[发明专利]生物聚合物、生产生物聚合物的方法、生产纸的方法、生产纤维素的方法、生物聚合物的用途和产品

说明书

本发明涉及生物聚合物的生产，所述生物聚合物在造纸法中可作为添加剂应用，旨在改善其在生产纤维素的方法中的物理和机械特性，促进其干燥过程，同时当被加工时赋予和以上对纸生产所提到的相同特性。本发明还涉及生产所述生物聚合物的方法、造纸法、生产纤维素的方法、所述生物聚合物的用途和包含所述生物聚合物的产品。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年12月30日提交的巴西专利申请第BR102015033005-7号的权益，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及生物聚合物的生产，所述生物聚合物在造纸法中可作为添加剂应用，旨在改善其在生产纤维素的方法中的物理和机械特性，促进其干燥过程，同时当被加工时赋予和以上对纸生产所提到的相同特性。

本发明还涉及生产所述生物聚合物的方法、造纸法、生产纤维素的方法、所述生物聚合物的用途和包含所述生物聚合物的产品。

现有技术描述

通常，植物细胞最外层的组成部分称为细胞壁。由多层纤维素微原纤维组成，可分为3个部分：初生壁、胞间层和次生壁。

所述微原纤维嵌入由半纤维素和木质素组成的基质中，使得半纤维素具有涂覆纤维素的功能，而木质素负责通过此涂层，用很少的共价键将其连接。

细胞壁中存在的另一种组分，即果胶成分，由富含D-半乳糖醛酸的异源、分支、高度水合多糖组成，D-半乳糖醛酸具有作为其两个基本组成部分的同型半乳糖醛酸聚糖(homogalacturonan)和鼠李半乳糖醛酸聚糖(ramnogalacturonan)。

所述果胶成分具有下述功能：赋予壁多孔性，提供调节壁pH和离子平衡的带电表面，调节中间层的细胞间粘附，以及用作提醒植物细胞共生生物、病原体和昆虫的存在的分子。

最后，细胞壁的主要组成部分是纤维素，即一种多糖，是自然界中最丰富的有机分子。

纤维素由附着在β型(1-4)糖苷键上的葡萄糖单元形成，形成高分子量聚合物(300,000至500,000g.mol^-1)。

此外，其环状末端单元可以打开形成还原性醛基，称为还原性末端，其在碱性条件下容易降解。

纤维素纤维的物理结构是造成其特性和非均相反应的原因。这是由于存在无定形和结晶区域，其中化学试剂的可及性通常不同，产生非均相反应产物。

另一个重要的事实是尽管有极性，但可用于与水相互作用的羟基部分限于使纤维素不溶于这种介质的点。

半纤维素或聚糖是非均质物质，其聚合度在80和200之间变化(摩尔质量介于25,000和35,000g mol^-1之间)。

与纤维素不同，半纤维素具有主要包括戊糖(β-D-木糖、β-L-阿拉伯糖)、己糖(β-D-葡萄糖、β-D-甘露糖、β-D-半乳糖)的单糖和糖醛酸的随机组合。

在这个意义上，可以在不同植物来源中发现的半纤维素的量为，例如：甘蔗渣25-34％；小麦壳25-38％；玉米壳约40％；稻米12-30％；高粱33-44％；和大麦28-38％。

除了纤维素和半纤维素外，植物来源还含有其它多糖，如果胶和淀粉。

淀粉是主要的能量储备多糖。它由两部分组成：直链淀粉和支链淀粉，两者都具有高分子量，尤其是支链淀粉，其重量比纤维素更高。

正如纤维素一样，直链淀粉由葡萄糖单体组成，然而在纤维素上，这些通过β(1-4)键连接，而在淀粉中通过α(1-4)键连接。

支链淀粉，是淀粉的另一种组分，除α(1-4)键外，还具有α(1-6)键并且支化。