[发明专利]一种强化酶解法提取烟叶木质素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及木质素提取技术领域，更具体地，涉及一种强化酶解法提取烟叶木质素的方法。

背景技术

随着烟草工业的不断发展，吸烟与健康问题备受关注，降焦减害成了烟草工业发展的必然趋势和研究重点。而烟叶中的木质素是烟焦油中稠环芳烃类、芳香胺等有害物质的主要来源。研究表明，木质素的热裂解产物主要含有甲氧基、羟基和烷基的苯酚类物质（木质素快速热裂解试验研究. 2005, 39 (5): 710-714）。卷烟在吸燃的过程中，烟草中的木质素完全有可能会裂解产生具有促癌作用的各种酚类物质。研究烟草木质素在卷烟吸燃条件下的热裂解机理可以对于卷烟的降焦减害提供新的思路。而研究烟草木质素的热裂解之前，必须从烟草中分离结构变化较小的木质素。

从植物中分离木质素的方法有很多，传统的分离烟叶木质素的方法是采用硫酸法和洗涤剂法（如《烟草及烟草制品中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸洗木质素的测定-洗涤剂法》），都是将植物原料中的碳水化合物水解，而木质素作为不溶物分离得到，然而，在浓硫酸的作用下，木质素会缩合降解，结构发生较大的变化。有机溶剂法是利用有机溶剂将烟草中的木质素溶解而实现将木质素的分离目的，而烟草中的木质素含量很少，有机杂质多，所以机溶剂法分离烟草木质素存在收率低和有机杂质含量多等缺陷。

纤维素酶解法分离木质素是近年来发展的一种新的分离木质素方法，利用纤维素酶将烟叶中的纤维素和半纤维素酶水解成水溶性单糖，从而分离提取木质素。酶解法具有分离条件温和、木质素结构改变较小等优点，为木质素的结构研究提供很好的原料。Wu S.和Argyropolos D.S.等采用酶解的方法分离杨木木质素，结果表明这种方法得到的酶解木质素和磨木木质素没有显著的区别，结构变化小 (Journal of pulp and paper science, 2003, 29(7): 235-240)。

但是，由于烟叶中的木质素含量较低，而果胶、蛋白质、淀粉、油脂等有机质的含量较高，纤维素和木质素的紧密结合，以及半纤维素的对纤维素的包裹作用，使得纤维素酶解法分离木质素存在酶解效率低的问题，从而导致残留少量纤维素杂质。因此提高纤维素酶解效率成为了该方法的关键。

    近几年也有不少学者通过研究不同方法来强化木质纤维素的酶解效率（Curr Opin Biotechnol，2009，20:339-347）。但现有的预处理方法均存在各种不足。例如：蒸汽爆破、稀酸处理和碱处理。Nlewem K.C.等研究了NaOH（0.5～10％，90℃，1h），稀硫酸（0.5～6.0％，121℃，1h）和热水（100℃，1h）三种预处理对酶水解效率的影响。实验结果表明采用NaOH处理后，柳枝稷的葡萄糖产生率比其他两种预处理方法高，但是木质素的剩余率只有1/3左右，所以大部分的木质素在这个过程中发生了降解。（Holzforschung，1975，29(5): 153-159）。也有相关的专利报导利用离子液体或者超声辅助提高木质纤维素的酶解糖化效率（CN102154412A，CN101979642A ，CN102533907A）。由于上述方法都是基于提高糖的转化率为目的，而忽略了木质素在预处理过程中的结构变化和木质素损失导致收率低等问题。另外，有机溶剂也常用于强化酶解提取木质素，如丙酮（Journal of pulp and paper science，2003，29(7): 235-240）和苯/甲苯－乙醇/乙醚的混合溶剂（Industrial Crops Products.，2010，32: 551-559），上述有机溶剂预处理方法不但耗时、危险，且对烟叶的预处理效果也有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有烟叶木质素提取的技术不足，提供一种强化酶解法提取烟叶木质素的方法，能有效提高烟叶的酶解效率，获得纯度高、结构变化小的烟叶木质素，并减少木质素的损失，操作简单安全。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种强化酶解法提取烟叶木质素的方法，包括以下步骤：

S1.将烟叶粉分散到氢氧化锂与尿素的混合溶液中，恒温搅拌后进行固液分离，得固体A；

S2.将S1分离所得固体A分散于酶解缓冲溶液中，加入纤维素酶，酶解反应后进行固液分离，得到粗木质素；

S3.将S2得到的粗木质素分散在酸性二氧六环水溶液中提纯，过滤，洗涤，干燥，得到烟叶木质素；

S1所述混合溶液，按氢氧化锂、尿素和水的总质量为100%计，氢氧化锂的含量为6～8%，尿素的含量为2～5%，余量为水；