[发明专利]一种两步乳酸催化水解制备低聚木糖的方法

说明书

本发明涉及一种两步乳酸催化水解制备低聚木糖的方法，属于生物质转化技术领域。本发明提供了一种两步乳酸催化水解制备低聚木糖的方法，包括以下步骤：将原料与乳酸水溶液混合，进行第一催化反应后固液分离，得到第一反应液和滤渣；将滤渣与乳酸水溶液混合，进行第二催化反应，得到第二反应液；所述第一反应液和第二反应液为含有低聚木糖的溶液。本发明的制备方法低聚木糖得率高，操作简单，成熟可靠，无污染，且适于规模化生产。

技术领域

本发明涉及生物质转化技术领域，具体涉及一种两步乳酸催化水解制备低聚木糖的方法。

背景技术

我国的玉米年产量位居世界第二，而玉米芯是在玉米粮食加工利用过程中产生的废弃物。玉米芯半纤维素含量高达32％左右，主要以木聚糖为主，它是制备低聚木糖的最佳原料之一。目前，制取低聚木糖工艺大致可分为两种：“碱抽提-水解两步制备法”和“一步制备法”。这两大类工艺生产低聚糖的原理是相同的：先将半纤维素与木质素、纤维素分离，再使半纤维素水解为低聚木糖。其区别是两步制备法是需要将分离和水解分为两个过程来进行生产，而一步制备法则只需要一个过程就能够完成。例如，Aachary等通过碱抽提玉米芯获取了40.8％的木聚糖，再经过24h的木聚糖酶水解后获得了33.1％的低聚木糖(Valueaddition to corncob:Production and characterization of xylooligosaccharidesfrom alkali pretreated lignin-saccharide complex usingAspergillus oryzae MTCC5154[J].Bioresource Technology,2009,99(2):991-995.)。Akpinar等用碱法从烟草秸秆中提取木聚糖，然后分别采用木聚糖酶水解(24h)和硫酸水解(0.25mol/L、100℃、30min)分别获得11.0％和13.0％的低聚木糖(Comparisonofacid and enzymatic hydrolysis oftobacco stalk xylan for preparation of xylooligosaccharides.LWT-Food ScienceandTechnology,2010,43(1):119-125)。与“碱抽提-酶水解法”和“碱抽提-无机酸催化水解法”的两步制备法相比，有机酸催化水解一步制备法制备的低聚木糖具有工艺简单、得率高、副产物少的特点。如乙酸、葡萄糖酸和木糖酸等有机酸已被开发用于将木质纤维材料直接酸解制备低聚木糖。据Zhang等报道在150℃下用醋酸催化玉米芯30min，获得了45.91％的低聚木糖(Co-production of functional xylooligosaccharides and fermentablesugars from corncob with effective acetic acid prehydrolysis,BioresourceTechnology,2017,234:343-349)；Guo等用5％(v/v)木糖酸在145℃下催化玉米芯75min，获得51.24％的低聚木糖(Comparison of selective acidolysis of xylan and enzymatichydrolysability of cellulose in various lignocellulosic materials by a novelxylonic acid catalysis method.Bioresource Technology,2020,304:122943)；Han等在150℃下用0.625mol/L葡萄糖酸催化玉米芯45min，获得55.9％的低聚木糖(An integratedbiorefinery process for adding values to corncob in co-production ofxylooligosaccharides and glucose starting from pretreatmentwith gluconicacid.Bioresource Technology,2020,307:123200)。