[发明专利]一种快速分离提取半纤维素的方法

说明书

本发明提供了一种快速分离提取半纤维素的方法，包括如下步骤：(1)脱脂原料的制备：用苯与乙醇或甲苯与乙醇的混合溶剂对植物纤维原料进行抽提脱脂得到脱脂原料；(2)半纤维素的提取分离：将质量分数3～10％的碱溶液加入到脱脂原料中，室温下在超声反应器中超声处理20～60min后停止超声处理，继续进行搅拌反应，得到半纤维素提取液，分离，所得滤液用酸调节pH至5.5～7.0，然后用乙醇溶液进行沉淀，分离得到半纤维素沉淀；(3)半纤维素的纯化：将半纤维素沉淀溶于水中透析，干燥得到半纤维素。本发明的有益效果是工艺简单，操作方便，分离耗时短，分离效果好。

技术领域

本发明属于农林生物质资源综合利用领域，尤其是涉及一种快速分离提取半纤维素的方法。

背景技术

我国农林生物质资源丰富，随着环境污染和能源危机的日益凸显，以农林生物质转化的能源、材料及化学品已经成为研究热点。农林生物质细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。目前对农林生物质的利用多为直接转化(即无须对生物质组分进行分离)，使得生物质转化长期处于单一组分的利用状态，如传统的制浆造纸工业主要利用纤维素，大部分木质素和半纤维素经浓缩后燃烧，然而半纤维素的燃烧值低，造成资源的极大浪费和环境的严重污染。因此，将农林生物质各组分进行先分离再高值化转化，以实现生物质全组分转化，可获得资源的最大化利用。

半纤维素是由多种糖基组成的不均一复合聚糖，其含量约占农林生物质总量的三分之一，可广泛用于化学、造纸、食品、制药等工业生产中，如生产表面活性剂、纸张添加剂、食品胶、增稠剂、功能性低聚糖等。然而，半纤维素结构的复杂多样限制了其应用。半纤维素的生物起源不同，结构不同，不同种类生物质如阔叶木、针叶木和禾本科植物半纤维素的结构不同，半纤维素的含量及组分不同。半纤维素通过氢键和范德华力紧密地与纤维素微纤丝交联，通过酚酸等与木质素形成碳水化合物复合体，同时与蛋白质也存在连接，在细胞壁基质中形成三维网络结构，这种网络结构严重制约着半纤维素从细胞壁中的完整分离。

半纤维素的分离方法有碱液抽提法、碱性过氧化氢抽提法、有机溶剂抽提法、水热法、蒸汽爆破法、机械化学抽提法等。其中，碱溶液具有溶胀纤维素，使纤维素与半纤维素间氢键发生断裂并破坏半纤维素与木质素化学键的作用，从而使半纤维素从细胞壁中溶解出来，因此，碱液抽提法分离最为常用。通常以碱液抽提法从农林生物质中分离半纤维素多采用两步法或多步法，即先进行木质素的脱除以制备综纤维素，随后以碱液从综纤维素中抽提半纤维素，该方法抽提时间较长。随着研究的深入，在碱法分离半纤维素过程中辅以超声波处理，抽提时间缩短，然而传统的超声波辅助碱液抽提方法中，超声波辅助处理伴随整个分离过程，致使分离所得半纤维素分子量较低，一定程度上限制了半纤维素的进一步转化。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种快速分离提取半纤维素的方法，以解决半纤维素分离效率低，工艺复杂，分离耗时长，分离后的半纤维素分子量不大等技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种快速分离提取半纤维素的方法，包括如下步骤：

(1)脱脂原料的制备：用苯与乙醇或甲苯与乙醇的混合溶剂对植物纤维原料进行抽提脱脂得到脱脂原料；

(2)半纤维素的提取分离：将质量分数3～10％的碱溶液加入到脱脂原料中，室温下在超声反应器中超声处理20～60min后停止超声处理，继续进行搅拌反应，得到半纤维素提取液，分离，所得滤液用酸调节pH至5.5～7.0，然后用乙醇溶液进行沉淀，分离得到半纤维素沉淀；

(3)半纤维素的纯化：将半纤维素沉淀溶于水中透析，干燥得到半纤维素。

进一步地，所述步骤(1)中的植物纤维原料为阔叶木或禾本科植物中的任意一种或两种。

进一步地，所述步骤(1)中将植物纤维原料粉碎至20～100目，抽提时间为6～12h。