[发明专利]一种木质素饲料添加剂及其制备方法和应用

说明书

一种木质素饲料添加剂及其制备方法和应用，按比例，把1 g木质素悬浮于10‑50 mL熔盐水合物中，加入50～500μL的无机酸，在90～150℃下，搅拌反应0.5～5 h；反应液冷却后，水洗、干燥得到改性木质素；再将改性木质素，溶于5 mL无水有机溶剂中，加入胍基盐酸盐及三乙胺，80℃下搅拌反应6～12 h，水洗，干燥得到木质素饲料添加剂。通过对抑菌研究表明：经解聚以及胍改性后，改性木质素的抑菌能力显著增强，研究表明：对大肠杆菌（ATCC 25922）和金黄色葡萄球菌（ATCC 6538）的抑制率高达97%。因此，木质素饲料添加剂在饲料添加剂方面具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于木质素处理技术及应用领域，具体涉及一种木质素饲料添加剂及其制备方法 和在抑菌中的应用。

背景技术

在养殖行业，应该坚持“养大于防，防大于治”的观念。随着科学技术的进步，人们发 现规模化畜禽养殖中，滥用抗生素不仅造成畜禽体内残留和蓄积毒素、致病菌产生耐药性、 动物免疫力下降，甚至严重威胁人类健康，寻求绿色无害的饲料添加剂迫在眉睫。实践证明 植物多酚不易出现有害残留和毒副作用。因此，植物多酚作为饲料添加剂，不仅能改善动物 生产性能和预防疾病，还是一类纯天然、无污染、无残留、无耐药性的抗生素替代物，是未 来饲料行业发展的必然趋势。

木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状酚类高分子聚合物，它广泛存在于高等植 物细胞中，是针叶树类、阔叶树类和草类植物的基本化学组成之一。在植物体内木质素与纤 维素、半纤维素等一起构成超分子体系，木质素作为纤维素的粘合剂，以增强植物体的机械 强度。木质素是自然界中仅次于纤维素的第二大可再生资源，据估测，全球每年可产生约 6×10¹⁴吨。但由于木质素的分子结构复杂，活性位点如羟基含量较低，导致反应活性低，难 以被利用[夏成龙，许玉芝，刘晓欢，王春鹏.林产化学与工业，2016,36(2),57-63.]。目前， 木质素大部分被用作燃料烧掉，只有少量被用于酚醛树脂、聚氨酯和橡胶[Kosikova B, Gregorova A.Journal of Applied Polymer Science,2005,97(3),924-929.]等树脂与材料的制备 中。木质素是一种含有多酚的天然高聚物，具有抑菌、抗癌、抗病毒、抗氧化等性能。因此， 将可再生的木质素用于饲料添加剂，不仅促进了木质的素资源化利用，减少环境污染，而且 可提高了资源利用的可持续性。

但木质素饲料添加剂的利用存在一些局限：首先，其结构复杂性、不均一性以及多分散 性，使其利用率低，而且性能不稳定，更重要的是动物不易消化吸收；另外，木质素中游离 酚-OH基团的数量较少，其中大部分被甲氧和邻位基团“封闭”导致其性能相对较低。因此， 木质素解聚，降低木质素的分子量和多分散性，提高游离羟基的含量，成为木质素的高效利 用的必要前体基础。但大多解聚过程都伴随折木质素的再聚合或缩合反应，反而增加了木质 素的结构复杂性和不均一性。酸性溴化锂三水合物常用于纤维素和半纤维素的溶解溶胀，我 们研究发现其也可以使木质素有效解聚且较少发生缩聚；更重要的是，通过调控反应条件可 有效调控木质素的解聚或脱甲基化。反应过程中，木质素各结构单元(β-O-4，α-O-4，β- β，β-5)的醚键都可有效解聚。另外，胍类基团被广泛用于抑菌材料，因此，本发明通过 木质素的定向解聚及胍类结构改性使木质素活性进一步增强；并通过活性研究筛选出一些列 的高活性木质素基功能材料，以期为木质素的高附加利用提供一定的理论基础。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种木质素饲料添加剂及其制备方法和应用，通过熔盐解 聚或脱甲基化木质素，使木质素分布更加均匀，性能更稳定，并提高了其反应活性；另外， 通过缩合反应引入胍基结构，进一步增强其反应活性。研究表明，在抑菌的应用中，抑菌性 能显著提高，从而为木质素的高附加值利用提供了理论依据。