[发明专利]一种强化酶解法提取烟叶木质素的预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及木质素提取领域，更具体地，涉及一种强化酶解法提取烟叶木质素的预处理方法。

背景技术

随着烟草工业的不断发展，吸烟与健康问题备受关注，降焦减害成了烟草工业发展的必然趋势。而烟叶中的木质素是烟焦油中稠环芳烃类、芳香胺等有害物质的主要来源。研究表明，木质素的热裂解产物主要含有甲氧基、羟基和烷基的苯酚类物质(木质素快速热裂解试验研究.2005,39(5):710-714)。卷烟在吸燃的过程中，烟草中的木质素完全有可能会裂解产生具有促癌作用的各种酚类物质。研究烟草木质素在卷烟吸燃条件下的热裂解机理可以对于卷烟的降焦减害提供新的思路。而研究烟草木质素的热裂解之前，必须从烟草中分离结构变化较小的木质素。

从植物中分离木质素的方法有很多，传统的分离木质素的方法是采用硫酸将植物原料中的碳水化合物水解，而木质素作为不溶物分离得到，然而，在浓硫酸的作用下，木质素会缩合降解，结构发生较大的变化。有机溶剂法是利用有机溶剂将烟草中的木质素溶解而实现将木质素的分离目的，而烟草中的木质素含量很少，有机杂质多，所以机溶剂法分离烟草木质素存在收率低和有机杂质含量多等缺陷。

纤维素酶解法分离木质素是近年来发展的一种新的分离木质素方法，利用纤维素酶将烟叶中的纤维素和半纤维素酶水解成水溶性单糖，从而分离提取木质素。酶解法具有分离条件温和，木质素结构改变较小等优点，为木质素的结构研究提供很好的原料。Wu S.和Argyropolos D.S.等采用酶解的方法分离木质素，结果表明这种方法得到的酶解木质素和磨木木质素没有显著的区别，结构变化小(Journal ofpulp and paper science,2003,29(7):235-240)。但是，由于烟叶中的木质素含量较低，而果胶、蛋白质、淀粉、油脂等有机质的含量较高，纤维素和木质素的紧密结合，以及半纤维素的对纤维素的包裹作用，使得纤维素酶解法分离木质素存在酶解效率低的问题，从而导致残留少量纤维素杂质。因此提高纤维素酶解效率成为了该方法的关键。

近几年也有不少学者通过研究不同的预处理方法来提高木质纤维素的酶解效率。但现有的预处理方法均存在各种不足(Curr Opin Biotechnol,2009,20:339-347)。例如：(1)蒸汽爆破：该方法是在几十个大气压下，150～240℃饱和水蒸气中经几十秒至几分钟的瞬间处理之后，立即降至常压，经过膨爆的杨木经24h的纤维素酶处理可以达到90％以上的消化率，但是高温高压下的饱和水蒸气使木质素的X-丙烯乙醚及部分B-丙烯乙醚裂开，破坏木质素。(2)稀酸预处理：酸蒸气膨爆催化是研究最细的一种处理方法，在高温和酸的条件下蒸汽膨爆后木质素结构变化并不十分清楚，但是原来的结构很明显改变了，使得木质素变得更加容易聚集。(3)碱预处理：虽然大多数的碱预处理都可以提高酶解效率，但是依然会存在脱木质素的问题，氨膨爆是一种典型物理化学碱预处理，但水解率一般只有40％～50％。Nlewem K.C.等研究了NaOH(0.5～10％，90℃，1h)，稀硫酸(0.5～6.0％，121℃，1h)和热水(100℃，1h)三种预处理对酶水解效率的影响。实验结果表明采用NaOH预处理后，柳枝稷的葡萄糖产生率比其他两种预处理方法高，但是木质素的剩余率只有1/3左右，所以大部分的木质素在这个过程中发生了降解。(Holzforschung,1975,29(5):153-159)。也有相关的专利报导利用离子液体或者超声辅助提高木质纤维素的酶解糖化效率(CN102154412A，CN101979642A，CN102533907A)。由于上述预处理方法都是基于提高糖的转化率为目的，而忽略了木质素在预处理过程中的结构变化和木质素损失导致收率低等问题。

用于酶解法提取烟叶木质素的预处理方法主要有丙酮抽提(Journal ofpulp and paper science,2003,29(7):235-240)，但是耗时太长(48h)；另外，苯/甲苯－乙醇/乙醚的混合溶剂也常用于提取木质素的预处理(Industrial Crops Products.,2010,32:551-559)。上述有机溶剂预处理方法不但耗时、危险，且对烟叶的预处理效果也有待提高。

发明内容

为了能提高酶解的效率，本发明首先提供一种强化酶解法提取烟叶木质素的预处理方法，包括以下步骤，将干燥的烟叶粉分散到氢氧化钠、尿素和水的混合水溶液中，搅拌，过滤，洗涤至滤液为中性，干燥，得预处理后的烟叶粉。

所述的干燥的烟叶粉的粒径为60～100目。