得到发酵液。培养期间，利用20％氢氧化钠调节发酵体系pH，使其维持在7.0左右；

采用高效液相色谱对发酵液中的成分进行定量分析，发酵液中的葡萄糖和有机酸浓度测定采用Aminex HPX-87H有机酸分析柱分析。经分析，可合成丙酮酸74.1g/L，糖酸转化率达到0.65g/g单糖，而且副产物酸的浓度很低，其中α-酮戊二酸为1.3g/L，富马酸为0.3g/L，柠檬酸为0.5g/L。

实施例3

本实施例提供一种利用杨木加工废弃物制备丙酮酸的方法，如下：

(1)将杨木加工废弃物粉碎至粒度为8mm；将杨木颗粒加水调配至含水量50％，浸泡2h，装入汽爆机进行蒸汽爆破处理，处理条件设定为压力1.2MPa，维持时间8min，收集汽爆后的杨木颗粒；将汽爆杨木颗粒加水至含水量为65％，添加醋酸，使醋酸浓度达到2.0％(v/v)，处理条件为温度140℃，处理时间为40min；通过固液分离获得预处理后的杨木颗粒和预处理溶液，并测定杨木颗粒的组分变化以及溶液中单糖和寡糖含量；

经测定发现，杨木的组分发生较大变化，尤其是半纤维素含量，由25％降至21％；溶液中木糖浓度达到4.6g/L，木二糖浓度达到2.9g/L。该数据说明，经过预处理后，杨木结构被破坏，易降解组分已经降解为单糖或寡糖。

(2)将固含量为30％的预处理溶液通过复合酶酶解，复合酶为β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶和漆酶的混合物，所述复合酶中滤纸酶活、β-葡萄糖苷酶活、果胶酶活、木聚糖酶活与漆酶活的比例为5:1:1:2:0.5；

首先用氢氧化钠调节酶解体系的pH至5.0；添加滤纸酶活为20FPU/g的复合酶，酶解温度为40℃，酶解40h，结束后，经过沉降、过滤，得到水解糖母液，测定溶液中葡萄糖、木糖等单糖的浓度；

经测定，溶液中葡萄糖浓度达到91g/L，木糖浓度达到29g/L，此糖浓度完全达到发酵丙酮酸的要求。

(3)以大肠杆菌基因工程菌株YP01生产丙酮酸；

(3.1)种子培养：在250mL三角瓶中种子培养基100mL，115℃灭菌30min。冷却后将菌株YP01按照1％(v/v)的接种量接种于种子培养基，在pH＝7.0、37℃和200rpm的条件下培养12h得到种子液；

(3.2)发酵培养：5L发酵罐发酵培养基体积为3L，121℃灭菌20min，添加已高温灭菌的步骤(2)获得的水解糖母液，使发酵罐中单糖浓度为5％。将种子液按照5％(v/v)的接种量接种于发酵培养基，在pH＝6.5、35℃和400rpm的条件下培养36h，再添加水解糖母液，使发酵罐中单糖浓度达到5％，培养48h后得到发酵液。培养期间，利用20％氢氧化钠调节发酵体系pH，使其维持在7.0左右；

采用高效液相色谱对发酵液中的成分进行定量分析，发酵液中的葡萄糖和有机酸浓度测定采用Aminex HPX-87H有机酸分析柱分析。经分析，可合成丙酮酸70g/L，糖酸转化率达到0.65g/g单糖，而且副产物酸的浓度很低，其中α-酮戊二酸为1.6g/L，富马酸为0.4g/L，柠檬酸为0.5g/L。

实施例4

本实施例提供一种利用松木加工废弃物制备丙酮酸的方法，其操作与实施例1的区别仅在于复合酶的组成不同，其不含有果胶酶，且其减少的量按照实施例1的比例分配至β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶的质量上。其他条件均保持不变。

步骤(2)中经测定，溶液中葡萄糖浓度达到81g/L，木糖浓度达到25g/L。

步骤(3)中经分析，可合成丙酮酸64.1g/L，糖酸转化率达到0.60g/g单糖，而且副产物酸的浓度很低，其中α-酮戊二酸为1.1g/L，富马酸为0.3g/L，柠檬酸为0.5g/L。

实施例5

本实施例提供一种利用松木加工废弃物制备丙酮酸的方法，其操作与实施例1的区别仅在于复合酶的组成不同，其不含有β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶，且其减少的量分配至果胶酶的质量上。其他条件均保持不变。

步骤(2)中经测定，溶液中葡萄糖浓度达到30g/L，木糖浓度达到15g/L。

步骤(3)中经分析，可合成丙酮酸27g/L，糖酸转化率达到0.61g/g单糖，而且副产物酸的浓度很低，其中α-酮戊二酸为0.3g/L，富马酸为0.1g/L，柠檬酸为0.1g/L。

实施例6

本实施例提供一种利用松木加工废弃物制备丙酮酸的方法，其操作与实施例1的区别仅在于复合酶的组成不同，其不含有漆酶，且其减少的量分配至木聚糖酶的质量上。其他条件均保持不变。

步骤(2)中经测定，溶液中葡萄糖浓度达到78g/L，木糖浓度达到31g/L。

步骤(3)中经分析，可合成丙酮酸71.0g/L，糖酸转化率达到0.65g/g单糖，而且副产物酸的浓度很低，其中α-酮戊二酸为1.3g/L，富马酸为0.5g/L，柠檬酸为0.4g/L。

实施例7

本实施例提供一种利用松木加工废弃物制备丙酮酸的方法，其操作与实施例1的区别仅在于复合酶的组成不同，其不含有木聚糖酶，且其减少的量分配至漆酶的质量上。其他条件均保持不变。

步骤(2)中经测定，溶液中葡萄糖浓度达到85g/L，木糖浓度达到15g/L。

步骤(3)中经分析，可合成丙酮酸62.0g/L，糖酸转化率达到0.62g/g单糖，而且副产物酸的浓度很低，其中α-酮戊二酸为1.2g/L，富马酸为0.3g/L，柠檬酸为0.5g/L。

实施例8

本实施例提供一种利用松木加工废弃物制备丙酮酸的方法，其操作与实施例1的区别仅在于发酵的技术参数不同：

(3.2)发酵培养：5L发酵罐发酵培养基体积为3L，121℃灭菌20min，添加已高温灭菌的步骤(2)获得的水解糖母液，使发酵罐中单糖浓度为5％。将种子液按照5％(v/v)的接种量接种于发酵培养基，在pH＝5.5、20℃和400rpm的条件下培养24h，再添加水解糖母液，使发酵罐中单糖浓度达到5％，培养48h后得到发酵液。培养期间，利用20％氢氧化钠调节发酵体系pH，使其维持在5.5左右；

步骤(3)中经分析，可合成丙酮酸69g/L，糖酸转化率达到0.63g/g单糖，而且副产物酸的浓度很低，其中α-酮戊二酸为1.3g/L，富马酸为0.5g/L，柠檬酸为0.6g/L。

对比例1

本对比例提供一种利用松木加工废弃物制备丙酮酸的方法，其操作与实施例1的区别仅在于对松木加工废弃物不进行汽爆处理，其他条件均保持不变：

(1)将松木加工废弃物粉碎至粒度为10mm；将松木颗粒加水至含水量为60％，添加醋酸，使醋酸浓度达到1％(v/v)，处理条件为温度180℃，处理时间为30min；通过固液分离获得预处理后的松木颗粒和预处理溶液，并测定松木颗粒的组分变化以及溶液中单糖和寡糖含量；

经测定发现，松木的组分中半纤维素含量，由25％降至21％；溶液中木糖浓度达到5.1g/L，木二糖浓度达到2.0g/L。

对比例2

本对比例提供一种利用松木加工废弃物制备丙酮酸的方法，其操作与实施例1的区别仅在于对松木加工废弃物不进行水热处理，其他条件均保持不变：

(1)将松木加工废弃物粉碎至粒度为10mm；将松木颗粒加水调配至含水量30％，浸泡2h，装入汽爆机进行蒸汽爆破处理，处理条件设定为压力1.6MPa，维持时间3min，通过固液分离获得预处理后的松木颗粒和预处理溶液，并测定松木颗粒的组分变化以及溶液中单糖和寡糖含量；

经测定发现，松木的组分中半纤维素含量由25％降至20％；溶液中木糖浓度达到4.9g/L，木二糖浓度达到2.1g/L。

对比例3

本对比例提供一种利用松木加工废弃物制备丙酮酸的方法，其操作与实施例1的区别仅在于将大肠杆菌基因工程菌株YP01替换为等量的酵母菌(CCTCC M202019)，其他条件均保持不变。

步骤(3)中经分析，可合成丙酮酸60g/L，糖酸转化率达到0.46g/g单糖，而且副产物酸的浓度很低，其中α-酮戊二酸为1.9g/L，富马酸为0.8g/L，柠檬酸为0.5g/L。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种利用林木资源制备丙酮酸的方法及其应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。