木聚糖提取工藝條件的優(yōu)化

1、木聚糖提取工藝條件的優(yōu)化1前言11玉米芯概述中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，玉米是中國(guó)三大糧食作物之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，01年中國(guó)玉米總產(chǎn)量為1.14億噸，02年玉米總產(chǎn)量為1.21億噸，03年玉米總產(chǎn)量為1.16億噸，04年玉米總產(chǎn)量在130億噸以上[1]。在進(jìn)行玉米加工的同時(shí)，會(huì)有大量的下腳料玉米芯產(chǎn)生。按3kg玉米產(chǎn)lkg玉米芯計(jì)算，每年中國(guó)大約可均產(chǎn)玉米芯04億噸左右，而且在今后的發(fā)展中將繼續(xù)維持這一水平[2]。目前中國(guó)對(duì)玉米芯的利用相對(duì)來(lái)說(shuō)還很少

2、，盡管在工業(yè)上玉米芯已實(shí)現(xiàn)了一定程度上的應(yīng)用，但在農(nóng)村仍有大量的玉米芯作為燃料或廢棄物處理，對(duì)玉米芯的利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此如何開(kāi)發(fā)利用玉米芯這一資源己成為一個(gè)新興的重要課題。玉米芯質(zhì)地適中、木聚糖含量高，是提取木聚糖的良好材料。玉米芯的市場(chǎng)價(jià)格為100—200元／噸，而木聚糖產(chǎn)品的價(jià)格高達(dá)24～26萬(wàn)元／噸，因此，玉米芯生產(chǎn)木聚糖有著相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)效益，并且可以大大減少玉米芯作為燃料燃燒對(duì)環(huán)境造成的污染，具有一定的環(huán)保意義。原料是玉米芯，

3、玉米芯是成熟的玉米除去玉米粒剩下的部分，也就是沒(méi)有玉米粒的玉米棒，玉米棒有紅色和白色之分，在農(nóng)村中極其普通，一直是作為燃料或廢棄物來(lái)處理的，這樣利用生物能源很浪費(fèi)。眾所周知我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，植物纖維資源豐富。玉米產(chǎn)量每年在1.0～1.3億噸，可以副產(chǎn)2000萬(wàn)噸的玉米芯，然而玉米芯作為一種農(nóng)業(yè)廢棄物，在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不能被廣泛利用，絕大部分作為農(nóng)家燃料被白白燒掉，造成很大的浪費(fèi)。近年來(lái)，隨著我國(guó)科技實(shí)力的不斷增強(qiáng)，玉米芯的工業(yè)深加工領(lǐng)域不斷擴(kuò)

4、大，糠醛，木糖，木糖醇，低聚木糖等一系列高附價(jià)值的產(chǎn)品相繼實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，使得玉米芯資源得到了充分的利用。玉米芯主要成分是纖維素，半纖維素和木質(zhì)素，其中纖維素占32％～36％，多縮戊糖占35％～40％，木質(zhì)素占25％，其次還含有少量的灰分等纖維素和半纖維素，這些都是用途廣泛的可再生資源。常用的木聚糖提取原料有玉米芯、樺木、棉子殼等，其中玉米芯的半纖維素含量較高，從普遍性上來(lái)講，我國(guó)玉米種植面積廣、產(chǎn)量大，玉米芯資源相當(dāng)豐富，利用玉米芯

5、作為木聚糖的提取原料還可有效利用這一存在廣泛的可再生資源，因此選用玉米芯作為提取原料。由11可以看出：表11部分原料中纖維素、半纖維素、木素的含量[3名稱纖維素（%）半纖維素（%）木素（%）玉米芯32～3635～4023棉子殼4425～2828木聚糖提取工藝條件的優(yōu)化3糠醇學(xué)名呋喃甲醇，糠醇的80％～90％用于生產(chǎn)呋喃樹(shù)脂。糠醇在酸性催化劑存在下與甲醛，尿素，苯酚等發(fā)生縮聚反應(yīng)制成各種牌號(hào)的呋喃樹(shù)脂，呋喃樹(shù)脂可用作鑄造?？反紝W(xué)名呋喃甲醇

6、，糠醇的80％90％用于生產(chǎn)呋喃樹(shù)脂。糠醇在酸性催化劑存在下與甲醛，尿素，苯酚等發(fā)生縮聚反應(yīng)制成各種牌號(hào)的呋喃樹(shù)脂，呋喃樹(shù)脂可用作鑄造用膠粘劑，澆鑄用膠泥，芯型和鑄模。此外在玻璃纖維增強(qiáng)塑料，硅填充塑料及防腐灰漿中也配入一定量的呋喃樹(shù)脂。少部分糠醇用于生產(chǎn)摩擦輪用耐高溫酚醛樹(shù)脂膠粘劑，例如汽車用的剎車片等，此外糠醇還是生產(chǎn)香料，香味劑，醫(yī)藥，農(nóng)藥的中間體。糠醇在常壓下沸點(diǎn)為171℃，熔點(diǎn)為14.6℃，相對(duì)密度為1.11296，與水的共沸

7、點(diǎn)為99.85℃?？反寄芘c水，乙醇，乙醚等混溶。生產(chǎn)工藝：玉米芯水解脫水蒸餾精制糠醛加氫糠醇。加氫催化劑一般選擇用銅鉻鈣。(3)木糖木糖是一種五碳糖，是制取木糖醇及飼料酵母的原料，在化工，醫(yī)藥，皮革，燃料等工業(yè)部門都有廣泛的應(yīng)用。木糖為白色結(jié)晶粉末，熔點(diǎn)為145℃，在20℃水中溶解度為3742％，甜度為蔗糖67％。生產(chǎn)工藝：玉米芯水解中和脫色離子交換蒸發(fā)二次脫色離子交換蒸發(fā)結(jié)晶離心干燥成品。(4)木糖醇木糖醇是一種白色粉末或白色晶體五碳

8、糖醇，其分子式為C5H1212O5，它最早被發(fā)現(xiàn)存在于許多水果及蔬菜中，其實(shí)人體也能夠靠自身產(chǎn)生，但由于自然界中木糖醇含量太低，直接從天然物中萃取，成本十分昂貴，所以商品化的木糖醇生產(chǎn)都來(lái)源于半纖維素資源，如：玉米芯，棉籽殼，甘蔗渣，樺樹(shù)皮等。其甜度與蔗糖相當(dāng)，外觀呈白色結(jié)晶體，入口有清涼感。木糖醇除具有蔗糖，葡萄糖的共性外，還具有特殊的生化性能。它不需要通過(guò)胰島素而是直接通過(guò)細(xì)胞壁被人體吸收，具有降低血脂，抗酮體等功能，是糖尿病，肝炎

9、等病癥患者良好的食糖替代品。此外，木糖醇不被口腔中的細(xì)菌所利用，具有優(yōu)良的防齲齒功能。因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥，食品，精細(xì)化工等諸多領(lǐng)域。生產(chǎn)工藝：木糖加氫后轉(zhuǎn)化為木糖醇。(5)低聚木糖[6]低聚木糖是由27個(gè)木糖以β1，4糖苷鍵連接而成，以木二糖，木三糖為主。它的甜度比蔗糖和葡萄糖均低，與麥芽糖差不多，為蔗糖的40％；低聚木糖比其它功能性低聚糖更耐酸耐熱，即使在酸性條件下加熱也無(wú)明顯變化，在110℃，加熱也不分解。因此，低聚木糖廣泛應(yīng)用于

10、焙烤食品中。更為重要的是低聚木糖有其獨(dú)特的生理學(xué)特性：該糖在腸道內(nèi)不易被消化吸收，到達(dá)大腸后被雙歧桿菌利用，具有顯著的雙歧桿菌增殖能力；不能被口腔內(nèi)變異鏈球菌等細(xì)菌分解成粘著性的單糖，如葡萄糖，果糖等，與蔗糖并用時(shí)能阻止蔗糖生成牙垢，故無(wú)齲齒性并具抗齲齒性；能促進(jìn)人體對(duì)鈣的吸收；攝入量少，每日攝取的有效劑量為0.7～1.4；被認(rèn)為是一種水溶性膳食纖維，能降低血清膽固醇和甘油三酯含量，攝入后不會(huì)引起體內(nèi)血糖值的大幅度升高。故低聚木糖可作為