水稻秸稈半纖維素轉(zhuǎn)化木糖及木糖醇的工藝研究.pdf

1、半纖維素在農(nóng)林生物質(zhì)三大組分中是目前利用最少的部分。半纖維素中存在著豐富的木聚糖結(jié)構(gòu)，木聚糖可水解成木糖，木糖在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化為木糖醇。木糖和木糖醇因其獨(dú)特的理化性能，在食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通過合適的方法將半纖維素轉(zhuǎn)化為木糖或木糖醇，是半纖維素有效利用的重要途徑。本論文研究了利用水稻秸稈半纖維素轉(zhuǎn)化并分離木糖以及將木糖轉(zhuǎn)化為木糖醇，主要開展的工作如下:
　　首先，基于課題組前期在農(nóng)作物秸稈組分環(huán)?；蛛x研究的基礎(chǔ)

2、上，以蒸爆水稻秸稈為原料，分別采用微波輔助酸水解法和水煮法進(jìn)行秸稈半纖維素的分離。微波輔助酸水解法水解半纖維素時(shí)，當(dāng)微波功率700 W，硫酸0.6 mol/L，溫度100℃，反應(yīng)20 h后，剩余固體中半纖維素的殘留量僅0.59％;用水煮法來處理蒸爆水稻秸稈，在沸水浴中水煮兩次，每次水煮1h，測得剩余固體中半纖維素的殘留量為2.99％。
　　其次，以蒸爆水稻秸稈水煮液為原料，采用微波輔助酸水解法進(jìn)行水解，在硫酸濃度0.3 mol/L

3、，溫度90℃，微波功率700 W，反應(yīng)10h的條件下，蒸爆水稻秸稈水煮液中的半纖維素轉(zhuǎn)化為木糖的百分率達(dá)到90.83％。對蒸爆水稻秸稈水解液進(jìn)行中和，得到中和液，用D301和732樹脂對中和液進(jìn)行凈化，當(dāng)中和液與樹脂的體積比為1∶1時(shí)，凈化液已具有透明性，如果只用D301陰離子樹脂凈化中和液，木糖的損失為10.73％，緊接著再用732陽離子樹脂凈化，732陽離子樹脂凈化所造成的木糖的損失為16.62％。D301樹脂凈化中和液，隨著中和液

4、與樹脂的體積比從1∶2至1∶4變化時(shí)，凈化液越來越澄清透明，木糖的損失從21.68％增加到24.82％，并且淋洗樹脂所需的蒸餾水的量從3倍中和液體積增加至4倍中和液體積。
　　再次，用色譜法分離木糖，找到的最好的淋洗液為甲醇∶乙酸乙酯=1∶120(v/v)和甲醇∶乙酸乙酯=1∶15(v/v)，分離產(chǎn)物固液分離，得到固體部分木糖純度為79.48％和液體部分木糖純度為53.42％的產(chǎn)物，以絕干蒸爆水稻秸稈為基準(zhǔn)所得的木糖水解產(chǎn)率為9.

5、49％，木糖分離產(chǎn)率（固體部分）為4.61％，木糖分離產(chǎn)率（液體部分）為1.45％。
　　最后，用硼氫化鈉(NaBH4)堿性溶液來轉(zhuǎn)化木糖為木糖醇，當(dāng)以商品木糖為原料，NaBH4與木糖的摩爾比為0.5∶1時(shí)，轉(zhuǎn)化率為94.23％，產(chǎn)物中木糖醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78.87％。繼續(xù)增大NaBH4的量，NaBH4與木糖的摩爾比從0.5∶1到0.8∶1變化時(shí)，轉(zhuǎn)化率略有增加，最高為95.89％，但產(chǎn)物中木糖醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在逐漸下降，從78.87％