【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生产左旋葡聚糖的方法。
技术介绍
1、来自植物例如木材和棉花的纤维素生物质是地球上最丰富且最容易获得的生物质资源。纤维素生物质是不可食用的，历史上主要用作燃料、建筑材料、纺织纤维、纸张和半合成聚合物的基础聚合物。最近，通过转化为可作为可再生资源的化学物质来取代石油和天然气等化石燃料资源而使用，纤维素生物质有望在减缓被视为全球变暖主要原因的大气二氧化碳上升方面发挥作用。然而，这样做的技术尚未得到充分开发。
2、纤维素是一种天然聚合物，其中β-葡萄糖单元线性聚合。通过纤维素转化获得的糖及其酐(糖酐)是有用的化学底物，其可以用作例如药物合成中的原料。如果有可能在经济和实际上将不可食用的纤维素生物质转化为这些化学物质，那么这样做的意义将是巨大的，不仅因为这样的生物质可以用来代替可食用的资源，例如谷物，尽管谷物本身可用作食物，但正被用来获得这种化学物质，而且从今天继续增长的人口的食物供应的角度来看也是如此。
3、一种这样的转化技术是通过已知方法例如酸水解、亚/超临界水法和热解的纤维素生物质糖化。酸水解和亚/超临界水法的实际应用在例如废酸处理、苛刻的反应条件和增加糖溶液浓度的困难方面带来了挑战。
4、另一方面，热解是一种通过使用可重复使用的固体酸催化剂来水解由于热降解而形成的糖酐例如左旋葡聚糖而获得糖的方法，不需要废酸处理，并且具有额外的优点，即当在干燥条件下进行时，容易提高糖溶液的浓度。此外，由此获得的高浓度糖溶液可以用作良好的发酵原料。
5、然而，在热解法中，由于热降解，
6、文献中已经描述了通过纤维素生物质的热解生产糖酐的方法，这些方法解决了这个问题。例如，一种方法是通过在管式炉中在减压或者氮气流下在300℃至500℃的温度下加热其中无机物已通过酸洗去除的含有纤维素的材料来生产左旋葡聚糖(1,6-脱水-β-d-吡喃葡萄糖)(j.appl.polym.sci.(1979)，23，第3525-3539页)。另一种方法是通过在300℃至350℃的温度下、在减压和氮气流下加热其中无机物已通过酸洗去除并且金属离子已通过离子交换引入其中的木材和新闻纸20至60分钟来生产左旋葡聚糖(j.anal.appl.pyrolysis(1991)，21，第133-146页)。本报告提出了金属离子减少木质素对左旋葡聚糖形成的抑制的假设，作为左旋葡聚糖产率增加的机制。
7、然而，在j.appl.polym.sci.(1979)中作为产物回收的焦油具有30至68重量％的左旋葡聚糖浓度。此外，在j.anal.appl.pyrolysis(1991)中，当引入二价铁离子时，在该条件下左旋葡聚糖的产率最高，含左旋葡聚糖的焦油产率为50重量％(基于原料)，左旋葡聚糖产率为15.8重量％(基于原料)；焦油中的左旋葡聚糖浓度因此为31.6重量％。当在这些条件下获得的左旋葡聚糖用作发酵原料时，需要用于去除作为发酵抑制剂的醛和糠醛的纯化操作。因此，目前需要改善回收产物的左旋葡聚糖浓度。
8、此外，当人们考虑到这样的事实时：在j.anal.appl.pyrolysis(1991)中使用纤维素作为原料，纯化前的最大左旋葡聚糖产率仅为32重量％(基于原料中的纤维素)并且纯化后的产率下降得更多，需要进一步提高产率。
9、此外，在j.appl.polym.sci.(1979)中，使用高纯度、高成本的纤维素例如滤纸、微晶纤维素和棉短绒作为原料，这对于工业化生产左旋葡聚糖来说很不理想。
技术实现思路
1、鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种使用纸浆作为原料以高产率和高纯度工业生产左旋葡聚糖的容易的方法。
2、为了解决上述问题，我们进行了深入调查。结果，我们发现，通过使用具有至少80重量％的葡萄糖作为组成糖的含量和不超过1重量％的克拉松木质素含量的纸浆，在二价金属盐的水溶液中浸渍处理纸浆，然后使其热解，能够容易地以高产率和高纯度获得左旋葡聚糖。
3、因此，本专利技术提供一种生产左旋葡聚糖的方法，该方法包括以下步骤：
4、(1)在二价金属盐的水溶液中对具有至少80重量％的作为组成糖的葡萄糖含量和不超过1重量％的克拉松木质素含量的纸浆浸渍处理；
5、(2)通过加热进行热处理，从而热解浸渍处理过的纸浆以形成气态左旋葡聚糖，并且也不形成炭或形成膜状炭，并且不形成一氧化碳或形成每100重量份(绝干重量)纸浆不超过5重量份的一氧化碳；和
6、(3)通过将气态左旋葡聚糖冷却至左旋葡聚糖的沸点或低于其沸点的温度来回收所述气态左旋葡聚糖。
7、在本专利技术的生产左旋葡聚糖的方法的优选实施方案中，所述纸浆具有5至20重量％的作为组成糖的木糖含量。
8、在本专利技术方法的另一个优选实施方案中，所述纸浆具有不超过95重量％的作为组成糖的葡萄糖含量。
9、在另一个优选实施方案中，所述二价金属盐是镁盐。
10、在另一个优选实施方案中，浸渍处理之前的纸浆没有被脱盐。
11、在另一个优选实施方案中，所述热处理是通过红外辐射进行加热。
12、在又一优选实施方案中，热处理中的纸浆加热时间至多为60秒。
13、在进一步优选的实施方案中，纸浆本身具有400℃至450℃的在热处理步骤中的温度。
14、专利技术的有利效果
15、本专利技术使得可以通过在二价金属盐的水溶液中浸渍处理纸浆并随后热解浸渍处理过的纸浆，从而以高产率和高纯度从纸浆工业化生产左旋葡聚糖。此外，能够使用在组成糖中具有80至95重量％的葡萄糖含量的相对低纯度、低成本的纸浆。此外，热处理不需要特殊的设备。例如，能够在常压下在60秒或更短的时间内完成热解。
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1.生产左旋葡聚糖的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纸浆具有5至20重量％的作为组成糖的木糖含量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述纸浆具有不大于95重量％的作为组成糖的葡萄糖含量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述二价金属盐是镁盐。
5.根据权利要求1所述的方法，其中浸渍处理之前的纸浆没有被脱盐。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述热处理是用红外线照射加热。
7.根据权利要求1所述的方法，其中热处理中的纸浆加热时间最多为60秒。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述纸浆本身具有400℃至450℃的在所述热处理步骤中的温度。
【技术特征摘要】
1.生产左旋葡聚糖的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纸浆具有5至20重量％的作为组成糖的木糖含量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述纸浆具有不大于95重量％的作为组成糖的葡萄糖含量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述二价金属盐是镁盐。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：河本晴雄，R·V·L·金廷，松尾佳奈，野村高志，丸一泰子，南英治，小林一人，三木晃子，
申请(专利权)人：国立大学法人京都大学，
类型：发明
国别省市：
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