[發明專利]一種水稻秸稈高效轉化木糖的方法

在審

• 申請號: 201810732517.8
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108913818A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 喬保建;喬琪;夏祥華;任代勝;付錫江;陶元平;彭沖
• 申請（專利權）人: 安徽袁糧水稻產業有限公司
• 主分類號: C13K13/00
• 分類號: C13K13/00
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產權代理有限公司 34138
• 代理人: 楊濤

本發明公開了一種水稻秸稈高效轉化木糖的方法，涉及生物技術領域。本發明利用水煮法和微波酸水解法將蒸爆稻草秸稈中的半纖維素高效轉化為木糖，本發明具有高轉化產率、高產物純度、低損失率的特點，且方法簡單實用，適用于處理大量的水稻秸稈，為水稻秸稈的高效利用，增加水稻種植的經濟效益提供了全新的思路，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，特別涉及一種水稻秸稈高效轉化木糖的方法。

背景技術

水稻秸稈是一種重要的農業資源，可用于畜禽飼料、造紙原料、建筑材料、生物質能源及有機肥材料等。我國水稻種植歷史悠久、種植面積達3000萬公頃，水稻秸稈資源豐富。資料表明，我國年水稻秸稈產量約2億噸，水稻秸稈作為一種重要的生物資源，將越來越多地被利用。目前，水稻秸稈的利用主要還是機械還田，但功耗大，機具纏草，壅泥嚴重，作業效果差，嚴重影響水稻秸稈資源的利用，水稻秸稈還田還存在腐爛周期長，難以發揮有機質的利用效率，為了節約農時，不少地區采用就地焚燒的方法處理水稻秸稈，不僅浪費資源，還造成嚴重的環境污染，不利于生態的可持續發展，因此，研究充分利用水稻秸稈的處理技術非常迫切。

木糖是十分重要的單糖類物質，具有一系列的優勢，比如甜度高但熱量低，可以改善人體內微生物的生存環境，促進人體腸道內有益菌的增殖和生長，提高人體的免疫力等。研究表明，木糖還可以促進人體對鈣的吸收。由于木糖具有甜度高但熱量低的特點，可以盡可能的滿足人們對甜品的需求，特別是對于糖尿病等特殊從群來說，需求量很大，近年來其在食品和醫藥等領域有著廣泛的應用。

水稻秸稈中的本纖維素中，存在著大量的木糖結構單元，目前主要發現兩種木聚糖，分別為阿拉伯木聚糖和阿拉伯葡萄糖醛酸木聚糖，前者主要存在于禾本科植物中。水稻秸稈中存在著豐富的D-木糖結構單元，采取一定的方法降解半纖維素可以獲得這些D-木糖，目前所采用的方法主要有酸水解法，微波輔助酸水解法和酶解法。

微波水解法是近年來倍受關注的一種快速降解法，具有效率高、能耗低、加熱均勻、成本低、選擇性好等優點。微波加熱在食品加工、木材干燥和天然產物提取等方面有著廣泛的應用。此外微波加熱還可用于消解、合成等方面。在微波作用下，極性分子的取向隨著外電場的變化而發生變化，從而引起分子的熱運動和分子間的相互作用，產生了類似于摩擦的作用，從而將微波場能轉化為介質的熱能。與普通加熱由外及里的加熱方式不同，微波法消除了熱傳導，以從里向外的方式進行加熱。當以微波法處理農林生物質原料時，原料中水分子吸收微波能，深層加熱且使瞬時溫度升高，致使原料結構發生斷裂從而起到快速降解的作用，微波輔助酸水解法兼具酸解法與微波水解法的優點，不僅能大大縮短水解時間，還使得木糖得率高，水解副產物少。

半纖維素的高值化利用是日前半纖維素研究領域的重要課題。但是利用半纖維素中的木聚糖轉化木糖還存在著許多的問題，比如:1、如何盡量提高半纖維素水解轉化木糖的產率；2、水解液純化工藝優化，提高純化效率，降底木糖的損失率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對目前利用水稻秸稈中半纖維素轉化木糖的技術問題，本發明高效利用水稻秸稈轉化為木糖，提高木糖產率、純度，降低損失率。

為解決上述技術問題，本發明提供以下的技術方案：

一種水稻秸稈高效轉化木糖的方法，包含以下操作步驟：

(1)原料制備：將水稻秸稈切割成4～10cm的小段，將剪好的水稻秸稈放入汽爆機，在1.8MPa的壓力條件下，保壓10～15min后爆開，即得到所需的原料蒸爆水稻秸稈；

(2)半纖維素的分離：用沸水浴對蒸爆水稻秸稈進行水煮，蒸爆水稻秸稈與水的質量比為1:5～1:20，水煮0.5～2h，然后5000rpm離心15min進行固液分離，同樣的條件，再水煮0.5～2h，并5000rpm離心15min離心進行固液分離，將兩次離心液混合，得到富集半纖維素的水煮液；