[发明专利]一种大米草分级分离方法

说明书

本发明公开了一种大米草分级分离方法。该方法以稀碱、过氧化氢，膜分离设备以三级分离方法将大米草纤维素、半纤维素、木质素分离出来，并采用生物酶解方法对半纤维素进行水解，获得高附加值低聚木糖。本发明的方法设备要求简单，木质纤维素类生物质分离效率高，清洁环境，工艺简洁，成本节约，附加值高，适合工业化生产应用，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于生物质资源开发技术领域，具体涉及一种大米草分级分离方法。

背景技术

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的生物质资源，包括木材（如桉木、榉木、杨木等）和农林废弃物（如玉米杆、小麦秆、高粱杆等），具有来源广泛、普遍性和易取性等特点。然而，据估算，全球每年可产生约10000 亿吨木质生物质资源，但其中89%尚未被充分利用，主要原因之一就是不能有效地将木质纤维素类生物质中的各组分分离出来，造成了资源的浪费，所以生物质组分分离已成为国内外生物质资源研究领域的重点。木质纤维素类生物质由多种组分组成，主要包括纤维素、半纤维和木质素等，应用范围非常广泛。但是，由于木质纤维素类生物质结构紧密复杂，且具有很强的生物抗降解能力，因此分离难度较大，这一直是制约其发展的技术瓶颈。近年来，国内外众多学者为攻克这一难题进行了大量研究，传统的分离方式有酸处理、碱处理和离子液体处理等。

大米草中含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素等成分。传统上的天然纤维素原料处理多是针对纤维素的利用而言的，木质素和半纤维素的价值尚未充分的利用，造成了很大的资源浪费和环境污染。纤维素、半纤维素和木质素本身均是具有复杂空间结构的高分子化合物，在天然纤维素原料中，它们聚合为一个整体，形成复杂的超分子化合物。其中，木质素大部分存在于胞间层中，和半纤维素形成牢固结合层，对纤维素形成覆盖保护作用。因此，要想充分利用这三种主要成分，就必须将三种组分分离开来。纤维素是由D-葡萄糖基以β-1,4糖苷键连接而成的均一聚糖，其主要水解产物为纤维二糖和葡萄糖。与纤维素不同的是，半纤维素结构较为复杂，为非均一聚糖。而且不同来源的生物质，半纤维素组成差异巨大，组成半纤维素的主要糖基有：D-葡萄糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-半乳糖、L-鼠李糖、4-O-甲基葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸。研究表明，半纤维素在木质纤维素水解过程中起着重要角色。半纤维素是以木糖为主的杂多糖，可以用来生产功能性食品低聚木糖，仅低聚木糖的国际市场需求量就达10万吨以上。低聚木糖又称木寡糖，是由2-7个木糖分子以β-1,4糖苷键结合而成的功能性聚合糖，可以选择性地促进肠道双歧杆菌的增殖活性。其促双歧因子增殖的功能是其它聚合糖类的10-20倍。因此，木质纤维素生物质组分分离后的综合利用具有广阔的市场前景。