[發明專利]一種木質素飼料添加劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011314432.1
• 申請日: 2020-11-21
• 公開（公告）號: CN112825961A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 楊曉慧;李卓;景菲;胡立紅;周永紅;尚倩倩;賈普友;薄采穎
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: A23K10/26
• 分類號: A23K10/26;A23K20/111;C08H7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種木質素飼料添加劑及其制備方法和應用，按比例，把1 g木質素懸浮于10?50 mL熔鹽水合物中，加入50～500μL的無機酸，在90～150℃下，攪拌反應0.5～5 h；反應液冷卻后，水洗、干燥得到改性木質素；再將改性木質素，溶于5 mL無水有機溶劑中，加入胍基鹽酸鹽及三乙胺，80℃下攪拌反應6～12 h，水洗，干燥得到木質素飼料添加劑。通過對抑菌研究表明：經解聚以及胍改性后，改性木質素的抑菌能力顯著增強，研究表明：對大腸桿菌（ATCC 25922）和金黃色葡萄球菌（ATCC 6538）的抑制率高達97%。因此，木質素飼料添加劑在飼料添加劑方面具有巨大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于木質素處理技術及應用領域，具體涉及一種木質素飼料添加劑及其制備方法 和在抑菌中的應用。

背景技術

在養殖行業，應該堅持“養大于防，防大于治”的觀念。隨著科學技術的進步，人們發 現規模化畜禽養殖中，濫用抗生素不僅造成畜禽體內殘留和蓄積毒素、致病菌產生耐藥性、 動物免疫力下降，甚至嚴重威脅人類健康，尋求綠色無害的飼料添加劑迫在眉睫。實踐證明 植物多酚不易出現有害殘留和毒副作用。因此，植物多酚作為飼料添加劑，不僅能改善動物 生產性能和預防疾病，還是一類純天然、無污染、無殘留、無耐藥性的抗生素替代物，是未 來飼料行業發展的必然趨勢。

木質素是一種復雜的、非結晶性的、三維網狀酚類高分子聚合物，它廣泛存在于高等植 物細胞中，是針葉樹類、闊葉樹類和草類植物的基本化學組成之一。在植物體內木質素與纖 維素、半纖維素等一起構成超分子體系，木質素作為纖維素的粘合劑，以增強植物體的機械 強度。木質素是自然界中僅次于纖維素的第二大可再生資源，據估測，全球每年可產生約 6×10¹⁴噸。但由于木質素的分子結構復雜，活性位點如羥基含量較低，導致反應活性低，難 以被利用[夏成龍，許玉芝，劉曉歡，王春鵬.林產化學與工業，2016,36(2),57-63.]。目前， 木質素大部分被用作燃料燒掉，只有少量被用于酚醛樹脂、聚氨酯和橡膠[Kosikova B, Gregorova A.Journal of Applied Polymer Science,2005,97(3),924-929.]等樹脂與材料的制備 中。木質素是一種含有多酚的天然高聚物，具有抑菌、抗癌、抗病毒、抗氧化等性能。因此， 將可再生的木質素用于飼料添加劑，不僅促進了木質的素資源化利用，減少環境污染，而且 可提高了資源利用的可持續性。

但木質素飼料添加劑的利用存在一些局限：首先，其結構復雜性、不均一性以及多分散 性，使其利用率低，而且性能不穩定，更重要的是動物不易消化吸收；另外，木質素中游離 酚-OH基團的數量較少，其中大部分被甲氧和鄰位基團“封閉”導致其性能相對較低。因此， 木質素解聚，降低木質素的分子量和多分散性，提高游離羥基的含量，成為木質素的高效利 用的必要前體基礎。但大多解聚過程都伴隨折木質素的再聚合或縮合反應，反而增加了木質 素的結構復雜性和不均一性。酸性溴化鋰三水合物常用于纖維素和半纖維素的溶解溶脹，我 們研究發現其也可以使木質素有效解聚且較少發生縮聚；更重要的是，通過調控反應條件可 有效調控木質素的解聚或脫甲基化。反應過程中，木質素各結構單元(β-O-4，α-O-4，β- β，β-5)的醚鍵都可有效解聚。另外，胍類基團被廣泛用于抑菌材料，因此，本發明通過 木質素的定向解聚及胍類結構改性使木質素活性進一步增強；并通過活性研究篩選出一些列 的高活性木質素基功能材料，以期為木質素的高附加利用提供一定的理論基礎。

發明內容

解決的技術問題：本發明提供一種木質素飼料添加劑及其制備方法和應用，通過熔鹽解 聚或脫甲基化木質素，使木質素分布更加均勻，性能更穩定，并提高了其反應活性；另外， 通過縮合反應引入胍基結構，進一步增強其反應活性。研究表明，在抑菌的應用中，抑菌性 能顯著提高，從而為木質素的高附加值利用提供了理論依據。