[发明专利]大麻纤维的提取

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2006年6月8日提交的美国临时专利申请USSN 60/811,791的权利，其全部内容在此并入作为参考。

技术领域

本发明涉及提取大麻纤维的方法。

背景技术

历史上，大麻纤维已被用于纺织工业。然而，近来在材料科学中的突破已经使强力和可再生的纤维，例如那些源自大麻的纤维，代替玻璃纤维作为复合材料中的补强。提取大麻纤维同时保持其完整性的方案的开发对其在纺织工业和复合材料中的应用都是重要的。所述方案优选避免使用危险的和/或不可生物降解的试剂。

在普通纤维植物，例如大麻、亚麻和黄麻中，含有韧皮纤维的树皮状的层包围着木质核。所述韧皮纤维被果胶或其它胶环绕。手工或机械去皮是从木质核除去树皮状的层的一种方法。

从剥落的树皮上提取纤维会使其最终得到应用。提取主要包括从纤维中去除果胶和含颜料物质(脱胶)。果胶是一种多糖，其是一种半乳糖醛酸的聚合物。果胶在水或酸中不溶。然而，它能用强碱溶液如苛性钠(浓氢氧化钠)去除。

用于分离洁净纤维的通用方法包括具有不同变种的露水浸解、水浸解、以及化学和酶方法。在这些方法中，将纤维接合在一起的胶必须首先通过浸解被松开(或完全去除)。在传统浸解中，在切割后通过将茎置于田地中而使其被雨露浸解。在世界的一些地方，通过将茎束置于池塘或小溪中而使大麻被水浸解。这些浸解方法依赖于在有利条件下繁殖的微生物分泌的酶对果胶的消化。尽管水浸解产生更均一的纤维，但是该方法污染水。露水浸解无论在何处都需要2-6周或更长的时间才能完成，需要翻动至少一次茎来得到最高质量的纤维。露水浸解因此受天气影响，而天气对有利条件提供不了保证。

在工业规模上，化学浸解是常用的。其涉及强烈的、危险的化学品，如纯碱、苛性钠和草酸。酶浸解涉及果胶酶在其它酶如木聚糖酶和/或纤维素酶存在或不存在的情况下的作用。然而，这样的酶在分离大麻纤维上的实际应用还有待证明。

各种浸解方法是本领域内已知的。Clarke等人(2002)描述了一种从剥落的韧皮中去除果胶或胶质物来得到单独纤维的方法，该方法是通过将韧皮(经过或不经过在预处理过程中在酶溶液中浸泡)置于封闭的不透气容器如塑料袋中。韧皮天生的产酶微生物将在由酶预处理而释放的最初营养物上繁殖，并将在这个密闭环境中完成浸解过程。Clarke等人(2002)还描述了一种可选的包括化学品而不是酶的预处理方法，其包括苛性钠、纯碱、硅酸钠、草酸和乙二胺四乙酸(EDTA)。

化学和酶浸解方法通常都应用普通螯合剂如草酸和EDTA以加速该方法。它们都有在工业规模上应用和处理的问题。草酸被各个管辖区(作业安全标准)分类或指定为有毒的、腐蚀性和危险材料(特别是对肾)。EDTA非常惰性，在环境中没有或几乎没有可生物降解的能力。EDTA在许多天然水中被发现，并且以较高的水平出现在废水中。EDTA已经被西欧国家、澳大利亚和美国的部分地方禁止了，并且许多国家严格限制或谨慎控制EDTA作为清洁剂或洗涤剂中的组分。

因此，需要一种更温和的方法分离大麻纤维，所述方法涉及环境友好的和/或可生物降解的试剂。

发明内容

依据本发明的一方面，其提供一种从剥落的大麻韧皮中提取大麻纤维的方法，该方法包括在约90℃或更低的温度下，用含有柠檬酸二钠、柠檬酸三钠或其混合物且pH为约6-13的水溶液预处理该剥落的大麻韧皮；和随后用果胶酶处理回收的纤维。

依据本发明的另一方面，其提供一种用于确定植物纤维脱胶过程的完成程度的方法，所述方法包括用果胶酶处理脱胶纤维以从任何在该脱胶纤维上残余的果胶中释放还原糖；和确定所释放的还原糖的量。

依据本发明的再另一方面，其提供一种用于确定植物纤维软化过程的完成程度的方法，所述方法包括在横向约束湿法纤维的容器中提供湿法纤维；在湿法纤维顶部施加重量；和测量由于重量的挤压而导致的湿法纤维的体积大小的变化。

只含有柠檬酸二钠的水溶液的pH为约6。只含有柠檬酸三钠的水溶液的pH为约8。添加少量更强的碱例如氢氧化钠，能将柠檬酸二钠转化为柠檬酸三钠和/或提高pH至8以上。避免苛性条件，即pH在13以上。优选的是pH为约8-12。优选的是，所述水溶液含有柠檬酸三钠。