CN105639717A - 一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法 - Google Patents

一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105639717A
CN105639717A CN201610032748.9A CN201610032748A CN105639717A CN 105639717 A CN105639717 A CN 105639717A CN 201610032748 A CN201610032748 A CN 201610032748A CN 105639717 A CN105639717 A CN 105639717A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lignin
cabo
laccase
tobacco stems
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610032748.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105639717B (zh
Inventor
欧阳新平
姜林峰
朱媛
杨云
杨东杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201610032748.9A priority Critical patent/CN105639717B/zh
Publication of CN105639717A publication Critical patent/CN105639717A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105639717B publication Critical patent/CN105639717B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B15/00—Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
    • A24B15/18—Treatment of tobacco products or tobacco substitutes
    • A24B15/20—Biochemical treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明公开了一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法。先用1％-5％的碳酸氢钠在80℃-100℃的温度下对烟梗进行预处理20-50min。预处理后用清水将烟梗洗涤，烘干。之后将处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂的水溶液中。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为5,在50℃，转速为150r/min的搅拌下酶解2-7个小时。本发明提供的烟梗中的木质素降解方法操作简单，反应条件温和，时间短，成本低，且对烟梗本身的破坏程度低。通过该工艺处理后，烟梗中的木质素降解率可以达到40.31％，有效地降低了烟梗丝燃烧的木质素气息，提升了烟梗的品质，同时提升了卷烟的品质和安全。

Description

一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法
技术领域
本发明涉及烟梗中木质素的降解，特别涉及烟梗制备烟草薄片生产过程中木质素的脱除。
背景技术
通常，木质素在烟梗中的含量为4-8％，这部分木质素是造成烟气中木质气息重，以至于产生强烈的咳呛等和燃烧时产生灼喉的主要原因，干扰烟气的香气，且木质素热解会产生儿茶酚、烷基儿茶酚，引起涩口且有促癌活性，影响卷烟品质和安全。因此，烟梗中木质素的降解脱除有利于烟草质量的提高。
目前对于木质素的脱除方法通常包括：①有机酸脱除法：该方法是使用乙酸等有机酸，使木质素的醚键断裂，大分子结构的木质素被降解而脱除。脱除效果受反应温度、催化剂、反应时间的影响。该方法容易导致纤维素的酸性水解，从而影响到烟梗的品质。②有机溶剂提取法：该方法以甲醇、乙醇、丁醇等为有机溶剂，以无机酸作为催化剂，是木质素溶解，分离出纤维不溶物，然后再改变溶液的极性或加入沉淀剂，沉淀出木质素。这种方法的木质素的降解率较低，降解率大约是植物体内木质素总量的10％左右。③高沸醇溶剂法：该方法使用高沸点溶剂如乙二醇、丁二醇等溶解木质素，再通过调整溶液的极性，使木质素从溶液中沉淀出来。这种方法所用的高沸醇脱除温度高，接近200℃，不适合工业应用。③碱性脱除法：利用木质素与碱形成酚钠结构而溶于碱的特性，在烟梗中加入氢氧化钠可以除去一定量的木质素。但要达到较好的木质素脱除效果，碱性处理需要在大于2.5MPa和170℃以上的高温下处理。难以实现大批量处理。④生物降解法：利用一些过氧化物酶氧化木质素，该方法条件温和，容易实现工业化生产。但目前单纯的生物降解脱除率低。公布号为CN103859579A的中国发明专利申请公开了一种用漆酶降解烟梗中的木质素的方法，反应温度为40℃-48℃，pH为4.5-5.5,反应时间为36h-60h,酶解后的烟梗中木质素脱除率为16.3％。但该方法直接用漆酶对烟梗中木质素进行酶解，由于烟梗中纤维素、半纤维素和木质素相互缠绕和包裹，酶解效率低，对木质素的降解率低，且该专利侧重于漆酶的培养。
发明内容
本发明是针对现有技术存在的问题，提供一种先用弱碱对烟梗进行碱预处理，再利用漆酶在表面活性剂的协同作用下对烟梗进行酶解，从而达到烟梗中木质素的脱除方法。
目前对烟梗木质素脱除的研究较少，化学的降解方法由于处理的溶剂和反应条件的限制难以运用到烟梗中，而单纯的生物降解的降解率不高。本发明利用温和的化学方法预处理后再进行生物降解的降解方法将会更有利于降解烟梗中的木质素。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法，包括以下步骤：
(1)用质量浓度为1％-5％的弱碱在80℃-100℃的温度下对烟梗进行预处理20-50min,预处理后用清水将烟梗洗涤，烘干；
(2)将步骤(1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中,其中漆酶浓度为0.1g/L-0.8g/L,吐温80的浓度为0.08g/L-0.15g/L,通过的缓冲溶液控制反应pH值为5,在温度为50℃，搅拌下酶解2-7个小时。
为进一步实现本发明目的，优选地，步骤(1)中弱碱为碳酸氢钠。
优选地，步骤(1)中碳酸氢钠的质量浓度为3％。
优选地，步骤(1)中，碳酸氢钠的处理温度为100℃；碳酸氢钠的处理时间为30min。
优选地，步骤(1)中，所述烘干是放在50℃的烘箱里进行。
优选地，步骤(2)中，漆酶浓度为0.4g/L。
优选地，步骤(2)中，吐温80的浓度为0.12g/L。
优选地，步骤(2)中，酶解时间为4个小时。
优选地，步骤(2)中，缓冲溶液为醋酸钠-醋酸。
优选地，步骤(2)中，所述搅拌的转速为150r/min。
本发明技术的突出特征是利用碳酸氢钠对烟梗进行预处理，使烟梗的结构变得疏松，木质素从纤维素和半纤维素中暴露出来，从而有利于下一步酶解的进行，同时利用表面活性剂增大酶和烟梗的接触面积，提升烟梗中的木质素脱除率。
本发明与现有技术相比具有如下突出优点和效果：
1、本发明在酶解前采用的碱处理有效地提升了酶解效率，表面活性剂吐温80的添加使得漆酶更好的吸附到木质素上，进一步的提高了酶解效果。弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法的效果是单独进行碱处理或酶解无法比拟的。
2、本发明的反应条件温和，时间短，成本低，且在降解木质素时不会破坏纤维素和半纤维素的结构。
3、本发明所使用的化学品都是食品行业允许的，安全可靠。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。
木质素含量的测量方法按照文献(宋银等，丹参木质素及其单体含量的测定，分析科学学报，2011,27(5)：586-590)中的酸解结合紫外分光光度计法进行。
木质素的脱除率按下式计算：
实施例1
(1)用1％的碳酸氢钠在80℃的温度下对烟梗进行预处理20min。预处理后用清水将烟梗洗涤、放在50℃的烘箱里烘干。
(2)将(1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中,其中漆酶浓度为0.1g/L,吐温80的浓度为0.08g/L。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为5,在50℃，转速为150r/min的搅拌下酶解2个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50℃烘箱进行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为5.21％，木质素脱除率为32.20％。
实施例2
(1)用1％的碳酸氢钠在90℃的温度下对烟梗进行预处理50min。预处理后用清水将烟梗洗涤、放在50℃的烘箱里烘干。
(2)将(1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中,其中漆酶浓度为0.8g/L,吐温80的浓度为0.15g/L。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为5,在50℃，转速为150r/min的搅拌下酶解7个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50℃烘箱进行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为5.13％，脱除率为33.25％。
实施例3
(1)用3％的碳酸氢钠在100℃的温度下对烟梗进行预处理30min。预处理后用清水将烟梗洗涤、放在50℃的烘箱里烘干。
(2)将(1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中,其中漆酶浓度为0.4g/L,吐温80的浓度为0.12g/L。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为5，在50℃，转速为150r/min的搅拌下酶解4个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50℃烘箱进行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为4.59％，脱除率为40.31％。
实施例4
(1)用3％的碳酸氢钠在80℃的温度下对烟梗进行预处理20min。预处理后用清水将烟梗洗涤、放在50℃的烘箱里烘干。
(2)将(1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中,其中漆酶浓度为0.4g/L,吐温80的浓度为0.15g/L。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为5,在50℃，转速为150r/min的搅拌下酶解4个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50℃烘箱进行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为4.74％，脱除率为38.36％。
实施例5
(1)用5％的碳酸氢钠在100℃的温度下对烟梗进行预处理30min。预处理后用清水将烟梗洗涤、放在50℃的烘箱里烘干。
(2)将(1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中,其中漆酶浓度为0.8g/L,吐温80的浓度为0.12g/L。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为5,在50℃，转速为150r/min的搅拌下酶解2个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50℃烘箱进行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为4.87％，脱除率为36.65％。
实施例6
(1)用5％的碳酸氢钠在90℃的温度下对烟梗进行预处理50min。预处理后用清水将烟梗洗涤、放在50℃的烘箱里烘干。
(2)将(1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中,其中漆酶浓度为0.1g/L,吐温80的浓度为0.08g/L。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为5,在50℃，转速为150r/min的搅拌下酶解7个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50℃烘箱进行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为5.05％，脱除率为34.31％。
对比例1
用3％的碳酸氢钠在100℃的温度下对烟梗进行预处理30min。处理后用清水将烟梗洗涤、放在50℃的烘箱里烘干。烘干后测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为6.22，脱除率为19.12％。
对比例2
将烟梗放入到含有漆酶水溶液中,其中漆酶浓度为0.4g/L，通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为5,在50℃，转速为150r/min的搅拌下酶解4个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50℃烘箱进行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为6.46％，脱除率为15.99％。
对比例3
将烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中,其中漆酶浓度为0.4g/L,吐温80的浓度为0.12g/L。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为5,在50℃，转速为150r/min的搅拌下酶解4个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50℃烘箱进行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为5.4％，脱除率为29.78％。
实施效果说明
为了说明本发明的实施效果，将实施实例同单独进行碱处理、酶解或酶与吐温80协同作用的对比例进行对比，对比效果见表1。
表1为本发明实施例中烟梗的木质素含量和木质素脱除率数据。
表1本发明实施案例效果
表1显示经本发明技术实施的烟梗样品(实施例1-6)的木质素含量有了明显降低，脱除率都在30％以上，最高达到40.31％。明显高于目前国内外文献所报道的酶解方法降解烟梗中木质素的脱除率。而单独进行碱处理的木质素脱除率为19.12％(对比例1)，单独进行酶解的木质素脱除率为15.99％(对比例2)，只进行酶和吐温80协同降解的木质素脱除率为29.78％(对比例3)，都小于本发明中实施例中的结果，可见弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法的效果是单独进行碱处理或酶解无法比拟的。

Claims (10)

1.一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)用质量浓度为1％-5％的弱碱在80℃-100℃的温度下对烟梗进行预处理20-50min,预处理后用清水将烟梗洗涤，烘干；
(2)将步骤(1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中,其中漆酶浓度为0.1g/L-0.8g/L,吐温80的浓度为0.08g/L-0.15g/L,通过的缓冲溶液控制反应pH值为5,在温度为50℃，搅拌下酶解2-7个小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中弱碱为碳酸氢钠。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中碳酸氢钠的质量浓度为3％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，碳酸氢钠的处理温度为100℃；碳酸氢钠的处理时间为30min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述烘干是放在50℃的烘箱里进行。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，漆酶浓度为0.4g/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，吐温80的浓度为0.12g/L。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，酶解时间为4个小时。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，缓冲溶液为醋酸钠-醋酸。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌的转速为150r/min。
CN201610032748.9A 2016-01-18 2016-01-18 一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法 Active CN105639717B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610032748.9A CN105639717B (zh) 2016-01-18 2016-01-18 一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610032748.9A CN105639717B (zh) 2016-01-18 2016-01-18 一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105639717A true CN105639717A (zh) 2016-06-08
CN105639717B CN105639717B (zh) 2017-08-25

Family

ID=56486843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610032748.9A Active CN105639717B (zh) 2016-01-18 2016-01-18 一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105639717B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113115969A (zh) * 2021-04-02 2021-07-16 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种降低烟梗中木质素含量的方法
CN113637666A (zh) * 2021-10-11 2021-11-12 南京苏睿医药科技有限公司 一种磁性碳纳米管复合材料固定化漆酶的方法
CN115161123A (zh) * 2022-07-21 2022-10-11 陕西中烟工业有限责任公司 烟梗清洗用清洗剂及其制备方法和用途

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060130859A1 (en) * 2002-09-09 2006-06-22 John-Paul Mua Process for reducing nitrogen containing compounds and lignin in tobacco
CN102524942A (zh) * 2011-12-15 2012-07-04 华宝食用香精香料（上海）有限公司 一种降低烟草梗丝中的木质素含量的方法
CN102604900A (zh) * 2012-04-09 2012-07-25 苏州昆蓝生物科技有限公司 烟梗处理复合酶制剂及烟梗处理方法
CN103859579A (zh) * 2014-04-01 2014-06-18 吉林烟草工业有限责任公司 一种降解烟梗中木质素的方法
US20150223517A1 (en) * 2012-07-13 2015-08-13 Kind Consumer Limited Process for using tobacco
CN105167174A (zh) * 2015-07-16 2015-12-23 华南理工大学 有效降低烟草废弃物中木质素含量的浸提液及其制备方法与应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060130859A1 (en) * 2002-09-09 2006-06-22 John-Paul Mua Process for reducing nitrogen containing compounds and lignin in tobacco
CN102524942A (zh) * 2011-12-15 2012-07-04 华宝食用香精香料（上海）有限公司 一种降低烟草梗丝中的木质素含量的方法
CN102604900A (zh) * 2012-04-09 2012-07-25 苏州昆蓝生物科技有限公司 烟梗处理复合酶制剂及烟梗处理方法
US20150223517A1 (en) * 2012-07-13 2015-08-13 Kind Consumer Limited Process for using tobacco
CN103859579A (zh) * 2014-04-01 2014-06-18 吉林烟草工业有限责任公司 一种降解烟梗中木质素的方法
CN105167174A (zh) * 2015-07-16 2015-12-23 华南理工大学 有效降低烟草废弃物中木质素含量的浸提液及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄婷: "弱碱预处理对麦草化学成分及酶水解性能的影响", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113115969A (zh) * 2021-04-02 2021-07-16 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种降低烟梗中木质素含量的方法
CN113637666A (zh) * 2021-10-11 2021-11-12 南京苏睿医药科技有限公司 一种磁性碳纳米管复合材料固定化漆酶的方法
CN113637666B (zh) * 2021-10-11 2023-12-01 南京苏睿医药科技有限公司 一种磁性碳纳米管复合材料固定化漆酶的方法
CN115161123A (zh) * 2022-07-21 2022-10-11 陕西中烟工业有限责任公司 烟梗清洗用清洗剂及其制备方法和用途
CN115161123B (zh) * 2022-07-21 2024-05-10 陕西中烟工业有限责任公司 烟梗清洗用清洗剂及其制备方法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN105639717B (zh) 2017-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Methods to increase the reactivity of dissolving pulp in the viscose rayon production process: a review
Wu et al. Enhanced enzymatic saccharification of sorghum straw by effective delignification via combined pretreatment with alkali extraction and deep eutectic solvent soaking
Yu et al. Fungal treatment of cornstalks enhances the delignification and xylan loss during mild alkaline pretreatment and enzymatic digestibility of glucan
Argyropoulos et al. Isolation of residual kraft lignin in high yield and purity
Palamae et al. Retention of hemicellulose during delignification of oil palm empty fruit bunch (EFB) fiber with peracetic acid and alkaline peroxide
CN105639717A (zh) 一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法
CN102643357B (zh) 利用废弃棉织物制备羧甲基纤维素钠的方法
CN102181506A (zh) 一种生物质预处理的方法
Trinh et al. Optimization of ionic liquid pretreatment of mixed softwood by response surface methodology and reutilization of ionic liquid from hydrolysate
Zeng et al. Effects of lignin modification on wheat straw cell wall deconstruction by Phanerochaete chrysosporium
CN107604726B (zh) 一种利用复合酶液处理造纸纸浆的方法
Tsujiyama et al. Performance of wood‐rotting fungi‐based enzymes on enzymic saccharification of rice straw
Asad et al. Pretreatment of trace element-enriched biomasses grown on phytomanaged soils for bioethanol production
CN103082393B (zh) 一种利用生化机械法由烟秆制备烟草薄片的方法
CN102058154A (zh) 一种酶法降解烟草中木质素的方法
Chen et al. Response of biomass species to hydrothermal pretreatment
Hassan et al. Lignin recovery from alkaline hydrolysis and glycerolysis of oil palm fiber
Ben’ko et al. Patterns of the ozone pretreatment of lignocellulosic biomass for subsequent fermentation into sugars
Zhan et al. Enhancing the potential production of bioethanol with bamboo by γ-valerolactone/water pretreatment
Salim et al. Effect of oil heat treatment on chemical constituents of Semantan bamboo (Gigantochloa scortechinii Gamble)
Puri Ozone pretreatment to increase digestibility of lignocellulose
FI108233B (fi) Menetelmä muurahaishapon talteenottamiseksi
Eranna et al. Solvent-free chemical modification of wood by acetic and butyric anhydride with iodine as catalyst
Ahlberg et al. Investigation on the use of intermediate crops for anaerobic digestion as a renewable source of energy
CN101838349A (zh) 一种微波辐射制备羧甲基半纤维素的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant