[发明专利]一种小麦秸秆半纤维素的应用

说明书

本发明提供了一种以天然木质纤维素生物质为原料，提纯半纤维素及制备木糖的方法，该方法包括：1）以天然木质纤维素为原料；2）以多种碱性试剂溶解天然木质纤维素及降解部分木质素；3）以真菌生物细胞分泌胞外酶（木质素降解酶）为主要酶制剂降解木质素组分；4）以特定半纤维素降解酶（木聚糖酶）为酶制剂溶解天然木质纤维素中的半纤维素组分，分离后获得木糖等混合溶液组分。利用该方法能够实现小麦秸秆中各组分高效利用，工艺流程简单绿色环保、经济节能，所制备的木糖经进一步提纯分离，使其在生活及化工领域得到深层次利用。

技术领域

本发明涉及生物质固体废弃物的资源化利用，具体涉及一种酶处理木质纤维素提半纤维素糖化研究方法。

背景技术

目前为止，小麦全世界年产量约七亿吨，其剩余秸秆被直接燃烧或粉碎还田，既造成环境污染，又浪费有机原料资源。小麦秸秆的主要化学成分有纤维素、半纤维素、木质素、粗蛋白、小分子碳水化合物等。

半纤维素是小麦秸秆中的主要化学组分之一。半纤维素总量占秸秆纤维中的 1/4～1/3，虽然半纤维素含量占总比重含量高，但是因其结构的复杂性限制了其工业中应用。由于半纤维素是一种可再生资源，如何将秸秆中的半纤维素“变废为宝”，再利用制作食品甜味剂，也是减轻环境压力的有效途径。采用微生物技术将小麦生物质中木质纤维素变废为宝，转化为生物化学品、纤维质材料等高附加值产品近年来受到广泛关注。

木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素通过共价和非共价键连接形成，其结构致密，不易降解。碱预处理、酶法水解是一种木质纤维素由微生物转化的技术。通过碱预处理破坏木质纤维素的致密结构和各组分之间紧密连接的共价键及非共价键，可提高后续酶解过程中木质素、半纤维素和纤维素的转化效率。

然而，高浓度碱预处理的能耗高，并且会产生大量的废液难将其分离，其有机物浓度含量高，对环境污染危害大，不利于产业化的应用。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种小麦秸秆中的利用方法，小麦秸秆分离出的半纤维素直接制取多糖。

本发明为实现上述目的，提供小麦秸秆半纤维素的应用，用于制备多糖。

本发明为实现上述目的，提供小麦秸秆制取多糖的方法，包括下列步骤：

（1）秸秆预处理：将秸秆除杂洗净晒干后剪段，得到秸秆段；将秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸馏水，然后加入混合碱液进行碱化反应，反应后降至室温，固液分离，得到固体物质A。

（2）降解木质素：培养木质素降解菌制取粗酶液，将固体物质A与粗酶液充分混合，放入蒸煮锅中，加入蒸馏水，进行脱木质素处理，固液分离，得到固体物质B。固体物质B是半纤维素与纤维素的混合物质。不经过进一步分离，直接通过半纤维素酶降解产木糖。

（3）半纤维素改性利用：将固体物质B与木聚糖酶液充分混合，放入蒸煮锅中，加入蒸馏水，进行半纤维素糖化分解，固液分离，留取液体组分，烘干，得到木糖。

步骤（3）所述的固液分离为过滤。半纤维素是通过水解反应脱离纤维素变成多糖溶解于水中的。过滤会得到半纤维素降解产生的木糖溶液。

所述步骤（1）中，秸秆段约3~4 cm；所用混合碱液为NaOH、泡花碱、RO(CH2CH2O)nH、H2O2的混合液。其中，NaOH质量浓度5~7%，泡花碱质量浓度0.4~0.5%，RO(CH2CH2O)nH的质量浓度为30~40%，H2O2的质量浓度为25~30%，混合碱液中NaOH、泡花碱、RO(CH2CH2O)nH、H2O2按照50：20：2：25配比，体积比。

，通常R=C8~C10的直连或支链烷烃、烯烃或炔烃，n=4~8，为一种非离子表面活性剂。

所述步骤（1）中，秸秆与蒸馏水质量比为1：20~30。