一种绿色的木质素分离方法及其产物与应用技术

本发明专利技术公开了一种绿色的木质素分离方法及其产物与应用，属于木质纤维素预处理技术领域。本发明专利技术通过将L

【技术实现步骤摘要】
一种绿色的木质素分离方法及其产物与应用


[0001]本专利技术属于木质纤维素预处理
，具体涉及一种绿色的木质素分离方法及其产物与应用。

技术介绍

[0002]木质素作为自然界唯一的可再生芳香族碳氢资源，广泛存在于维管植物细胞次生壁中，在植物生长发育过程中起着重要作用。在早期对木质素的研究主要集中于阐明其复杂的化学结构，通过催化剂对原料的转化使得木质素4
‑
正丙基苯酚的骨架结构得以验证。随着对能源的需求不断增大，将木质素高效分离并降解还原成苯酚类化合物以生产各类化学品近年来引起了人们的广泛关注。然而作为细胞壁中的天然物理抗降解屏障，木质素常常作为“顽固异质性”物质被去除从而未得到充分利用。传统的预处理方法如烧碱法、硫酸盐法、亚硫酸盐法、蒸汽爆破法等，因其剧烈的化学反应条件导致了富有高反应活性β
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O
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4结构的木质素大分子发生了不可逆的“降解
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缩合”过程，在实现多糖类化合物化合物分离转化的同时忽视了木质素的潜在价值。在这些预处理策略中，木质素的富β
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O
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4芳基醚键很容易发生断裂从而促进非天然木素衍生聚合物的形成。总的来说，β
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芳基醚键在高温、酸碱催化等剧烈条件下会形成不稳定的不饱和C＝C自由基、酮类自由基或者活性α位碳正离子中间体，这些活性中间体容易与木质素碎片芳香环上的自由位点发生亲核反应形成不可逆的缩合C
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C键，降低了木质素应用价值。富C
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>C键的缩合结构的工业木质素与原位木质素相比，还原转化生产下游高附加值产品所需的条件也更加苛刻。因此通过燃烧工业木质素以供能发电或者用作工业助剂，长期以来是木质素工业应用的主要方式。如何从多糖中分离木质素而不使其变得更加顽固以及克服木质素固有异质性，是木质素高效分离利用的两大目标。
[0003]近年来，基于“木质素优先”策略的生物质炼制策略已然成为了研究热点，木质素优先策略以稳定木质素降解活性中间体为核心，即首先溶解天然木质纤维素生物质中的木质素，后续再通过一系列温和方法分离提取出来，同时避免难降解木质素聚合物的缩合反应的产生、碳水化合物结构的降解等。目前基于这一策略，人们以获得良好化学反应性以及高纯度木质素为目标，开发了一系列新型预处理技术来从木质纤维原料中分离提取木质素，为后续生物质精炼细胞壁全组分高值化利用奠定了基础。为了稳定分离木质素的β
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O
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4结构，一般采用温和的分离条件或设计具有预保护机制溶剂和催化剂进行分离反应，而前者木质素分离效率较低从而得不到高的分离木质素产量。目前将高木质素分离产率与最小木质素缩合结合的方法主要有两种：(1)催化还原分离法(RCF)，即以过渡金属为催化剂，在氢源、氮源或者其他供氢试剂的辅助下，将木质素一步催化还原成低聚物以及单体衍生物(2)在酸性条件下高效解离木质素的同时，通过添加化学保护基团，来稳定易缩合的活性中间体结构。
[0004]L
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半胱氨酸是构成蛋白质的20多种氨基酸中唯一具有还原性巯基的氨基酸，有抗氧化、防止食物褐变、防止色斑等作用。时兰兰等首次发现通过L
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半胱氨酸辅助能够在不降
低木质纤维原料组分分离效率的前提下，有效保留分离木质素的β
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O
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4结构，且在一定程度上提高了分离木质素生产苯酚类化学品的得率(《L
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半胱氨酸木质素的分离及其加氢裂解性能的研究》)。然而其较为复杂的预处理步骤以及较低的木质素分离效率，一定程度上限制了其工业化应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种绿色的木质素分离方法及其产物与应用，基于木质素优先分离策略的木质纤维预处理技术，通过设计L
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半胱氨酸盐酸盐/有机酸(乳酸等)的绿色DES分离体系，旨在从植物细胞壁中高效分离木质素的的同时，尽可能保留分离木质素中β
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O
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4结构，为L
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半胱氨酸木质素的开发应用奠定基础。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种绿色的木质素分离方法，包括以下步骤：
[0008]将L
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半胱氨酸盐酸盐和有机酸的水溶液作为预处理液，将木质纤维原料与预处理液混合进行预处理；预处理得到的悬浮液经过萃取、真空抽滤得到滤液和滤渣，滤液通过提取纯化后得到L
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半胱氨酸木质素。
[0009]优选的，所述预处理液由L
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半胱氨酸盐酸盐、有机酸溶液和水配制；L
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半胱氨酸盐酸盐、有机酸溶液和水的质量体积比为1g:(5
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15)mL：(2
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5)mL；所述有机酸溶液的浓度为80
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90wt％。所述预处理液中水分占比为25
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40Φ％。
[0010]进一步优选的，所述预处理液通过L
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半胱氨酸盐酸盐、有机酸溶液和水加热搅拌合成为均一透明的溶液，合成条件：温度为60
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90℃，搅拌时间为0
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4h。
[0011]优选的，所述预处理的条件为：预处理温度为80
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140℃，预处理时间为4
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6h；进一步优选的，预处理时间为6h。
[0012]优选的，所述有机酸包括乳酸、乙酸、甲酸、草酸中的至少一种。
[0013]优选的，所述木质纤维原料与预处理液的固液比为1:12
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1:15。
[0014]优选的，所述萃取为加入有机溶剂萃取；
[0015]进一步优选的，所述有机溶剂为丙酮和水混合溶剂；所述有机溶剂的体积与木质纤维原料绝干质量的比为20:1
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30:1。更优选的，所述丙酮和水混合溶剂中丙酮和水的体积比为1
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3:3
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1。更优选的，所述丙酮和水混合溶剂中丙酮和水的体积比为1:1。
[0016]优选的，所述萃取的搅拌时间为1
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3h。进一步优选的，所述萃取的搅拌时间为2h。
[0017]优选的，所述提取纯化步骤为：所得滤液通过旋蒸、调节pH后得到木质素悬浮液；将木质素悬浮液冷藏静置、稀释、离心、洗涤、冻干处理得到L
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半胱氨酸木质素。
[0018]进一步优选的，所述旋蒸的温度为40
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60℃；进一步优选的，所述调节pH用浓度为2
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6mol/L的NaOH，pH调节至5
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7。
[0019]进一步优选的，所述冷藏静置的温度为3
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6℃，冷藏静置的时间为8
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16h。更优选的，冷藏静置的时间为12h。
[0020]优选的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿色的木质素分离方法，其特征在于，包括以下步骤：将L
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半胱氨酸盐酸盐和有机酸的水溶液作为预处理液，将木质纤维原料与预处理液混合进行预处理；预处理得到的悬浮液经过萃取、真空抽滤得到滤液和滤渣，滤液通过提取纯化后得到L
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半胱氨酸木质素。2.根据权利要求1所述的绿色的木质素分离方法，其特征在于，所述预处理液由L
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半胱氨酸盐酸盐、有机酸溶液和水配制；L
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半胱氨酸盐酸盐、有机酸溶液和水的质量体积比为1g:(5
‑
15)mL：(2
‑
5)mL；所述有机酸溶液的浓度为80
‑
90wt％。3.根据权利要求2所述的绿色的木质素分离方法，其特征在于，所述预处理液通过L
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半胱氨酸盐酸盐、有机酸溶液和水加热搅拌合成为均一透明的溶液，合成条件：温度为60
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90℃，搅拌时间为0
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4h。4.根据权利要求1所述的绿色的木质素分离方法，其特征在于，所述预处理的条件为：预处理温度为80
‑
140℃，预处理时间为4
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6h；所述有机酸包括乳酸、乙酸、甲酸、草酸中的至少一种。5.根据权利要求1所述的绿色的木质素分离方法，其特征在于，所述木质纤维原料与预处理液的固液比为1:12
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【专利技术属性】
技术研发人员：岳凤霞，周鑫，胡松楠，杨小鲁，蓝武，
申请(专利权)人：广州华淼生物科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：