[发明专利]一种利用深度共熔溶剂高效联产低聚木糖和可发酵糖的方法

说明书

本发明涉及一种利用深度共熔溶剂高效联产低聚木糖和可发酵糖的方法，包括以下步骤：将粉碎均一的玉米芯粉末加入深度共熔溶剂中，得到混合溶液；一定温度和时间下加热搅拌混合溶液；向混合溶液中加入去离子水，使低聚木糖片段溶解在去离子水中；离心混合溶液，得到低聚木糖溶液和玉米芯残渣；利用纤维素酶对玉米芯残渣在一定温度和时间下进行酶解，得到可发酵糖糖溶液。与现有技术相比，本发明使用的深度共熔溶剂种类能够在温和条件下短时间内高效提取高价值的低聚木糖，并且获得的残渣经过简单酶解操作便能够获高产可发酵糖，同时使用的深度共熔溶剂为绿色溶剂，符合节能环保、废物利用、变废为宝的理念。

技术领域

本发明涉及低聚木糖和可发酵糖技术领域，更具体地，涉及一种利用深度共熔溶剂高效联产低聚木糖和可发酵糖的方法。

背景技术

作为主要农作物之一，玉米芯的产量很大。作为一种农业废弃物，它被认为是生产高价值生物化学品和能源燃料的重要原料。与常见的木质纤维素生物质一样，玉米芯主要由三种主要成分组成，即纤维素、半纤维素和木质素。生物质中的半纤维素比较敏感，容易被水解，然而，它经常被忽视，因为很难从中获得高附加值产品。

半纤维素是一种含有支链聚合物的杂多糖，65-85％的半纤维素是由木聚糖骨架构成的。木聚糖的水解产物包括低木聚糖片段(DP6)、木寡糖(低聚木糖，DP6)和木糖，低聚木糖的健康益处已被记录在案，包括降低血液胆固醇、增加钙的吸收、抗氧化作用、维持胃肠道健康和减少结肠癌的风险。还有，对人类白血病细胞的毒性作用，以及对2型糖尿病患者的好处。目前，有不同的方法从生物质中获得低聚木糖。例如，通过使用乙酸从杨树或玉米芯获得低聚木糖。水热预处理或其相关的组合处理也被用于从生物质中生产低聚木糖。此外，低聚木糖也被使用金属无机盐的水溶液提取，例如，使用FeCl₂和MgCl₂共同催化木聚糖以获得低聚木糖。

由于深度共熔溶剂易于制备、可调控、环境友好，已成为生物质解构、预处理和转化的有效溶剂。然而，许多与深度共熔溶剂相关的生物质解构过程大多针对可发酵糖或木质素，只有有限的报告关注低聚木糖的生产。除了有报道称深度共熔溶剂与乳酸联合生产寡木糖。最近，人们发现乳酸/氯化胆碱和热水协同作用于杨树，提取低聚木糖，最高产量为66.5％。

发明内容

为丰富当前低聚木糖和可发酵糖获取技术、能源消耗的问题，本发明提供一种利用深度共熔溶剂高效联产低聚木糖和可发酵糖的方法，该获取低聚木糖和可发酵糖的方法与现有方法相比具有高效、温和、能耗低的优点，并且方法中所用的深度共熔溶剂也具有成本低、无毒的优点。

为实现上述目的，本发明提出一种利用深度共熔溶剂高效联产低聚木糖和可发酵糖的方法，其技术方案如下：

一种利用深度共熔溶剂高效联产低聚木糖和可发酵糖的方法，包括以下步骤：

S1.将粉碎均一的玉米芯粉末加入深度共熔溶剂中，得到混合溶液；

S2.一定温度和时间下加热搅拌混合溶液；

S3.向混合溶液中加入去离子水，使低聚木糖片段溶解在去离子水中；

S4.离心混合溶液，得到低聚木糖溶液和玉米芯残渣；

S5.利用纤维素酶对步骤S4得到玉米芯残渣在一定温度和时间下进行酶解，得到可发酵糖糖溶液。

进一步地，所述深度共熔溶剂由氢键受体和氢键供体组成，所述氢键供体为苹果酸、脯氨酸或乙醇酸中的一种；所述氢键受体为氯化胆碱、乳酸、盐酸胍或甜菜碱盐酸盐中的一种。

进一步地，所述氢键供体与氢键受体的摩尔比为1:1～19:2。

进一步地，所述步骤S1中玉米芯粉末的制作方法为：根据粉碎机容量大小，加入适量的玉米芯，粉碎多次，每次粉碎5min，以获得均一的玉米芯粉末。