[发明专利]一种氢氧化钠/尿素/硫脲水溶液低温预处理提高烟梗木质素收率的方法

说明书

本发明属于一种氢氧化钠/尿素/硫脲水溶液低温预处理提高烟梗木质素收率的方法，通过采用氢氧化钠‑尿素‑硫脲‑水混合液对烟梗粉进行低温预处理，一方面打断烟梗粉中纤维素‑半纤维素‑木质素之间的连接键，另一方面可溶解部分纤维素、半纤维素、水溶性成分等，残渣再经酶解‑温和酸解处理，最后得到结构变化小、纯度较高的烟梗木质素，而且收率也可显著提高，有利于对烟草木质素的进一步研究。

技术领域

本发明属于木质素提取技术领域，具体涉及一种氢氧化钠/尿素/硫脲水溶液低温预处理提高烟梗木质素收率的方法。

背景技术

伴随着吸烟者健康意识的提高，减害降焦成了烟草行业未来发展的必由之路。其中，木质素是烟叶中主要的芳香族组分，是焦油中稠环芳烃类、芳香胺等有害物质的主要来源；热解会产生儿茶酚和烷基儿茶酚，引起涩口且有促癌活性。近年来，研究烟草木质素在卷烟吸燃条件下的热裂解机理是卷烟降焦减害的新思路，这就需要从烟草中分离结构变化较小的木质素。

从植物体内提取或分离木质素的方法可分为两类：第一类是脱除木质素以外的成分，木质素作为不溶成分沉淀分离出来；另一类是将木质素作为可溶性成分，而纤维素、半纤维素等其它成分不溶解而进行分离。目前，主要有酸析法、碱析法、有机溶剂法、离子液体法、磨木木质素法和纤维素酶解法等（中华纸业，2005，26（10）：58-61；木质素 [M]. 北京：化学工业出版社，2008）。其中，酸析法及碱析法一般都是采用浓硫酸或浓氢氧化钾等处理植物原料，一方面得到木质素通常发生较大的化学改性，不适合做进一步的研究，另一方面危险系数较高。（Renew. Energy, 1997, 10 (2/3): 285-290；American ChemicalSociety, 2000, 742: 1-8）有机溶剂法得到的木质素不仅收率较低，而且纯度较低，并有一定程度的化学改性（甘蔗, 2002, 9 (4): 15- 19）。离子液体法得到的木质素常混有纤维素、半纤维素等杂质，而且木质素的结构也改变了（华东理工大学博士论文，2013）。

磨木木质素法分离得到的木质素化学改性小，但是通常会含有2~8％的糖类（木质素 [M]. 北京：化学工业出版社，2008）。纤维素酶解法分离木质素，可在温和的条件下降解纤维素，分离得到化学结构变化小的木质素，适合于结构性分析或做进一步的研究（J.Pulp Paper Sci., 2002, 28 (2): 50-54）。

此外，在植物纤维原料中，木质素含量较低，且与半纤维素形成紧密的结合层，并紧紧的包裹着纤维素，阻碍了纤维素酶与纤维素的接触，所以酶解比较困难。近年来，国内外不少学者通过研究不同的预处理方法，来提高酶解效率，进而提高木质素的收率。例如（1）有机溶剂预处理：将植物纤维原料用有机溶剂的混合液索氏萃取，以除去有机物杂质。这种预处理方法耗时，而且危险，预处理效果有待提高。（2）微波预处理：用电磁波处理植物纤维原料，使纤维素分子间的氢键发生变化，增加纤维素分子的可及性及反应活性。这种处理方法简单，耗时少，但是处理费用较高，限制了其大规模应用。（3）生物技术预处理：利用微生物分解掉纤维素、半纤维素等以获得木质素。这种处理方法耗时且与酶活性相关，很难工业应用。（4）化学预处理：主要包括稀酸预处理和稀碱预处理，主要是通过打断纤维素、半纤维素、木质素之间的连接键，降低纤维素的结晶度、增加原料的疏松性，使纤维素酶与纤维素的接触位点更多，酶解效率提高。但是目前此种处理方法关注的重点在纤维素的降解及糖转化率等，而没有涉及木质素在预处理过程中的化学改性及收率低等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有烟草木质素提取的技术不足，提供一种氢氧化钠/尿素/硫脲水溶液低温预处理提高烟梗木质素收率的方法，该方法能够有效提高烟梗木质素的收率，且纯度高、结构变化小，操作简单安全。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种氢氧化钠/尿素/硫脲水溶液低温预处理提高烟梗木质素收率的方法，包括以下步骤：