[发明专利]综合利用玉米芯等农林废弃物生产多元糖醇及木质素的工艺

说明书

技术领域：

本发明属于生物化工领域，特别涉及一种综合利用玉米芯等农林废弃物原料，生产多元糖醇及木质素化合物的新工艺。 

背景技术：

木质纤维素是地球上资源量最大的可再生资源和最主要的生物质资源，每年仅陆生植物产纤维素约500亿吨，木质纤维素占地球生物总量的60%-80%。如何综合高效地利用这些生物质资源是一个关系到资源、环境、经济、能源等的重要课题。为解决这个问题，近年来主要西方国家及部分发展中国家都投入了大量人力和物力对纤维素资源转化进行了大量的研究开发工作，尤其是我国。来源丰富、品种多、再生时间短等是木质纤维素类资源的优点，这些植物纤维原料可望通过生物或者化学转化，生产葡萄糖单体、木糖单体、燃料乙醇、多元醇类以及小分子木质素等化工原料，进而把储量巨大的木质纤维素资源转化为人类的食品仓库、能源仓库和有机化工原料仓库。 

我国是一个农业大国，农林废弃纤维素类资源异常丰富，仅玉米芯一项每年产量就达2亿多吨，而且大部分被焚烧甚至掩埋而未被利用，造成巨大的资源浪费和环境污染问题。玉米芯等农林废弃物的主要成分是半纤维素、纤维素和木质素等木质纤维素类资源。纤维素的分子排列规则，聚集成束，从而构成细胞壁的构架。在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。植物细胞壁的结构非常紧密，在纤维素、半纤维素和木质素分子之间存在着不同的结合力。纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键;半纤维素和木质素之间除氢键外，还存在化学键的结合，因此，从木制纤维素原料中分离的木质素中含有少量的碳水化合物。半纤维素和木质素间的化学键结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。 

玉米芯中最容易被降解而且含量最多的的半纤维素目前最主要的应用是生产木糖以及木糖醇产品。虽然木糖是单糖的一种，但和人们日常食用的六碳糖葡萄糖及果糖不同，木糖不能为人体提供热量，但有增加人体肠道双歧杆菌等的某些特殊功能。另外木糖不被口腔内微生物所利用，具备膳食纤维的部分生理功能，可降低血清胆固醇的预防肠癌等，未来的应用前景广泛。而木糖醇作为一种重要的工业用精细化学品、糖基化学品、食品及饲料添加剂，具备许多优异特性，广泛用于化工、医药、皮革、国防、涂料、食品及饲料等行业。木糖醇是所有食用糖醇中，生理活性最好的品种。作为一种高效的功能性营养添加 剂。它味甜低热，口感清凉，甜度与蔗糖相当，具有特殊的生理活性，易为人体吸收。在防龋齿、不增加血糖值、均显示出比山梨醇、麦芽糖醇、甘露醇等更为明显的优越性，因而应用广泛，尤其适用于糖尿病和肝炎患者的临床营养剂和治疗剂。 

采用高温蒸煮或蒸汽爆破的手段处理玉米芯中的半纤维素，使其降解获得木糖，发酵生产木糖醇，是一种对环境友好的生物炼制新工艺，具有良好的发展前景。玉米芯中半纤维素的含量较高，高温蒸煮和蒸汽爆破后可以得到木糖液，木糖液可以结晶制木糖，也可以作为木糖醇发酵的直接底物。更难以被破坏的纤维素和木质素以固渣的形式被废弃，如何综合利用玉米芯，清洁和高效生产木糖和木糖醇的同时，科学与合理的处理和利用水解后的固渣，采取一定的生产工艺，以获得木质纤维素产品或木质素降解产物以及以纤维素降解产物葡糖糖为原料得到的高附加值多元醇产品也是本发明需要解决的问题。 

目前，纤维素主要用于纺织造纸。此外，以分离纯化的纤维素为原料，可以制造人造丝，赛璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯类衍生物和甲基纤维素、乙基纤维素、梭甲基纤维素等醚类衍生物，用于塑料、炸药、电工及科研器材等方面。而在生物能源化工领域，以纤维素为原料，发酵生产燃料乙醇是比较热门的应用方向，另外纤维素酶解葡萄糖进而发酵生产多元醇也是纤维素的一个重要应用方向。