基于LiCl/DMSO全溶体系麦草秸秆最佳球磨配球条件研究

木质纤维全溶或组分分离过程中,需经一定程度球磨预处理以打破木质纤维原料细胞壁中各组分之间的联接,而球磨效率的高低与所选用球珠的直径大小和所占比例有密切关系。采用配球法对麦草秸秆进行球磨处理,分析球磨后麦草原料在LiCl/DMSO全溶体系中的溶解性能及其可抽提木质素得率,优选麦草最佳球磨条件。研究发现,当采用二级配球法时,麦草在LiCl/DMSO中的溶解性能较好,且对木质素化学结构影响较小,球磨效率较高;且随着球磨时间延长,麦草溶解性能增强,而可抽提木质素得率逐渐提高,即对木质素结构影响增强。综合考虑麦草溶解性能和木质素结构保护,选取二级配球法A_(110)B_9为麦草的最佳球磨方法。在此条件下,麦秆、麦鞘和麦叶的最佳球磨时间分别为6 h、6 h和4 h,且三级分的可抽提木质素得率分别为11.03%、10.44%和8.28%,均处于较低水平,说明该球磨条件下,木质素结构破坏程度很小,对后续木质素和木质素-碳水化合物复合体(LCC)组分的分离和结构保护具有重要意义。     

1,4-二氧六环―盐酸预处理对麦秆化学成分的影响

用1,4-二氧六环―盐酸溶液对麦秆原料进行预处理,考察了预处理时间和盐酸浓度对原料化学成分含量的影响。研究结果表明,1,4-二氧六环―盐酸预处理可有效脱除麦秆中的木质素而保留绝大部分葡聚糖。预处理后浆料中木质素的脱除率随着预处理时间的延长和盐酸用量的增加而提高,高聚糖的降解率也有所增加,其中半纤维素的降解较为严重,而纤维素的降解率小于2%。     

麦秆中木质素的脱除

分别考察了酸处理、碱处理、氧化处理和超声辐射处理对从麦秆中脱除木质素的影响。酸处理能降低半纤维素含量;碱处理能够减少木质素含量;氧化处理能减少木质素及半纤维素含量;超声处理较好的分散麦秆并使之与溶剂充分接触,进而促进木质素的脱除。通过正交实验得到从麦秆中脱除木质素的优化条件为:碱性H_2O_2的乙醇混合溶液中NaOH浓度为1mol/L、H_2O_2体积分数为1.5%、双氧水与乙醇体积比1∶1,麦秆超声预处理5min,麦秆用量为2.5g,固液比1∶20;麦秆和混合溶液超声处理5min,然后在80℃下处理3h。在此条件下,木质素脱除率可达到88%。     

有机酸水溶液提取玉米芯木质素及其性质研究

以甲酸/乙酸水溶液为溶剂提取玉米芯木质素。利用响应面法考察了甲酸浓度、提取温度和反应时间等因素对木质素产率的影响。结果表明,最优的反应条件为：V (甲酸)∶V(乙酸) =4∶5,提取温度为91 ℃,反应时间4 h,在该条件下木质素产率的预测值为67.91 %,实验验证值为70.16 %。利用紫外光谱法和化学滴定法研究了木质素的纯度、酚羟基和羧基含量,测定了木质素在不同溶剂中的溶解性,通过红外、紫外、核磁共振及热重等方法对所提取的木质素的结构和性质进行了表征。结果显示,有机酸水溶液提取的木质素同时含有紫丁香单元（S）、愈创木基单元（G）和对羟基苯丙烷单元（H）,而且与碱木质素结构相似。热重分析表明,该木质素具有更好的热稳定性,600 ℃时热解残余物的比例为42 %。有机酸水溶液处理法是提取高纯度玉米芯木质素的有效方法。     

秸秆纳米纤维素和纳米木质素的环保高效提取

以蒸爆小麦秸秆为原料,通过稀碱辅助球磨实现了纤维素组份的纳米化和木质素组份的充分溶解,实现了秸秆纳米纤维素的分离提取。分别通过胶束法和反溶剂法将溶于稀碱中的木质素再生获得球形纳米木质素及纳米木质素胶囊。在稀碱辅助球磨过程中系统研究了氢氧化钠溶液浓度、蒸爆秸秆含量、球磨珠配比和时间对纤维素纳米化及组份分离效率的影响。结果表明：在0.5 mol/L NaOH水溶液、秸秆浓度2.0%(wt)、每10 mL溶液配置球磨珠20 g、球磨时间10 h的条件下秸秆纤维素纳米化的程度最高,木质素分离效率可达99.7%。通过胶束法和反溶剂沉淀法对经离心分离的木质素碱溶液酸析和透析后冷冻干燥,分别制得了尺度为数百纳米的木质素纳米颗粒与木质素纳米胶囊。     

有机-无机溶剂连续抽提巨龙竹木质素及其结构表征

为了分析巨龙竹木质素的结构特征,采用有机-无机溶剂连续抽提的方式将木质素和半纤维素进行分离,脱蜡竹粉依次用80%二氧六环、80%二氧六环-0.5% NaOH、2% NaOH、5% NaOH和8% NaOH连续抽提后,得5个木质素样品L₁~L₅,计算了木质素得率,并对抽提所得的木质素样品进行了红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)、核磁共振碳谱(¹³C NMR)和二维核磁共振(2D HSQC)分析。结果表明:在二氧六环和不同浓度碱性水溶液的连续抽提下,最终从巨龙竹原料中分离得到70.6%的原本木质素,其中木质素样品L₂的纯度最高,表明该方法是一种较为有效的竹材木质素组分分离方法。木质素的苯环骨架结构在分离过程中没有被破坏,但碱浓度的增加导致木质素中部分酯键发生断裂。巨龙竹木质素大分子主要由愈创木基单元(G)、紫丁香基单元(S)、对羟基苯基单元(H)组成,木质素大分子基本单元之间的联接键主要是β-O-4'醚键,除此之外还有β-β'、β-5'和β-1'联接。     

萃取脱除毛竹木质素的研究

研究了在CO₂的超临界流体中,以二氧杂环己烷/水为夹带剂,毛竹木质素的脱除规律。采用4因素3水平的正交试验,对脱木质素效率、纸浆得率、残渣中Klason木质素含量及综纤维素含量的影响因素进行了分析。结果表明,温度是影响脱木质素效率的主要因素,其次是压力, 反应时间和夹带剂体积分数对木质素溶出效率的影响相对较小。温度越高,萃取液中Klason木质素含量越高,但其综纤维素含量越低,纸浆得率也越低。在180℃、20 MPa下,采用95%(体积分数)二氧六环水溶液作夹带剂,萃取1h,可得到较高的脱木质素率,达到84.18%。对不同温度下超临界萃取液的GC-MS分析表明,总离子流图流出峰中存在具有乙氧基的直链或支链以及含氧五元环结构的醇、醛、酮、酸和酯类化合物,也存在如香草醛、对羟基苯甲醛等木质素的基本结构单元。萃取液的组成受温度的影响很大,在较低温度(160℃)下,没有糠醛及香豆酮等的产生,而在较高温度(200℃)下,香豆酮质量分数接近15%,糠醛质量分数可达42%以上。     

超临界CO_2萃取脱除毛竹木质素的研究

研究了在CO2的超临界流体中,以二氧杂环己烷/水为夹带剂,毛竹木质素的脱除规律。采用4因素3水平的正交试验,对脱木质素效率、纸浆得率、残渣中Klason木质素含量及综纤维素含量的影响因素进行了分析。结果表明,温度是影响脱木质素效率的主要因素,其次是压力,反应时间和夹带剂体积分数对木质素溶出效率的影响相对较小。温度越高,萃取液中Klason木质素含量越高,但其综纤维素含量越低,纸浆得率也越低。在180℃、20 MPa下,采用95%（体积分数）二氧六环水溶液作夹带剂,萃取1 h,可得到较高的脱木质素率,达到84.18%。对不同温度下超临界萃取液的GC-MS分析表明,总离子流图流出峰中存在具有乙氧基的直链或支链以及含氧五元环结构的醇、醛、酮、酸和酯类化合物,也存在如香草醛、对羟基苯甲醛等木质素的基本结构单元。萃取液的组成受温度的影响很大,在较低温度（160℃）下,没有糠醛及香豆酮等的产生,而在较高温度（200℃）下,香豆酮质量分数接近15%,糠醛质量分数可达42%以上。     

微波辅助提取墨旱莲总黄酮的工艺优化

采用微波辅助提取墨旱莲中的总黄酮。以总黄酮得率为指标,考察微波辐射时间、液固比、溶剂pH、提取级数等因素对得率的影响,确定了总黄酮的最佳提取工艺条件:以去离子水为溶剂,液固比(V/m)=25 mL/g,微波提取210 s,提取2次,此时墨旱莲总黄酮得率为1.42%,而常规水提取的时间为60 min,得率1.24%,故微波辅助提取法高效,省时。     

酶解秸秆残渣中木质素的提取及应用

采用碱性乙醇法从酶解玉米秸秆残渣原料中提取木质素,考察了乙醇体积分数、温度、固液比和碱质量分数对木质素提取率的影响;对提取的木质素进行了FTIR、13CNMR及1HNMR表征,并探索了木质素部分替代聚己内酯二醇用于聚氨酯薄膜的合成及降解性能研究。结果表明,在体积分数50%乙醇溶液、220℃、m(固)∶V(液)(固指固体酶解残渣原料,单位g;液指乙醇溶液体积,单位m L)=1∶20和质量分数1%NaOH溶液条件下,提取产物中木质素质量分数为94.1%,木质素提取率达到93.5%;产物的羟基含量为66.5 mg KOH/g。当添加质量分数27%的木质素和质量分数44%的聚己内酯二醇与异氰酸酯制备聚氨酯薄膜时,薄膜的拉伸强度为24.0 MPa,断裂伸长率为224%,降解率为3.3%。进一步添加适量葡萄糖提高聚氨酯薄膜的降解性能和耐水性能,降低薄膜透气性,葡萄糖质量分数为3%时薄膜60 d内的降解率达到11%。     

有机酸水溶液提取玉米芯木质素及其性质

以甲酸/乙酸水溶液为溶剂提取玉米芯木质素。利用响应面法考察了甲酸浓度、提取温度和反应时间等因素对木质素产率的影响。结果表明,最优的反应条件为:V(甲酸)∶V(乙酸)=4∶5,提取温度为91℃,反应时间4 h,在该条件下木质素产率的预测值为67.91%,实验验证值为70.16%。利用紫外光谱法和化学滴定法研究了木质素的纯度、酚羟基和羧基含量,测定了木质素在不同溶剂中的溶解性,通过红外、紫外、核磁共振及热重等方法对所提取的木质素的结构和性质进行了表征。结果显示,有机酸水溶液提取的木质素同时含有紫丁香单元(S)、愈创木基单元(G)和对-羟基苯丙烷单元(H),而且与碱木质素结构相似。热重分析表明,该木质素具有更好的热稳定性,600℃时热解残余物的质量分数为42%。有机酸水溶液处理法是提取高纯度玉米芯木质素的有效方法。     

新型橡胶助剂--髙沸醇木质素的研制

采用1,4-丁二醇水溶液为溶剂的高沸醇溶剂法,从松木、稻草等原料制备纤维素与高沸醇木质素.使用上述原料,在190～220 ℃的1,4-丁二醇水溶液中蒸煮1～3 h后,分离反应产物,得到固体纤维素与高沸醇木质素-丁二醇溶液.不溶于水的高沸醇木质素通过加水沉淀的方法,从反应后的液体混合物中分离.从松木和稻草制备髙沸醇木质素的得率分别大于25% 和11%.从松木中提取的髙沸醇木质素的w(灰分)=0.6%,而传统造纸黑液制得木质素磺酸钙的w(灰分)=21.4%.髙沸醇溶剂法是一种节能、无污染的制备纤维素与木质素的好方法.高沸醇木质素具有较高的反应活性,可以与甲醛反应,形成木质素改性树脂.添加高沸醇木质素改性树脂可以改善NBR橡胶的性能,尤其是扯断伸长率从270%提高到540%,其改性效果优于木质素磺酸盐改性树脂(扯断伸长率330%).髙沸醇木质素是一种新型的橡胶添加剂,有良好的应用前景.     

新型橡胶助剂——高沸醇木质素的研制

采用1,4 丁二醇水溶液为溶剂的高沸醇溶剂法,从松木、稻草等原料制备纤维素与高沸醇木质素。使用上述原料,在190～220℃的1,4 丁二醇水溶液中蒸煮1～3h后,分离反应产物,得到固体纤维素与高沸醇木质素-丁二醇溶液。不溶于水的高沸醇木质素通过加水沉淀的方法,从反应后的液体混合物中分离。从松木和稻草制备沸醇木质素的得率分别大于25%和11%。从松木中提取的沸醇木质素的w(灰分)=0 6%,而传统造纸黑液制得木质素磺酸钙的w(灰分)=21 4%。沸醇溶剂法是一种节能、无污染的制备纤维素与木质素的好方法。高沸醇木质素具有较高的反应活性,可以与甲醛反应,形成木质素改性树脂。添加高沸醇木质素改性树脂可以改善NBR橡胶的性能,尤其是扯断伸长率从270%提高到540%,其改性效果优于木质素磺酸盐改性树脂(扯断伸长率330%)。沸醇木质素是一种新型的橡胶添加剂,有良好的应用前景。     

响应面法优化硝酸-乙醇法制备白酒丢糟微晶纤维素工艺

研究利用硝酸-乙醇法制备白酒丢糟微晶纤维素工艺过程。经Na OH水溶液在一定温度和时间下预处理,可除去部分半纤维素和木质素,通过单因素设计,研究硝酸-乙醇提取料液比、温度和时间对微晶纤维素得率、聚合度及纯度的影响,再设计响应面优化试验。结果表明,各因素对丢糟微晶纤维素得率影响显著性表现为:温度时间料液比,并确定白酒丢糟微晶纤维素制备最佳条件:硝酸乙醇处理料液比1∶43 g/m L、处理温度70.1℃、处理时间92.3 min,此条件下,丢糟微晶纤维素得率50.18%,聚合度为286.78 L/g,纯度95.66%。     

橘皮中黄酮类物质的超声辅助提取及抗氧化性能研究

采用超声辅助法提取橘皮中的黄酮类化合物并研究了橘皮黄酮的抗氧化性能。由实验可得,提取最佳条件为:以氢氧化钠溶液为提取溶剂,超声功率为560 W,pH值为11,提取温度为60℃,料液比为1:14 (g/mL),提取时间为40 min,黄酮得率为2.33%,且具有一定的抗氧化性。     

两种木质素对纤维素酶水解的影响机制

为探究木质素对纤维素酶水解效率的影响,将苦竹中提取的乙醇木质素（EOL-B）和磨木木质素（MWL-B）作为模型物添加到微晶纤维素中进行酶吸附和水解。结果表明：添加8 g/L MWL-B使得反应72 h的葡萄糖得率从51.34%降低到46.06%;添加8 g/L EOL-B使得反应72 h葡萄糖得率从51.34%增加到61.06%。与MWL-B相比,EOL-B与纤维素酶蛋白之间亲和力和结合力较低,故纤维素酶在EOL-B上的非特异吸附更少。FT-IR和¹³C NMR分析表明：经乙醇处理后,木质素分子中C-C凝缩单元减少,β-O-4'键断裂,导致木质素分子的亲水性增加,阻断了与纤维素酶蛋白疏水性氨基酸的结合,对纤维素酶蛋白吸附量减少,从而使得纤维底物周围的酶蛋白浓度增加,水解率提高。     

高白度竹纤维的常压提取工艺

为了制备高白度的竹纤维,先用甲酸/乙酸/水预处理竹粉原料(记为A),再使用甲酸/乙酸/H_2O_2提取竹粉纤维素(记为A_p);通过单因素分析法探讨了甲酸/乙酸比例、H_2O_2用量、固液比、反应温度及反应时间等因素对产品得率和白度的影响;然后在碱性条件下用H_2O_2进行TCF漂白(记为P),考察了Na OH用量、H_2O_2用量、固液比、反应温度和反应时间对产品得率和白度的影响;同时研究了多步处理工艺提取的效果,得到白度较高的纤维素产品。当A_p段工艺条件选取V(甲酸)∶V(乙酸)=40∶60,固液比1∶10(g/m L),添加9%的H_2O_2溶液,先在60℃搅拌0.5h,再升温至90℃反应2h;且P段工艺条件选取H_2O_2用量为5%,Na OH用量为6%,固液比为1∶10(g/m L),反应温度为90℃,反应时间为2h,在此条件下经AAA_pA_pPP处理得到的产品白度高达90.5%。     

野菊花总黄酮的提取及萃取精制研究

用乙醇水溶液从野菊花中提取总黄酮,再用液-液萃取法进行萃取精制。提取阶段考察了乙醇浓度、液固比、温度、提取时间和提取次数对提取得率的影响,萃取阶段则考察了萃取剂种类、原料液浓度、相比和萃取次数对萃取率和萃取物纯度的影响。通过工艺优化,建立了一条从野菊花中提取总黄酮的工艺路线,即取40~50目的野菊花粉,加入70%的乙醇水溶液,液固比为20:1 mL g 1,在60℃下搅拌回流提取1 h,将提取液蒸干得野菊花浸膏;将野菊花浸膏重新溶解制成15 g L 1的水溶液作为原料液,加入水饱和的正丁醇作为萃取剂,相比为1,在25℃下振荡萃取1 h,萃取3次,所得萃取物的总黄酮纯度为32.4%。在多次萃取时还发现,第2、3次萃取物的总黄酮纯度较高(大于60%),可作为进一步分离提纯黄酮单体的原料。     

枯草芽孢杆菌发酵甘草渣产2,3-丁二醇和乙偶姻的初步研究

甘草渣是甘草提取完活性成分后的剩余物，富含木质纤维素。以甘草渣为研究对象，以2种稀碱（Na2CO3水溶液和NaOH水溶液）以及稀碱（Na2CO3水溶液或NaOH水溶液）和醋酸乙醇胺离子液体混合液为溶剂对甘草渣进行预处理，研究不同碱浓度和预处理温度对甘草渣组成及酶解效果的影响。结果表明，质量分数2%的NaOH水溶液在固液比（w/v）1:10（即每克甘草渣加入10毫升溶剂）、100 ℃条件下预处理甘草渣1.5 h，木质素去除率达54.1%、纤维素回收率为77.2%；样品酶解24 h，葡萄糖得率可达53.5%，较预处理前甘草渣（10.6%）提高了4.0倍。最后，对预处理后的甘草渣进行高固酶解，在固液比3:10、酶用量45 FPU/g生物质条件下酶解72 h，葡萄糖产量达到86.2 g/L、木糖18.9 g/L。以此酶解液为碳源进行发酵，96 h后发酵液中2,3-丁二醇和乙偶姻总产量为43.9 g/L，还原糖转化率为0.42 g/g；与对照组相比，酶解液更有利于菌体生长，生产强度提高，但转化率略低。     

提取条件对竹纤维分级分离的影响

对竹纤维组分的分级分离工艺进行了研究。以乙醇为溶剂的分级分离条件:第一级分离中NaOH 2.1%、H₂O₂ 1.5%,第二级分离中NaOH 2.4%、H₂O₂ 2.0%,第三级分离中NaOH 2.4%、H₂O₂ 1.0%。NaOH对各级半纤维素、木质素和纤维素的结构影响程度依次降低,而H₂O₂对各组分的结构影响不大。乙醇可同时提取木质素和半纤维素,而乙酸乙酯和丙酮不能提取半纤维素;乙酸乙酯提取的木质素具有较高的得率和纯度。丙酮和乙醇对纤维素、木质素的结构影响不大,而乙酸乙酯对纤维素和木质素的结构影响较大。