[发明专利]一种低共融溶剂复合碱法提取生物质中半纤维素的方法

说明书

本发明提供了一种低共融溶剂复合碱法提取生物质中半纤维素的方法，所述方法包括以下步骤，(1)将生物质粉碎，烘干；(2)采用氯化胆碱和有机酸制备低共融溶剂；(3)将低共融溶剂和生物质粉末混合，搅拌；(4)将反应完全后的混合液体抽滤，将滤渣和滤液分开存放备用；(5)向滤液中加入离子水并静置一段时间后在4200rpm下离心20min，所得沉降物质在105℃烘至恒重，自然冷却得到粗木质素；(6)将滤渣采用去离子水洗涤至中性，用碱液浸提、过滤，调节至中性，加入乙醇静置一段时间后离心，所得沉降物质在105℃烘至恒重，自然冷却得到半纤维素，本发明低共融碱浸提木质素收率比现有技术高7‑42个百分点，半木质素回收率大于等于78％，纯度大于等于85％。

技术领域

本发明涉及生物化工技术领域，具体涉及一种低共融溶剂复合碱法提取生物质中半纤维素的方法。

背景技术

半木质素是与纤维素，尤其是木质素紧密连接的一类非纤维素共聚糖。半木质素化学结构复杂，不仅有长短不一的主链，还有结构不同的侧链以及各种构象。此外，半木质素组成的糖基多种多样，既包括五碳糖如木糖、阿拉伯糖，又包括六碳糖如鼠李糖、半乳糖、甘露糖和葡萄糖等。结构的复杂和组成的多样性，使半木质素在众多领域有着广泛的应用。在食品工业中，半木质素可作为食品粘合剂，增稠剂，稳定剂和水凝剂；在医药行业，半木质素可以作为镇静剂，胆固醇抑制剂，改性的木聚糖可以抗凝血；在造纸行业中，木聚糖还是很好的添加剂，可以增强抗撕拉强度。

半木质素的提取方法一般可分为直接法和间接法，直接法是利用碱液或有机溶剂直接对生物质进行浸提，将半木质素溶出，但是该法能耗高而且废水多、难处理，提取的半木质素通常含有一定的木质素。间接法是先将木质素处理掉，获得全木质素再利用不同方法进行半木质素的提取。CN105111332A专利中先用亚氯酸钠处理小麦秸秆，破坏木质素结构，提升半木质素的质量，最后利用碱法进行半木质素的提取。但是亚氯酸钠在反应过程中会释放氯气，对人体、环境都有害处，而且破坏了木质素，降低了生物质利用的经济效益。CN102603927A 专利则是利用高沸醇蒸煮和乙醇沉降提取半木质素，再利用盐酸调节 pH得到木质素，但是木质素得率很低，最高收率仅10.8％，并没有将木质素很好的回收。

发明内容

为了解决现有半纤维素提取效率较低、能耗大、产品纯度低、半纤维素结构破坏率高的问题，本发明提出一种低共融溶剂复合碱法提取生物质中半纤维素的方法，先脱除木素并，再提取半木质素，既避免了碱液对于木质素的部分提取，也保护了半木质素的基本结构。低共融碱浸提木质素收率比现有技术高7-42个百分点，半木质素回收率大于等于78％，纯度大于等于85％。

为了解决上述技术问题，本发明采用一种低共融溶剂复合碱法提取生物质中半纤维素的方法，所述方法包括以下步骤，

(1)将生物质粉碎过20-100目筛，然后烘干；

(2)采用氯化胆碱为氢键为受体，有机酸作为氢键供体常温下混合均匀制备低共融溶剂；

(3)将步骤(2)制备的低共融溶剂和步骤(1)制备的生物质粉末按低共融溶剂体积和生物质粉末重量比为1g:5ml-1g:10ml混合，搅拌，搅拌时间为6-12小时，混合温度为60-100℃；

(4)将步骤(3)反应完全后的混合液体抽滤，将滤渣和滤液分开存放备用；

(5)向步骤(4)所得的滤液中加入离子水并静置一段时间后在 4200rpm下离心20min，所得沉降物质在105℃烘至恒重，自然冷却得到粗木质素；

(6)将步骤(4)中的滤渣采用去离子水洗涤至中性，用碱液浸提、过滤，所得滤液用冰醋酸调节至中性，加入乙醇静置一段时间后在4200rpm离心20min，所得沉降物质在105℃烘至恒重，自然冷却得到半纤维素。

优选地，上述步骤(1)中的生物质为农作物秸秆、草本植物、木材、果壳或者果核中的一种。