[发明专利]一种催化生产低聚木糖的方法

说明书

本发明涉及生物质精细化学品与应用领域，具体公开了一种催化生产低聚木糖的方法。所述方法以Mg²⁺和/或Fe²⁺溶液作为催化剂，将含木聚糖的生物质原料直接降解。本发明的方法成本低，绿色环保，副产物少，收率高，可提高甘蔗渣利用价值，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及生物质精细化学品与应用领域。具体地说，涉及一种催化生产低聚木糖的方法。

背景技术

随着人们对食物、材料和能源需求量日益增加，以及环境恶化和能源短缺等问题使得全球研究工作者开发并利用可再生资源迫在眉睫。目前，木质纤维原料被认为是地球上最具有吸引力的可再生资源。甘蔗渣作为制糖工业生产的废弃物，大多数被丢弃或者直接焚烧产热，并没有充分的发挥其利用价值。加强对其合理利用，不仅可以减少环境问题，还可以提高资源利用价值，对整合资源利用和解决环境问题具有实际意义。

从木质纤维原料中可制备得到低聚木糖。低聚木糖被认为是最有效的益生元之一，由2-9个木糖分子通过β-(1,4)糖苷键连接而成。低聚木糖，尤其木二糖和木三糖能够有效的促进双歧杆菌的生长，提高人体免疫力和胃肠对钙的吸收能力，降低结肠癌的风险和胆固醇水平。低聚木糖的生产方法主要有酶解法、化学法(稀酸水解或自动水解)或者这两种方法的结合。木聚糖的酶解法是目前生产低聚木糖最为重要的技术之一，但是木聚糖在酶解前需要从木质纤维原料中提取出来，酶解过程需要的条件十分苛刻，且酶的成本较高，酶解生产低聚木糖需要周期长，因此限制了该方法在商业规模上的应用。使用硫酸或盐酸等无机酸生产低聚木糖会造成设备严重腐蚀，同时会有大量的碳水化合物降解为糠醛、5-羟甲基糠醛或甲酸等化合物，不利于后期低聚木糖的分离和纯化。综上所述，现有低聚木糖的生产方法仍然存在着成本高、对设备要求高、生产周期长、副产物较多等问题，因此亟待开发工业化规模的新型生产方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种方法成本低，绿色环保，副产物少，收率高，适于工业化生产的催化生产低聚木糖的方法。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：

一种催化生产低聚木糖的方法，以Mg²⁺和/或Fe²⁺溶液作为催化剂，使含木聚糖的生物质原料直接水解。

在本发明的方法中，将所述生物质原料与浓度为0.08-0.12M的MgCl₂溶液以料液比1:5-15混合，在175-185℃下反应10min。

在本发明的方法中，将所述生物质原料与浓度为0.1M的MgCl₂溶液以料液比1:10混合，在180℃下反应10min。

在本发明的方法中，将所述生物质原料与浓度为0.05-0.1M的FeCl₂溶液以料液比1:5-15混合，在135-145℃下反应30min。

在本发明的方法中，将所述生物质原料与浓度为0.05M的FeCl₂溶液以料液比1:10混合，在140℃下反应30min。

在本发明的方法中，将所述生物质原料与浓度为0.1M的FeCl₂溶液以料液比1:10混合，在140℃下反应30min。

在本发明的方法中，将含有FeCl₂和MgCl₂的混合溶液与所述生物质原料以料液比1:5-15混合，在135-145℃下反应10min，再在120-130℃下反应15min，所述混合溶液中FeCl₂的浓度为0.04-0.06M、MgCl₂的浓度为0.04-0.06M。