[發明專利]一種利用闊葉木溶解漿預水解廢液酶法生產木糖的方法

有效

• 申請號: 201410023611.8
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103725807A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 趙建;李雪芝;曲音波
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C13K13/00
• 分類號: C13K13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術領域

本發明屬于生物技術領域，涉及一種利用闊葉木溶解漿預水解廢液酶法生產木糖的方法。

背景技術

木糖是一種戊糖，外觀為白色晶體，甜度約為蔗糖的70%，與葡萄糖甜度接近，風味亦與葡萄糖相似。木糖經加氫處理后可制得木糖醇。木糖和木糖醇是重要的化工產品和原料，既可作為甜味劑應用于功能性食品等的生產，滿足糖尿病患者對糖的需求；也可作為化工原料用于制備表面活性劑、乳化劑、破乳劑、醇酸樹脂及涂料，同時在醫藥工業也被作為制造各種藥物的原料，目前木糖和木糖醇已被廣泛應用于食品、保健品、醫藥、香精、輕工和化工等多個行業。傳統的生產木糖工藝是采用稀酸水解富含半纖維素成分的闊葉木和玉米芯等原料，將半纖維素中的木聚糖降解成木糖并溶出到水解液中，再經過純化、濃縮、結晶等步驟，將木糖從溶液中結晶析出，但該工藝存在（1）由于采用稀酸在高溫下處理原料，在將半纖維素降解生成木糖的同時，也會同時發生木糖的脫水反應，減少了木糖收率；（2）稀酸處理會導致酸性廢水的污染問題；（3）僅利用了原料中的半纖維素組分，超過60%的纖維素和木質素組分未得到有效利用、造成大量固體廢棄物污染等缺點。隨著環境保護法規的日益嚴格、原材料價格的增加以及木糖應用的愈加廣泛，上述問題亟待解決。

溶解漿是造紙工業的一個重要紙漿品種，是由木質纖維素材料經過化學加工純化制成的一種纖維素含量高(90-99％)，半纖維素、木素等其他成分含量非常少的化學精制漿。溶解漿的用途非常廣泛，是粘膠纖維的主要生產原料，也是硝化纖維、醋酸纖維、羧甲基纖維素、纖維素醚等產品的生產原料。在橡膠工業、紡織工業、包裝工業（如玻璃紙生產）等均具有廣泛的用途。隨著市場對溶解漿需求量的迅速增加，除了傳統的溶解漿生產原料棉花以外，目前闊葉木也已被廣泛用作生產溶解漿的原料。目前利用闊葉木生產溶解漿大多采用預水解硫酸鹽工藝，該工藝主要包括預水解和硫酸鹽蒸煮兩段工序，其中預水解的主要目的是去除原料中的半纖維素，而硫酸鹽蒸煮則去除木質素組分。目前造紙企業普遍將溶解漿預水解廢液送入廢水處理系統直接進行處理，不僅造成了廢液中大量半纖維素糖類資源的浪費，也導致廢水處理負荷增加和廢水處理成本增高。由于闊葉木預水解廢液中含有大量木聚糖，因此可望用來作為木糖生產的新的原料來源，以滿足人們對木糖需求量的日益增加和木糖生產對原料需求量日益增長的要求，但通過檢索，涉及利用造紙企業闊葉木溶解漿預處理廢液酶法生產木糖的方法還未見報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種利用闊葉木溶解漿預水解廢液酶法生產木糖的方法。

本發明所述利用闊葉木溶解漿預水解廢液酶法生產木糖的方法，步驟是：

（1）取闊葉木溶解漿預水解廢液，先測定廢液中的折光度和還原糖含量，再加入體積比0.1%～0.8%硫酸，攪拌20～60分鐘，將廢液中聚糖全部水解成單糖，然后測定水解液中的總糖含量和木糖含量，計算木糖含量占總糖含量比例；

（2）選取測定后折光度在0.5%～6.0%，每千毫升預水解液中還原糖含量在1～25克，木糖含量占總糖含量比例超過50%的步驟（1）中所述的闊葉木溶解漿預水解廢液，濃縮至折光度為8～30%的濃度后，加入體積比10%～30%的活性碳，進行脫色處理30～40min，之后沉淀、過濾溶液，得到初步澄清的闊葉木溶解漿預水解液；

（3）采用001×7陽型離子交換柱和DM-130弱堿陰離子交換柱，對步驟（2）中得到的預水解液進行離子交換處理，離子交換后的預水解液再進一步濃縮至折光度為2%～20%，并調節水解液pH值至4.0～7.5的范圍；

（4）在步驟（3）制得的預水解液中加入木聚糖酶，適當攪拌使酶與預水解液混合均勻，其中所述木聚糖酶酶用量為每毫升預水解液中木聚糖酶活力為10～300IU，木糖苷酶活力在0.005IU以上，然后在溫度為40～70℃下處理4～20h；

（5）將步驟（4）中酶處理后的含木糖溶液濃縮至折光度為8～20%，再加入體積比10%～20%的活性碳，脫色處理30～40min，收集濾液，并經步驟（3）所述陽/陰離子交換后，濃縮到折光度75%以上，再逐步降溫，析出的結晶即為木糖晶體。

上述利用闊葉木溶解漿預水解廢液酶法生產木糖的方法中：步驟（1）所述闊葉木溶解漿預水解廢液是指闊葉木溶解漿生產過程中在預水解工段產生的廢液；其中所述闊葉木為相思木、楊木、桉木和/或樺木，或其組合。