[发明专利]微波辅助处理酶解塔拉剩余物生产低聚可溶纤维素的方法

说明书

所属技术领域：

本发明涉及生物质纤维废渣资源化利用领域，涉及一种对塔拉生产没食子酸剩余物(塔 拉废渣)酶解生产低聚可溶纤维素的新方法。

背景技术：

塔拉(Caesalpiniaspiosa)又称刺云实、蓝苏木，属苏木科云实属，主要分布于南美洲西 北部的秘鲁、厄瓜多尔、哥伦比亚等国家，为灌木或小乔木，一般3～5m，在湿润、肥沃和 光照充足的地方，可长到8～10m；有10个变种；根系发达，主根明显；雌雄同花，自花授 粉；果荚呈扁平状，成熟时红棕色，一般长8～15cm，宽1.5～2.1cm，内有种子2～10粒；种子 千粒重306.8g；实生树3a即可开花结果，盛果期10a，高产树每株可结荚100～400kg。塔拉 正常生长的自然地理条件是，海拔400～3000m，年平均气温8～27℃，适应性很强。

我国于90年代初首次从南美洲引种并栽培成功，目前已形成一定规模，种植面积已超 过100hm²。塔拉粉含水8～12％，总抽出物75～80％，不溶物3～5％，单宁47～55％，非单宁 19～27％。

塔拉果荚经粉碎后，提取再经浓缩干燥即可得到单宁。倍酸又名五倍子酸、没食子酸， 作为一种有机化工原料，可用于药品、食品添加剂、染料、涂料、墨水等的制造。我国以及 日本、法国、秘鲁等国都开展了用塔拉单宁制造倍酸的方法研究。

1980年日本Dainippon制药股份有限公司在含有塔拉单宁的培养基上培养黄青霉，在 37～50℃条件下可制备没食子酸。1984年法国Deschamps和Pourrat等用生物技术水解塔拉单宁 生产没食子酸的可行性研究，并确认克雷伯氏菌属的Pneumonia、棒状杆菌属和黑曲霉的菌株， 可使纯塔拉单宁或从塔拉荚果粉中萃取的原液在几个小时内分解，其没食子酸产率可达 30～50％。我国的邓厚璋等人成功地开发出黑曲霉水解塔拉生产倍酸的工艺。1988年秘鲁 Reategui等报道了生产没食子酸的两种方法：一种为酸水解，即用1～4mol/L的硫酸在100℃ 对塔拉萃取物水解1.5～4.0h，可获纯度95.64％、产率11.40％的没食子酸，我国也有一些厂家 采用酸水解法生产没食子酸，其产品约占塔拉粉的23％；另一种方法为碱水解，即用氢氧化 钠水解单宁1h，然后加盐酸中和，可生产纯度为98.60％、产率为19.27％的没食子酸。1995年 我国的陈笳鸿报道了塔拉粉直接用碱水解制备没食子酸的工艺流程，其最佳条件为：料液比 1:25，回流反应1h，产率可达33％。该工艺产率高，过程简便，投资少，已成功地应用于工业 生产。1991年我国的肖乾勇在专利说明书中，介绍了在100～110℃条件下，经碱水解塔拉粉1～2 h生产没食子酸的方法。

各种水溶性纤维素均可用作颜料与填料的胶黏剂、增稠剂或稳定剂等，相关的行业有油 墨、纺织印花等。在陶瓷工业中，羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素 可用作胶黏剂、彩色上釉配合剂等。在制药与食品工业和农业中，甲基纤维素、羟乙基纤维 素、羧甲基纤维素也是有用的胶黏剂、胶囊剂以及植物种子粘接保护剂。在纺织业中，乙二 醛适当改性的羧甲基纤维素可用作无纺布的胶黏剂，在淀粉上浆剂中添加少量可增大其黏度， 改善洗脱性，从而有利于环保。在冶金工业中，羧甲基纤维素作为铸模型芯胶黏剂，具有用 量少、干燥温度低、热强度好、分解温度低等优点。因此水溶性纤维素具有广泛的应用领域。

工业生产过程中所产生的纤维素类废弃物是一种良好的纤维素生物质资源。我国森林资 源匮乏，随着人们环保意识的增强，将工业生产所产生的纤维素类废弃物通过生物法转化为 水溶性纤维素，不仅可以拓展制备水溶性纤维素原料种类，而且可在很大程度上减轻工业废 弃物对生态环境造成的污染，具有重要的经济和生态意义。

利用塔拉废渣原料生产水溶性纤维素的关键，是纤维素水解过程。纤维素是植物细胞壁 中最主要的成分，是由8000～12000个β-D-吡喃葡萄糖单体以β-1,4-糖苷键连接而成的线性 长链大分子，其葡萄糖亚基排列紧密。同时，存在分子间排列不整齐的无定形区域。纤维素 通常被半纤维素和木质素包围，形成更难分解的复合物。因此，通常纤维素不溶于水，难以 水解。