[发明专利]一种用于提取半纤维素的秸秆预处理方法

说明书

本发明公开了一种用于提取半纤维素的秸秆预处理方法。该方法为：取秸秆用预处理液浸泡润湿，所得混合物送入磨浆机中磨浆，使磨浆后所得物料的粒径小于或等于1.0mm，并对所得物料进行固液分离，收集固体，水洗后用于半纤维素提取；所述的预处理液为浓度为1～20g/L的碱性溶液。本发明先用较低浓度的碱液浸润软化秸秆纤维，再引入磨浆机对浸润后的秸秆进行磨浆，大幅提高秸秆中纤维与预处理液的接触面积，更有利于脱去秸秆纤维中的乙酰基、色素等杂质，在不损失秸秆中半纤维素的同时降低后续半纤维素提取液中的杂质含量，提高半纤维素提取率，而且方法中物料处理动力消耗低。

技术领域

本发明涉及秸秆中活性成分的提取，具体涉及一种用于提取半纤维素的秸秆预处理方法。

背景技术

秸秆是人类粮食与食糖生产过程所产生的副产物，属于人类社会最集中和最方便利用的可再生资源，秸秆的主要成分由纤维素、半纤维素和木质素构成，纤维素是葡萄糖(六碳糖)以β-1，4糖苷键组成的聚合物，半纤维素是含量仅次于纤维素的一种可再生多糖，主要是以木聚糖(五碳糖，木糖的聚合物)为主成分的聚糖类。大分子态木聚糖与纤维素结构上的差异使其具有独特的理化性质与生物活性，在食品、医药和化工等领域均具有重要开发价值。

秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素作为植物细胞壁的主要结构成分，以纤维素作为“骨架”，半纤维素和具有三维网状结构的木质素大分子互相缠绕填充于微细纤维之间，并以化学键的形式连接形成天然复合物，要提取出半纤维素，须破坏这些连接结构，目前主要有酸水解、蒸汽爆破、酶水解和碱提取的方法。

酸水解和蒸汽爆破是破坏秸秆天然结构的重要手段，但由于半纤维素糖链易于水解而难以获得大分子态木聚糖，而且经这些方法处理后纤维素也受到影响而难以用于制浆造纸。酶水解法可通过水解木质素而达到破坏秸秆结构的目的，公开号为CN103556517A的发明专利公开了一种采用漆酶直接与蔗渣混合，利用酶促反应的专一性在一定条件下降解木质素而不影响半纤维素和纤维素，从而提高后续氧碱制浆的效果。但这种方法仍然存在纤维素和半纤维素的屏蔽作用，酶解效率不高。

用碱提取的方法可有效溶出木质素和半纤维素，但在秸秆的表皮往往存在较多的蜡质，这也是提取溶液接触物料的障碍，公开号为CN103205473A的发明专利公开了一种蔗渣的预处理方法，具体是将蔗渣干燥，粉碎后过取18～40目筛部分，再用NaOH和H₂O₂的混合水溶液处理。这种方法可有效溶出半纤维素和木质素，但将蔗渣干燥并粉碎，动力消耗较多，在工业上应用并不经济，纤维素也不能作为制浆造纸原料。

因此，选择合适的秸秆处理方法，将秸秆纤维组织充分打散分离，大幅度提高纤维表面积，又不破坏纤维素结构，保证后续半纤维素的高提取率，纤维素仍然可以用于制浆造纸，这将大大提高秸秆资源利用的总体效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于提取半纤维素的秸秆预处理方法。该方法通过引入磨浆机对浸润后的秸秆进行磨浆，大幅提高秸秆中纤维与预处理液的接触面积，更有利于脱去半纤维素中的乙酰基，在不损失秸秆中半纤维素的同时降低后续半纤维素提取液中的杂质含量并提高半纤维素的提取率。

本发明所述的用于提取半纤维素的秸秆预处理方法为：取秸秆用预处理液浸泡，所得混合物送入磨浆机中磨浆，使磨浆后所得物料的粒径小于或等于1.0mm，并对所得物料进行固液分离，收集固体，水洗后用于半纤维素提取；所述的预处理液为浓度为1～20g/L的碱性溶液。