从木质纤维预水解液中分离、提取木质素-碳水化合物复合体的方法

摘要

本发明公开了一种从木质纤维预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体(LCC)的方法；该方法将木质纤维预水解液过滤除去水不溶性杂质，得到滤液；滤液中加入混合溶剂进行萃取，混合液静置并将上清液倾析出得到固体，用混合溶剂对固体进行过滤洗涤直至滤液成无色；将固体冻干，即获得LCC；本发明采用从木质纤维预水解“废”液中分离、提取LCC的方法。预水解液本是溶解浆制备过程中的废弃物，直接从中分离、提取LCC，降低了能耗，提高了资源利用率，同时也缓解了“废”液对环境的污染。

权利要求

1.一种从木质纤维预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将木质纤维预水解液过滤除去水不溶性杂质，得到滤液；其中，所述木质纤维预水解液是溶解浆制备过程中，以水为媒介，在高温、高压环境下水解木质纤维得到的，木质纤维预水解液选自云杉预水解液、杨木预水解液和麦草预水解液；

2）按体积比1:7向滤液中加入混合溶剂，萃取24 72小时，得到混合液；其中，混合溶剂~

由氯仿和丙酮混合而成；丙酮和氯仿的体积比1:1；

3）混合液静置并将上清液倾析出得到固体，用混合溶剂对固体进行洗涤，直至滤液成无色；

4）将步骤3）中洗涤所得固体冻干24 72小时，即获得木质素‑碳水化合物复合体；其中，~

木质素‑碳水化合物复合体的提取率为80 90%；纯度≥90%。

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说明书

从木质纤维预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体

的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及木质纤维提取领域，具体涉及一种从木质纤维预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体(LCC)的方法。

背景技术

[0002] 木素‑碳水化合物复合体(Lignin‑Carbohydrate Complex，LCC)是由木质素和碳水化合物通过化学共价键组成的天然聚合物。LCC既含有疏水性的木质素刚性嵌段，又含有
亲水性的多糖柔性嵌段，具有两亲性。LCC中多糖和木质素均可被生物降解吸收，作为重要
碳源参与代谢循环，无毒且可生物降解。LCC中木质素与多糖之间不是简单的物理堆积在一
起，而是通过苄基醚键、苯甲酯键、缩醛键和苯基糖苷键形成的复合物，是一种无定形的高
分子聚合物，具有理化及生物稳定性。同时，LCC还具有生物活性，如抗肿瘤、抗菌、抗病毒和
抗氧化等。这使LCC不仅是一种具备优秀加工性能的天然高分子，还是一种良好的医用高分
子化合物。但就天然存在的LCC，由于来源的稀缺和提取方法的复杂，其产量严重不足，限制
了LCC工业化产物的开发与利用。

[0003] LCC是木质素和多糖通过共价键连接的复杂高分子聚合物，同时具有亲水性和亲油性。这就决定了其提取方法既不同于亲油性的木质素，又有别于亲水性的多糖。目前，从
木质纤维木质部提取LCC的方法主要有两种，球磨法和热水抽提法：

[0004] 1)球磨法采用48‑72小时深度球磨，进行纤维粉碎和细胞破壁，并通过二氧六环、二甲亚砜、二氯甲烷、乙醇、乙酸和丙酮等一系列萃取，获得球磨LCC。此LCC分离、提取方法，
能耗高、流程复杂，且产物得率较低(10‑15％)；

[0005] 2)热水抽提法采用70‑100℃热水抽提脱脂木粉4‑6小时，水解液用二氯甲烷、乙醇、乙醚、乙酸和丙酮等连续萃取，获得热水抽提LCC。此LCC分离、提取方法，能耗高、流程复
杂，且产物纯度较低(60‑85％)。现有LCC分离、提取过程均存在能耗高和流程复杂的缺陷，
低能耗、高效率地获得大量、高纯度的LCC成为了实现其工业化应用的突破口。

[0006] 上述两种方法提取两亲性LCC的流程都面临多种溶剂、分步提取的问题。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种从木质纤维预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体(LCC)的方法，该方法在从木质纤维预水解液中低能耗、
高效率地分离提取大量、高纯度的LCC；同时，该发明利用了溶解浆制备过程中产生的预水
解“废”液，一定程度上缓解了预水解液对环境的污染和资源的浪费。

[0008] 为实现上述目的，本发明所设计一种从木质纤维预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体的方法，其特征在于：包括以下步骤：

[0009] 1)将木质纤维预水解液过滤除去水不溶性杂质，得到滤液；

[0010] 2)按体积比1:6～8向滤液中加入混合溶剂，萃取24～72小时，得到混合液；其中，混合溶剂由氯仿和丙酮混合而成；丙酮和氯仿的体积比1:1～2；

[0011] 3)混合液静置并将上清液倾析出得到固体，用混合溶剂对固体进行过滤洗涤直至滤液成无色；

[0012] 4)将步骤3)中洗涤所得固体冻干24～72小时，即获得LCC；其中，LCC的提取率为80～90％；纯度≥90％。

[0013] 进一步地，所述步骤1)中，木质纤维预水解液选自云杉预水解液、杨木预水解液和麦草预水解液。

[0014] 再进一步地，所述步骤2)中，滤液和混合溶剂体积比1:7。

[0015] 再进一步地，所述丙酮和氯仿的体积比1:1。

[0016] 本发明的原理：

[0017] 预水解是溶解浆制备过程中的必要工段。以水为媒介，在高温、高压环境下，脱除木质纤维中的半纤维素。同时，半纤维素上的乙酰基脱落，产生乙酸。在酸催化作用下，木质
素发生裂解。溶出的木质素在预水解中与半纤维素进一步发生缩合反应，生成LCC。据不完
全统计，我国溶解浆年产量已超过800万吨，由此带来的预水解液可达5000‑8000万吨/年。
然而，预水解液通常被当做废液处理，经过简单的浓缩、沉降后，直接进行填埋或燃烧。这就
造成了环境污染和资源浪费。尽管溶解浆的制备已实现工业化，预水解的研究也相当广泛，
然而预水解液中LCC的分离、提取却未见报道。大量的预水解液可为LCC的分离、提取提供丰
富的来源，同时LCC的分离、提取可将预水解液变废为宝。

[0018] 本发明的有益效果：

[0019] (1)本发明采用从木质纤维预水解“废”液中分离、提取LCC的方法。预水解液本是溶解浆制备过程中的废弃物，直接从中分离、提取LCC，降低了能耗，提高了资源利用率，同
时也缓解了“废”液对环境的污染。

[0020] (2)本发明通过氯仿和丙酮混合溶液，一步法萃取获得LCC，溶剂选择性高，分离、提取流程简易，获得的LCC得率和纯度高。

[0021] (3)本发明选用的氯仿和丙酮均属于低沸点溶剂，倾析出的上清液，经简单的蒸馏工艺，可回收95‑97％的液体，并回用于洗涤液，实现溶剂的多次重复利用。

具体实施方式

[0022] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

[0023] 实施例1

[0024] 从云杉预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体(LCC)的方法，其步骤如下：

[0025] (1)取50ml云杉预水解液，用滤纸过滤分离预水解液，除去水不溶性杂质，得到滤液

[0026] (2)按体积比1:6向滤液中加入混合溶剂，萃取24小时，得到混合液；其中，混合溶剂由氯仿和丙酮混合而成；丙酮和氯仿的体积比1:1；

[0027] (3)混合液静置并将上清液倾析出得到固体，用混合溶剂对固体进行过滤洗涤直至滤液成无色；

[0028] (4)将步骤3)中洗涤所得固体冻干24小时，即获得木质素‑碳水化合物复合体LCC；

[0029] 表1云杉预水解液中提取LCC的相关指标

[0030] 得率(％) 纯度(％) 木质素含量(％) 碳水化合物含量(％) Mw(g/mol) Mw/Mn86 95 11.1 83.9 19216 5.46

[0031] 实施例2

[0032] 从杨木预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体(LCC)的方法，其步骤如下：

[0033] (1)取50ml杨木预水解液，用滤纸过滤分离预水解液，除去水不溶性杂质，得到滤液；

[0034] (2)按体积比1:6向滤液中加入混合溶剂，萃取24时，得到混合液；其中，混合溶剂由氯仿和丙酮混合而成；丙酮和氯仿的体积比1:2；

[0035] (3)混合液静置并将上清液倾析出得到固体，用混合溶剂对固体进行过滤洗涤直至滤液成无色；

[0036] (4)将步骤3)中洗涤所得固体冻干24～72小时，即获得木质素‑碳水化合物复合体LCC；

[0037] 表2杨木预水解液中提取LCC的相关指标

[0038] 得率(％) 纯度(％) 木质素含量(％) 碳水化合物含量(％) Mw(g/mol) Mw/Mn87 94 11.9 82.1 9688 7.09

[0039] 实施例3

[0040] 从麦草预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体(LCC)的方法，其步骤如下：

[0041] (1)取50ml麦草预水解液，用滤纸过滤分离预水解液，除去水不溶性杂质，得到滤液；

[0042] (2)按体积比1:6～8向滤液中加入混合溶剂，萃取24小时，得到混合液；其中，混合溶剂由氯仿和丙酮混合而成；丙酮和氯仿的体积比1:2；

[0043] (3)混合液静置并将上清液倾析出得到固体，用混合溶剂对固体进行过滤洗涤直至滤液成无色；

[0044] (4)将步骤3)中洗涤所得固体冻干24小时，即获得木质素‑碳水化合物复合体LCC；

[0045] 表3麦草预水解液中提取LCC的相关指标

[0046] 得率(％) 纯度(％) 木质素含量(％) 碳水化合物含量(％) Mw(g/mol) Mw/Mn83 91 18.1 72.9 6197 5.96

[0047] 实施例4

[0048] 从云杉预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体(LCC)的方法，其步骤如下：

[0049] (1)取50ml云杉预水解液，用滤纸过滤分离预水解液，除去水不溶性杂质，得到滤液

[0050] (2)按体积比1:8向滤液中加入混合溶剂，萃取48小时，得到混合液；其中，混合溶剂由氯仿和丙酮混合而成；丙酮和氯仿的体积比1:2；

[0051] (3)混合液静置并将上清液倾析出得到固体，用混合溶剂对固体进行过滤洗涤直至滤液成无色；

[0052] (4)将步骤3)中洗涤所得固体冻干48小时，即获得木质素‑碳水化合物复合体LCC；

[0053] 表4云杉预水解液中提取LCC的相关指标

[0054]得率(％) 纯度(％) 木质素含量(％) 碳水化合物含量(％) Mw(g/mol) Mw/Mn
82 93 10.4 83.7 18973 5.31

[0055] 实施例5

[0056] 从云杉预水解液中分离、提取木质素‑碳水化合物复合体(LCC)的方法，其步骤如下：

[0057] (1)取50ml云杉预水解液，用滤纸过滤分离预水解液，除去水不溶性杂质，得到滤液

[0058] (2)按体积比1:7向滤液中加入混合溶剂，萃取72小时，得到混合液；其中，混合溶剂由氯仿和丙酮混合而成；丙酮和氯仿的体积比1:1；

[0059] (3)混合液静置并将上清液倾析出得到固体，用混合溶剂对固体进行过滤洗涤直至滤液成无色；

[0060] (4)将步骤3)中洗涤所得固体冻干72小时，即获得木质素‑碳水化合物复合体LCC；

[0061] 表5云杉预水解液中提取LCC的相关指标

[0062] 得率(％) 纯度(％) 木质素含量(％) 碳水化合物含量(％) Mw(g/mol) Mw/Mn85 91 9.8 84.3 19786 5.54

[0063] 其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经
创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。