水稻秸稈半纖維素轉化木糖及木糖醇的工藝研究.pdf

1、半纖維素在農林生物質三大組分中是目前利用最少的部分。半纖維素中存在著豐富的木聚糖結構，木聚糖可水解成木糖，木糖在一定的條件下可以轉化為木糖醇。木糖和木糖醇因其獨特的理化性能，在食品和醫(yī)藥等領域有著廣泛的應用。通過合適的方法將半纖維素轉化為木糖或木糖醇，是半纖維素有效利用的重要途徑。本論文研究了利用水稻秸稈半纖維素轉化并分離木糖以及將木糖轉化為木糖醇，主要開展的工作如下:
　　首先，基于課題組前期在農作物秸稈組分環(huán)保化分離研究的基礎

2、上，以蒸爆水稻秸稈為原料，分別采用微波輔助酸水解法和水煮法進行秸稈半纖維素的分離。微波輔助酸水解法水解半纖維素時，當微波功率700 W，硫酸0.6 mol/L，溫度100℃，反應20 h后，剩余固體中半纖維素的殘留量僅0.59％;用水煮法來處理蒸爆水稻秸稈，在沸水浴中水煮兩次，每次水煮1h，測得剩余固體中半纖維素的殘留量為2.99％。
　　其次，以蒸爆水稻秸稈水煮液為原料，采用微波輔助酸水解法進行水解，在硫酸濃度0.3 mol/L

3、，溫度90℃，微波功率700 W，反應10h的條件下，蒸爆水稻秸稈水煮液中的半纖維素轉化為木糖的百分率達到90.83％。對蒸爆水稻秸稈水解液進行中和，得到中和液，用D301和732樹脂對中和液進行凈化，當中和液與樹脂的體積比為1∶1時，凈化液已具有透明性，如果只用D301陰離子樹脂凈化中和液，木糖的損失為10.73％，緊接著再用732陽離子樹脂凈化，732陽離子樹脂凈化所造成的木糖的損失為16.62％。D301樹脂凈化中和液，隨著中和液

4、與樹脂的體積比從1∶2至1∶4變化時，凈化液越來越澄清透明，木糖的損失從21.68％增加到24.82％，并且淋洗樹脂所需的蒸餾水的量從3倍中和液體積增加至4倍中和液體積。
　　再次，用色譜法分離木糖，找到的最好的淋洗液為甲醇∶乙酸乙酯=1∶120(v/v)和甲醇∶乙酸乙酯=1∶15(v/v)，分離產物固液分離，得到固體部分木糖純度為79.48％和液體部分木糖純度為53.42％的產物，以絕干蒸爆水稻秸稈為基準所得的木糖水解產率為9.

5、49％，木糖分離產率（固體部分）為4.61％，木糖分離產率（液體部分）為1.45％。
　　最后，用硼氫化鈉(NaBH4)堿性溶液來轉化木糖為木糖醇，當以商品木糖為原料，NaBH4與木糖的摩爾比為0.5∶1時，轉化率為94.23％，產物中木糖醇的質量分數為78.87％。繼續(xù)增大NaBH4的量，NaBH4與木糖的摩爾比從0.5∶1到0.8∶1變化時，轉化率略有增加，最高為95.89％，但產物中木糖醇的質量分數在逐漸下降，從78.87％