[发明专利]一种利用阔叶木溶解浆预水解废液酶法生产木糖的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种利用阔叶木溶解浆预水解废液酶法生产木糖的方法。

背景技术

木糖是一种戊糖，外观为白色晶体，甜度约为蔗糖的70%，与葡萄糖甜度接近，风味亦与葡萄糖相似。木糖经加氢处理后可制得木糖醇。木糖和木糖醇是重要的化工产品和原料，既可作为甜味剂应用于功能性食品等的生产，满足糖尿病患者对糖的需求；也可作为化工原料用于制备表面活性剂、乳化剂、破乳剂、醇酸树脂及涂料，同时在医药工业也被作为制造各种药物的原料，目前木糖和木糖醇已被广泛应用于食品、保健品、医药、香精、轻工和化工等多个行业。传统的生产木糖工艺是采用稀酸水解富含半纤维素成分的阔叶木和玉米芯等原料，将半纤维素中的木聚糖降解成木糖并溶出到水解液中，再经过纯化、浓缩、结晶等步骤，将木糖从溶液中结晶析出，但该工艺存在（1）由于采用稀酸在高温下处理原料，在将半纤维素降解生成木糖的同时，也会同时发生木糖的脱水反应，减少了木糖收率；（2）稀酸处理会导致酸性废水的污染问题；（3）仅利用了原料中的半纤维素组分，超过60%的纤维素和木质素组分未得到有效利用、造成大量固体废弃物污染等缺点。随着环境保护法规的日益严格、原材料价格的增加以及木糖应用的愈加广泛，上述问题亟待解决。

溶解浆是造纸工业的一个重要纸浆品种，是由木质纤维素材料经过化学加工纯化制成的一种纤维素含量高(90-99％)，半纤维素、木素等其他成分含量非常少的化学精制浆。溶解浆的用途非常广泛，是粘胶纤维的主要生产原料，也是硝化纤维、醋酸纤维、羧甲基纤维素、纤维素醚等产品的生产原料。在橡胶工业、纺织工业、包装工业（如玻璃纸生产）等均具有广泛的用途。随着市场对溶解浆需求量的迅速增加，除了传统的溶解浆生产原料棉花以外，目前阔叶木也已被广泛用作生产溶解浆的原料。目前利用阔叶木生产溶解浆大多采用预水解硫酸盐工艺，该工艺主要包括预水解和硫酸盐蒸煮两段工序，其中预水解的主要目的是去除原料中的半纤维素，而硫酸盐蒸煮则去除木质素组分。目前造纸企业普遍将溶解浆预水解废液送入废水处理系统直接进行处理，不仅造成了废液中大量半纤维素糖类资源的浪费，也导致废水处理负荷增加和废水处理成本增高。由于阔叶木预水解废液中含有大量木聚糖，因此可望用来作为木糖生产的新的原料来源，以满足人们对木糖需求量的日益增加和木糖生产对原料需求量日益增长的要求，但通过检索，涉及利用造纸企业阔叶木溶解浆预处理废液酶法生产木糖的方法还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种利用阔叶木溶解浆预水解废液酶法生产木糖的方法。

本发明所述利用阔叶木溶解浆预水解废液酶法生产木糖的方法，步骤是：

（1）取阔叶木溶解浆预水解废液，先测定废液中的折光度和还原糖含量，再加入体积比0.1%～0.8%硫酸，搅拌20～60分钟，将废液中聚糖全部水解成单糖，然后测定水解液中的总糖含量和木糖含量，计算木糖含量占总糖含量比例；

（2）选取测定后折光度在0.5%～6.0%，每千毫升预水解液中还原糖含量在1～25克，木糖含量占总糖含量比例超过50%的步骤（1）中所述的阔叶木溶解浆预水解废液，浓缩至折光度为8～30%的浓度后，加入体积比10%～30%的活性碳，进行脱色处理30～40min，之后沉淀、过滤溶液，得到初步澄清的阔叶木溶解浆预水解液；

（3）采用001×7阳型离子交换柱和DM-130弱碱阴离子交换柱，对步骤（2）中得到的预水解液进行离子交换处理，离子交换后的预水解液再进一步浓缩至折光度为2%～20%，并调节水解液pH值至4.0～7.5的范围；

（4）在步骤（3）制得的预水解液中加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀，其中所述木聚糖酶酶用量为每毫升预水解液中木聚糖酶活力为10～300IU，木糖苷酶活力在0.005IU以上，然后在温度为40～70℃下处理4～20h；

（5）将步骤（4）中酶处理后的含木糖溶液浓缩至折光度为8～20%，再加入体积比10%～20%的活性碳，脱色处理30～40min，收集滤液，并经步骤（3）所述阳/阴离子交换后，浓缩到折光度75%以上，再逐步降温，析出的结晶即为木糖晶体。

上述利用阔叶木溶解浆预水解废液酶法生产木糖的方法中：步骤（1）所述阔叶木溶解浆预水解废液是指阔叶木溶解浆生产过程中在预水解工段产生的废液；其中所述阔叶木为相思木、杨木、桉木和/或桦木，或其组合。