【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物质精炼领域，尤其涉及一种葡萄糖-微波膨化协同提取蔗渣半纤维素的方法。
技术介绍
1、蔗渣是甘蔗制糖之后的最主要的废弃物，多是被作为饲料或者直接被焚烧，这些方式不仅没有充分利用蔗渣的潜在价值，还加剧了大气环境的污染。蔗渣含有丰富的半纤维素，可以将其进一步用作半纤维素提取的生物质原料，且其低廉的价格易于工业化生产，能够带来巨大的经济效益。
2、半纤维素是应用最广的生物质资源之一，其独有的化学结构含有大量的羟基，赋予了其巨大的利用和改性的潜力。包括但不限于酯化、醚化、氧化、碳酸酯化、共聚等改性方式。改性手段能够赋予其高热稳定性、抗氧化性、生物无害性、亲水性、疏水性、高吸附性等性能，使其在食品保鲜，食品加工、生物医药、工业处理、材料研发领域都具有广泛的应用前景。
3、半纤维素在细胞壁独特的存在方式使其的分离十分具有挑战性，其与同为木质纤维素之一的纤维素具有较强的氢键和范德华作用，紧密结合；加上与木质素的化学共价键连接，使其牢牢地被束缚在细胞壁内，因此，半纤维素高效提取存在困难。目前半纤维素主要的分离手段包括：稀酸抽提、有机溶剂抽提、碱抽提、离子液体抽提等提取办法，但是普遍存在成本较高、分离得到的半纤维素分子量较低、半纤维素的得率较低等问题。
技术实现思路
1、鉴于上述不足，本专利技术的目的是降低植物纤维细胞的生物顽固性，提供一种葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，使得蔗渣细胞结构疏松，能够允许更多的半纤维素扩散出细胞外，改善微波的能量结
2、本专利技术的目的将通过以下方案得以实现：
3、一种葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，主要包括以下步骤：
4、步骤(1)蔗渣的葡萄糖-微波多次膨化协同预处理
5、将蔗渣在葡萄糖溶液浸渍处理1～3小时后过滤蔗渣；
6、将葡萄糖与碳酸氢铵(均为分析纯)混合作为膨化剂，加去离子水混合制备成膨化剂溶液，将膨化剂溶液与蔗渣混合并浸渍1～3小时后，进行微波膨化处理，将经过膨化处理的蔗渣充分清洗干净后，烘干至绝干，密封保存备用；
7、步骤(2)膨化蔗渣的微波-碱提取半纤维素
8、将步骤(1)取得的蔗渣与naoh溶液于聚四氟乙烯反应釜中充分混合，后将含原料的反应釜置于微波反应器中进行微波提取反应后，即得到半纤维素提取液；
9、步骤(3)半纤维素的分离和纯化
10、待步骤(2)的半纤维素提取液冷却至室温后，加入1mol/l浓度的硫酸调节ph值为2，后对其进行-5℃、8000rpm的冷冻离心15分钟，取上清液，加入3mol/l浓度的氢氧化钠溶液调节ph值为13后，再加入1mol/l浓度的硫酸调节ph值为2，重复操作3次，得到半纤维素多糖溶液，加入5倍多糖溶液体积的无水乙醇溶解多糖后进行-5℃、8000rpm冷冻离心15分钟，用丙酮和乙醚洗涤至中性，烘干，即得到高分子量的半纤维素。
11、步骤(1)中，在膨化剂中加入葡萄糖的目的是为了增强膨化剂溶液的吸波能力，改善膨化剂溶液的介电常数，增大其对微波的吸波能力从而提升膨化剂溶液和升温速率，更快的升温速率能够让膨化剂溶液在相同时间内分解出更多的nh4和co2，从而为细胞的膨胀、破孔和形变提供更多的压力，对细胞产生更严重的破坏。
12、步骤(1)中葡萄糖溶液的质量分数为1～2％，蔗渣与葡萄糖溶液混合的固液比为1:5(g:ml)。
13、步骤(1)中葡萄糖与碳酸氢铵的质量比为1:10～13，膨化剂溶液的质量分数调节为2％～5％，蔗渣和膨化剂溶液的固液比(g:ml)为1:3～6。
14、步骤(1)中微波膨化的次数为1一次以上，每次膨化的功率为(1200+(n-1)×200)w，n为微波膨化次数，1≤n，每次微波膨化结束后过滤多余的液体，冷却后加新的膨化剂溶液进行下一次微波膨化，每次膨化功率较上一次膨化的功率要高，这是因为更高的微波功率能够为膨化剂溶液提升更高的分解速率，在原有的膨化基础上，蔗渣能够浸渍更多的膨化剂溶液，在原有的基础上产生更深、更大的破坏需要更强的气体推动力，因此微波功率需要逐步增加，经过微波多次膨化后，得到的蔗渣即可用于提半纤维素。
15、步骤(1)中微波膨化处理的温度为95℃～100℃，时间为3min。
16、步骤(2)中氢氧化钠溶液的质量分数为2％～5％，蔗渣与naoh溶液的固液比(g:ml)为1:15～20。
17、步骤(2)中微波提取的微波功率为1000w～1300w，提取温度为90℃～93℃，提取时间为30分钟。
18、步骤(2)中微波膨化后的蔗渣的纤维间紧密的链接被不同程度地打开，蔗渣纤维细胞的细胞壁也受到了不同程度的破坏，此时的蔗渣原料比表面积和孔隙率得到了不同程度的提升，这允许更多、高分子量的半纤维素通过细胞壁，更适合于提取高的率和高分子量的半纤维素。
19、步骤(3)中的分离提纯步骤中，先将半纤维素溶液的ph值先调节至2后调节至13，重复3次操作，让木素充分析出，使得提取得到的半纤维素存在更少的杂质。
20、本专利技术的有益效果：
21、本专利技术改善了微波-碱法的能量结构，使得在微波能耗和其它微波-碱法差不多的情况下，得到较多的半纤维素，降低了蔗渣细胞壁的生物顽固性。
22、本专利技术降低了碱的用量，和其它微波-碱法提半纤维素得到近似产率的半纤维素的前提下，使用碱的量降低了1～1.5％，能够降低对环境的污染，且能节约成本。
23、本专利技术采用葡萄糖能够改善蔗渣纤维细胞的吸波能力和膨化剂溶液的热分解速率，使得蔗渣的形变和破孔变得更充分，更彻底。
24、本专利技术葡萄糖-膨化能够对蔗渣纤维细胞的孔隙分布产生较大的影响，这不仅增大了比表面积和孔隙率，使得半纤维素溶出时间大大减小，后续的膨化更能在一次膨化基础上产生的小孔上进行进一步破孔，使得半纤维素更容易被溶出，得到的半纤维素分子更量高。
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1.一种葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，具体的步骤如下：
2.根据权利要求1中所述葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，步骤(1)中葡萄糖溶液的质量分数为1～2％，蔗渣与葡萄糖溶液的固液比g:mL为1:5。
3.根据权利要求1中所述葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，步骤(1)中葡萄糖与碳酸氢铵的质量比为1:10～13，膨化剂溶液的质量分数为2％～5％，蔗渣和膨化剂溶液的固液比g:mL为1:3～6。
4.根据权利要求1中所述葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，步骤(1)中微波膨化处理的温度为95℃～100℃，时间为3min。
5.根据权利要求1中所述葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，步骤(1)中微波膨化的次数为1一次以上，功率为(1200+(n-1)×200)W，n为微波膨化次数，n≥1，每次微波膨化处理结束后过滤多余的液体，冷却后加等量新的膨化剂溶液进行下一次微波膨化。
6.根据权利要求1中所述葡
7.根据权利要求1中所述葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，步骤(2)中微波提取的微波功率为1000W～1300W，提取温度为90℃～93℃，提取时间为30分钟。
...【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，具体的步骤如下：
2.根据权利要求1中所述葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，步骤(1)中葡萄糖溶液的质量分数为1～2％，蔗渣与葡萄糖溶液的固液比g:ml为1:5。
3.根据权利要求1中所述葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，步骤(1)中葡萄糖与碳酸氢铵的质量比为1:10～13，膨化剂溶液的质量分数为2％～5％，蔗渣和膨化剂溶液的固液比g:ml为1:3～6。
4.根据权利要求1中所述葡萄糖-微波膨化协同处理提取蔗渣半纤维素的方法，其特征在于，步骤(1)中微波膨化处理的温度为95℃～100℃，时间为3min。
【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉新，杨文进，孙兵，李凯，安亮亮，胡建全，黄吉振，史昌蓉，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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