[发明专利]一种增加包含芳族部分的木质甘露聚糖和木聚糖的分子量的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及对具有结合的芳族部分的木质甘露聚糖和木聚糖的交联和加工。

背景技术

制浆和其它生物质利用行业中日益增加的成本压力以及对与石油基产品相关的问题的意识不断提高，已经引起了对适用于能量和材料应用的新可再生原材料的探索。例如，可再生且易降解的包装膜或产自木糖的燃料的使用可以导致这些行业的碳足迹的显著减少。当今的制浆工艺产生需氧物质的排放，其通常在排出水的生物净化中进行处理。建造此类净化工厂是昂贵的。

木质纤维素材料是由以化学键相互结合的众多不同种类的分子组成的复合结构。这给分子的分级、升级和使用带来了重大问题。关于木材中木质素和半纤维素之间存在的天然共价键，研究人员之间没有达成广泛共识。经常使用的观点是这些键是在分子的加工期间形成的。但是，一些新的研究数据显示芳族结构是通过酯-、醚-、或苯基糖苷键而共价地结合至纤维素和半纤维素。例如，这由Lawoko and coworkers,Holzforschung,Vol60,pp.156-161,2006所报道。

熟知和表征了两种类型的酚多糖。阿魏酸化的阿拉伯木聚糖具有连接至多糖的阿魏酸部分，并且已知它们存在于草和谷物中。酚果胶可以从例如甜菜浆中找到。也已知多糖可以用例如芳族化合物衍生化。

在包装中使用阻隔膜，通过将产品保持远离气味、氧气等以增加产品的贮藏期限。石油基膜和铝膜主导市场，但由可再生材料制成的膜在最近几年已经获得了很多的青睐。淀粉基膜是用于此目的的应用最广泛的可再生聚合物，但它们基于食品资源。

不同支链的或非支链的多糖(包括但不局限于半纤维素)连同木质素和纤维素是木材(以及许多其它木质纤维素材料)的主要成分。作为用于材料和化学应用的原材料以及作为发酵的原料，它们已经显示出巨大的潜力。木质半纤维素如甘露聚糖和木聚糖可以与石化基等同物相竞争的代价从机械制浆的工艺用水或从预水解工艺中分离出。考虑至世界范围内该行业的大规模，可以说这些半纤维素可以大量利用。使用这种原材料源的进一步优势包括材料的可再生性质以及事实上这种材料源并不属于食品生产的部分。源自这些工艺的半纤维素的缺点是它们的分子量非常低且它们以与其它化合物的复杂混合物存在于工艺用水中。

国际专利申请WO97/17492描述了一种制备制浆增强剂及其向木质纤维素产品的添加。所述木质纤维素纤维产品可以是源自木材、亚麻、棉花、大麻、黄麻和甘蔗渣的纸张和纸板，并且可以通过不同的制浆工艺来获得。所述增强剂是通过使用催化酚基氧化的氧化剂处理获自马铃薯、玉米、糯玉米、小麦、水稻、高粱、糯高粱、西米葛粉或木薯淀粉的酚多糖来获得。所述专利更详细地公开了可能应用的以下类型的多糖：a)酚多糖，如酚淀粉和通过衍生化“亲本淀粉”获得的酚阳离子淀粉。b)已经导入了酚取代基的酚纤维素。c)来源于以下类型的多糖的酚多糖：果胶、半乳甘露聚糖(瓜尔豆胶或槐豆胶)、阿拉伯半乳聚糖(出自西部落叶松木材)、右旋糖酐、阿拉伯树胶、黄原胶、黄蓍胶和卡拉胶。在该公布文本中公开的酚多糖不是获自于制浆造纸工业重要的木材组织，而是大多获自食品工业中使用的谷类作物(单子叶植物)。没有描述获自木材(针叶树和真双子叶植物)的木聚糖和甘露聚糖。所述专利申请没有描述多糖在阻隔膜生产中的应用。

美国专利US6,232,101描述了一种生产用于摄食的用于食品、医疗/医药或农业/园艺应用的含水液体的胶凝剂的方法。用于本申请的含有酚羟基的多糖可获自于谷物(例如，来自小麦或玉米粉或糠的半纤维素)或获自于Cheniopodiaceae科一员的植物(例如，来自糖用甜菜浆的果胶)。酚羟基被氧化且产生胶凝现象。所产生的材料能够展现出优异的液体吸收性能和液体保留性能。其既没有描述木材衍生的多糖的应用，也没有描述所述产品用于材料应用的用途。

国际专利申请WO2004/083256教示了如何通过共价地连接含有共价结合的酚残基的蛋白质、甘油酯和多糖的组合来制备食品产品，例如乳液和泡沫。所述多糖(阿拉伯木聚糖和果胶)获自于糖用甜菜和谷物并且Lex Oosterveld,Carbohydrate research300,179-181,1997和thesis Lex Oosterveld,Landbouwuniversiteit Wageningen Netherlands,15.12.1997,ISBN90-5485785-4对它们做了全面的描述。需要注意的是这些多糖可获自于谷物和糖用甜菜，而不是获自于木材，并且其应用领域并不包括材料应用。