2006 玉米秸秆发酵残渣中木质素的分离与性质研究

第２６卷增刊（２）２００６年１０月

现代化工

ＭｏｄｅｍＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ．

０ｃｔ．２００６ ９９

玉米秸秆发酵残渣中木质素的分离与

性质研究

程贤廷１’２，刘晓玲１

（１．福州大学材料科学与工程学院，福建福州３５００２；２．闽江学院化学与化学工程系，福建福州３５００１１０）

搐要：采用２种方法从玉米秸杆发酵制备乙醇的残渣中得到酶解木质素，酶解木质素的得率为２５％一３５％。研究了酶解木质素的性质，其可溶解于１，４－丁二醇、苯酚和碱性水溶液，但不溶于水，红外光谱与磨木木质素的相似，具有较高的化学活性，能够直接与醛、环氧氯丙烷或异氰酸酯等反应，形成酶解木质素的改性衍生物。

关键词：酶解木质素；玉米杆；分离；性质中豳分类号：Ｑ８１４．１

文献标识码：Ａ

文章编号：０２５３—４３２０（２００６）￥２—００９９—０２

Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎｆｒｏｍｃｏｒｎｓｔａｌｋｓｒｅｓｉｄｕｅｂｙｅｎｚｙｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓａｎｄｉｔｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ

ＣＨＥＮＧＸｉａｎ．Ｓｉｔｌ，２．ＬＩＵＸｉａｏ．１ｉｎｇＩ

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０００２，Ｃｈｉｎａ；

２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＥＨｌｉｇｎｉｎ

ＥＨｌｉｇｎｉｎｍｉｌｌｅｄ

ｗｅｒｅ

ａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＭｉｎｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５００１１，Ｃｈｉｎａ）

ｔｗｏ

ｗａｓ

ｓｅｐａｒａｔｅｄｂｙ

ｍｅｔｈｏｄｓｆｒｏｍｃｏｉ＇ｎｓｔａｌｋｓｒｅｓｉｄｕｅｗｉｔｈ

ｏｒ

ａ

ｙｉｅｌｄｏｆ２５％一３５％．Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ

ｓｐｅｃｔｒａ

ｓｔｕｄｉｅｄ：ｉｔ’Ｓｓｏｌｕｂｌｅｉｎ１，４ ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ，ｐｈｅｎｏｌ

ｅａｓｙ

ｔｏ

ａｌｋａｌｉ

ｌｉｑｕｏｒ，ａｎｄｉｎｓｏｌｕｂｌｅｉｎｗａｔｅｒ，ｉｔｓＩＲ

ｏｒ

ｉｓｓｉｍｉｌａｒｔｏ

ｌｉｇｎｉｎ，ａｎｄｂｙｉｔｓｈｉｇｈｃｈｅｍｉｃａｌａｃｔｉｖｉｔｙｉｔｉｓｒｅａｃｔｗｉｔｈａｌｄｅｈｙｄｅ

ｐｈｅｎｏｌ

ｔｏｐｒｅｐａｒｅ

ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｎｉｎｆｒｏｍｅｎｚｙｍａｔｉｃ

ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ；ｃｏｒｎｓｔａｌｋｓ；ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ

能源酒精是目前各国都非常关注并竞相开发的一种汽油的替代产品，玉米秸秆中含有大量的多糖组分，为了节约粮食并降低能源酒精的制造成本，国内外学者正在探索利用微生物、酶催化等生物技术让玉米秸秆中的多糖转化成能源酒精…。瑞典、美国设计的一套试验生产工艺中对微生物酶解玉米秸杆制备能源酒精的残渣没有进一步开发，仅把残渣作为燃料烧掉。国内学者也关注这项研究【２“Ｊ，其中试试验工艺过程取得了成功，但由于残渣没有得到有效的综合利用，生产１ｔ能源酒精将亏损４００。５００元，该课题的经济效益问题是实际推广应用的瓶颈。笔者采用不同的分离、提取方法，从酶解玉米秸杆制备能源酒精的残渣中制得酶解木质素，较好地保留了木质素的化学活性，可以用于制备环氧树脂、聚氨酯等高聚物，使玉米秸秆发酵制备１ｔ能源酒精增加８００元以上的收益，如付诸实用，既能提高了微生物酶锯制备能源酒精的经济效益，又能促进每年６～７亿ｔ玉米杆资源的综合利用。

收稿日期：２００６—０８—１８

１实验部分

１．１酶解木质素的分离

酶解玉米杆残渣由南京林业大学提供，其他试剂均为分析纯化学试剂。

从酶解玉米杆残渣中提取酶解木质素采用２种方法。第一种方法是有机溶剂萃取法。萃取条件是把酶解玉米杆残渣和５倍质量的有机溶剂在０．１，

１．０１８０

ＭＰａ压力条件下，加热至７０。９５℃，维持５０．ｍｉｎ，过滤、减压蒸去有机溶剂得到酶解木质素，

根据溶剂的种类、萃取条件的不同，酶解木质素的得率为２０％一３０％。第二种方法是无机碱性水溶液萃取法。萃取过程采用酶解玉米杆残渣与氢氧化纳、氨水的水溶液在０．１—０．６ＭＰａ压力条件下，加热至５０—９０℃，维持３０～１８０ｍｉｎ，过滤后滤液冷却至室温并用稀盐酸调节ｐＨ值到中性，再加入３—６倍体积的水，酶解木质素以沉淀析出，过滤、冷冻干燥得到酶解木质素粉末，依据萃取的条件得率为

基金项目：福州市特殊人才基金（２００４—０６）；中国科学院广州化学所纤维素开放实验室基金（ＬＣＬＣ一２００４—１５８）资助

作者简介：程贤娃（１９４６一），男，博士，教授，博士生导师，现主要从事高分子材料、高分子精细化工以及