甘蔗渣脱木素后半纤维素的分离与纯化

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1、万方数据甘蔗渣脱木素后半纤维素的分离与纯化庞春生林鹿陈鹏徐丽丽杨柳徐晓峰(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，资源科学与工程系，广州510640)摘要：通过对甘蔗渣采用不同方法脱除木素后，再用碱液抽提半纤维素。结果表明，脱除木素后所得的粗半纤维素得率降低，纯度则上升，木素脱除率越高，纯度越高。关键词：半纤维素；提取；脱木素中图分类号：TS71+．1文献标识码：A文章编号：1671—4571(2006)-01-0013-04半纤维素是植物中三大组份(纤维素、半纤维素和木素)之一，具有来源丰富，可再生等特点。我国是一个农业大国，每年都产生

2、大量的如麦、稻、玉米等秸杆和甘蔗渣等。这些除了作为造纸工业用原料之外，还可以利用其中的组分，如半纤维素转化为能源或化工原料及其它如食品、医药等新型材料。目前，进行此类的研究对于发展未来国民经济之急需，实现工农业可持续发展具有积极的意义。对于植物中半纤维素的应用问题，无论在基础理论的研究中或在工艺理论的研究中，往往需要先把半纤维素分离出来。由于植物纤维原料由多种组分构成，有些组分之间还有化学联接(比如半纤维素与木素之间就存在着化学键结合形成LCC结构)，所以半纤维素的分离是比较复杂的⋯。要完全分离出纯净的半纤维素也是很困难的。很多研究都指出

3、，植物纤维原料中部分木质素与部分碳水化合物(主要是半纤维素)间有化学键的联接，并形成木质素一碳水化合物复合体(LCC)。研究表明，对于不同原料，LCC结构也不同心1，对含有聚戊糖的半纤维素如蔗渣、麦草半纤维素来说，LCC木质素是与阿拉伯糖基或木糖基组成的复合体¨o。木质素与这些糖基之间是通过共价键形成复合体的。原料的这种复合体，在半纤维素的提取过程中，会随着半纤维素的溶出而部分溶解出来，另一部分则继续以复合体的形式留在原抽提液中。为了最大限度的提取半纤维素，并提高半纤维素的纯度，本文尝试先去除部分木素，使LCC结构中的木质素与半纤维素之间

4、的共价键断裂，使木素与半纤维素的糖基断开，这样在半纤维素的溶出过程中就不会牵带着木素一起溶出了，从而提高半纤维素的纯度。本实验采用了三种脱木素的方法：一种是利用亚氯酸钠将木素氧化去除，另一种则是用生物方法脱木素，即利用白腐菌对木素的降解作用脱除木素，第三种是先用亚氯酸钠脱木素后再用白腐菌处理。有研究表明，白腐菌脱除纤维原料中的木素主要有两种方式：一种是“选择性脱除木素”，即在次生壁和胞问层中的木素几乎全部被脱除，而细胞壁s，层中的碳水化合物保持较完整"1，还有一种叫做“同步腐蚀”，它的主要特征是同时脱除纤维素、半纤维素和木素，本实验选用有

5、良好选择性脱木素性能的白腐菌射脉侧菌(Phlebiaradiata)I一5—6进行脱木素的研究。亚氯酸钠法脱除木素是利用其分解产物中的二氧化氯与木素作用，而将其脱除的。本文也进行了亚氯酸钠脱木素后提取半纤维素的研究。1实验1．1主要原料及试剂甘蔗渣，取自广东江门甘化厂；白腐菌射脉侧菌(Phlebiaradiate)I一5—6，保存于华南理工大学制浆造纸国家重点实验室；亚氯酸钠，分析纯。1．2白腐菌的培养白腐菌射脉侧菌(Phlebiaradiate)I一5—6生长的试管斜面培养基组成为：取179真菌液体培养基加入1000毫升的蒸馏水，加热融

6、解后，添加3％左右的琼脂入体系中加热溶解。然后量取适当的培养基入各个试管中，将配制好的培养基于121℃灭菌30rain后，再放在超净工作台上紫外线灭菌30rain，等固体培养基凝固冷却后，将无菌的孢子接种于斜面培养基上，再在37℃条件下培养7天得到新的孢子体。紫外灯灭菌30rain后，将白腐菌孢子体从培养基斜面小心的刮下，于无菌水中打散成孢子液，用于接种。作者简介：庞春生，男，硕士，主要研究方向为植物资源转化与利用。PaperScience&Technology2006V01．25No．113万方数据1．3原料的白腐菌处理取原料蔗渣共3份

7、，每份绝干重(为方便计算，用预处理后木质纤维的绝干重来表示)109，分别装入150mL的锥形瓶中，向锥形瓶加入适量的蒸馏水，放入高压灭菌锅中，于121℃下灭菌20min后，在紫外灯下静置冷却30rain，再注人白腐菌的菌丝液。然后在39℃条件下培养一定天数后取出，测定木素降解情况。1．4原料的亚氯酸钠处理将已用苯醇(2／1，v／v)抽提的蔗渣细胞壁制备物装入250mL锥形瓶，加入65mL蒸馏水、0．5mL冰醋酸、0．69亚氯酸钠，摇匀，扣上25mL锥形瓶，置于75℃恒温水浴中加热，经常旋转并摇动锥形瓶，1h后加入0．5mL冰醋酸及0．69

8、亚氯酸钠，继续放回水浴锅加热1h，重复三次至原料变白。之后用G2玻璃滤器抽滤，并用蒸馏水反复洗涤至滤液不呈酸性，最后用丙酮洗涤，置于真空干燥箱中60。C干燥至恒重。1．5碱抽提制备半纤维素装入