[发明专利]一种离子液体-复合酶共降解木质素制备抗氧化剂的方法

说明书

本发明公开了一种离子液体‑复合酶共降解木质素制备抗氧化剂的方法，属于精细化学品技术领域。先在一定温度下以离子液体/水混合溶液处理木质素，通过降低分子聚合力实现对木质素的部分解聚，释放更多酶降解位点，再加入复合酶降解木质素，以提高其抗氧化活性。整个处理过程能耗低，条件温和，操作简易，不产生有害物质。降解后的木质素抗氧化活性显著提升，优于抗氧化剂BHT，因此有望替代合成抗氧化剂应用于护肤品和高分子材料中。本发明的实施可有效推动木质素在天然抗氧化剂领域的发展，提高其利用率和附加值，增加经济效益。

技术领域

本发明属于精细化学品技术领域，具体涉及一种离子液体-复合酶共降解木质素制备抗氧化剂的方法。

背景技术

活性自由基既会导致机体损伤和细胞衰老等人类生存问题，同时也是大部分高分子材料老化的主要诱因，需要及时清除。为减少自由基对人体和材料的伤害，抗氧化剂已广泛应用于化妆护肤品和各类功能材料中。研究证实，包括丁基羟基甲苯(BHT)、丁基羟基茴香醚(BHA)等在内的合成类抗氧化剂对人体酶系统有毒害作用，且小分子抗氧化剂在材料中使用时易从聚合物基体中迁移至表面，从而导致环境污染。与合成类抗氧化剂相比，天然抗氧化剂具有绿色、无污染、安全性高、可生物降解等优点，日益受到人们的青睐。

木质素是植物中含量仅次于纤维素的第二大可再生组分，储量丰富，其结构中的酚羟基能够有效清除自由基，因此木质素具有一定的抗氧化活性。但木质素分子量较大、极易团聚，其抗氧化性能还难以超越合成抗氧化剂，阻碍了其在工业上的规模化应用。从结构上看，木质素是由对羟苯基(H)、愈创木基(G)和紫丁香基(S)三种苯丙烷单元通过碳碳键或碳氧键无序连接而成的高分子聚合物。而木质素降解则是利用一定的方法断裂木质素结构中的连接键，生成一些低分子量的木质素结构碎片，该过程中木质素酚羟基含量会增加，从而抗氧活性得到提高。

离子液体是一种溶解性强、可重复利用的新型绿色溶剂，对木质素具有很好的溶解效果和解聚作用，同时辅以高温、高压或加入酸催化剂，便可实现木质素降解，但在转化应用中却容易出现反应条件苛刻、成本过高、催化剂回收困难等现实问题。生物酶解则是利用自然界中的纤维素酶、木质素降解酶等酶系实现对木质素连接键的裂解作用，具有无污染、条件温和等优点。因此，将离子液体与生物酶解技术相结合开发的复合催化体系对于降解转化木质素、提高其应用价值具有重要意义。

发明内容

针对离子液体降解木质素时反应条件复杂苛刻，酶降解木质素的条件温和但降解效率低的问题，本发明提供了一种离子液体-复合酶共降解木质素制备抗氧化剂的方法，旨在充分结合两种木质素降解技术的优势，在降低降解难度的同时优化降解效率。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种离子液体-复合酶共降解木质素制备抗氧化剂的方法，包括以下步骤：

步骤1，将提纯碱木质素溶于离子液体/水混合溶剂中配制碱木质素浓度为3～5wt％的反应液，100～130℃温度下搅拌2小时；冷却至室温后用柠檬酸钠缓冲液调节反应液pH值至6.0，再加入复合酶进行反应，得到木质素降解液；

步骤2，将木质素降解液置于沸水浴中10～20分钟，加入稀酸调节木质素降解液pH值至1.0～2.0，析出沉淀；静置过夜，过滤沉淀，滤液经减压蒸馏分离水和离子液体，离子液体回收后重复利用，滤饼经洗涤、冷冻干燥后磨粉，即得抗氧化剂。

进一步，所述提纯碱木质素为麦草碱木质素、松木碱木质素、竹浆碱木质素和木浆碱木质素中的任意一种。

进一步，所述离子液体/水混合溶剂中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([Bmim]OAc)，1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Bmim]OAc)中的任意一种。

进一步，所述加入复合酶进行反应是在恒温摇床中反应10～30小时。

进一步，所述恒温摇床的温度设定为40～50℃，转速为200～300rpm。