CN111321186B - 一种疏水类离子液体糖化中药渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏水类离子液体糖化中药渣的方法，以木质素衍生物对羟基苯甲酸和氯化胆碱为原料合成的新型疏水类离子液体与水、无水乙醇和甲酸等溶剂互配对中药渣进行糖化，开辟了木质素利用的新途径。

Description

一种疏水类离子液体糖化中药渣的方法
技术领域：
本发明涉及木质纤维废弃物转化技术领域，具体涉及一种疏水类离子液体糖化中药渣的方法。
背景技术：
利用木质纤维素类生物质进行生物炼制生产能源及高附加值化学品，对于保障国家能源和经济安全具有积极作用，而且对于减缓日益严重的环境污染也具有十分重要的现实意义。在中药生产加工过程中以及蒸煮熬制之后会留下大量的药渣，如何对其有效处理是现在面临的一个重要难题。与众多木质纤维素类生物质类似，中药渣中主要含有纤维素、半纤维素和木质素等成分，将中药渣中纤维多糖转化为可发酵性多糖，进而微生物转化为能源及化工品，不仅可以解决中药渣填埋处理方式带来的污染问题，而且能为制药企业带来经济效益。
类离子液体与传统离子液体性质类似，但低毒、可生物降解，目前已被用于木质纤维生物质预处理，提高纤维素酶解转化效率。发明人的在先专利申请CN 109651307A公开了一种纤维类中药渣制备呋喃衍生物的方法，通过构建温度敏感型类离子液体相变体系，在高温下为液相，利于反应传热传质，在室温下反应试剂自然重结晶为固体，利于回收再利用，将纤维类中药渣中纤维多糖高效转化为呋喃衍生物的同时有效地回收了木质素组分，实现了生物质全组分有效分离和利用，且所用反应试剂易于有效回收。
发明内容：
本发明的目的是提供一种疏水类离子液体糖化中药渣的方法，以木质素衍生物对羟基苯甲酸和氯化胆碱为原料合成的新型疏水类离子液体与水、无水乙醇和甲酸等溶剂互配对中药渣进行糖化，开辟了木质素利用的新途径。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种疏水类离子液体糖化中药渣的方法，该方法包括以下步骤：
1)对羟基苯甲酸与氯化胆碱按照摩尔比1:1-4:1合成新型疏水类离子液体；
2)步骤1)合成的新型疏水类离子液体和粒度为20-60目中药渣一起加入高压反应器中，并添加体积浓度为5-50％的水或甲酸或乙醇作为辅助溶剂，底物中药渣的质量浓度为30wt％，100-130℃下反应10-50min，上清液用来回收半纤维素衍生糖如木糖和低聚木糖，下层反应物采用无水乙醇洗涤至滤液为无色后得到的固体残渣在pH4.8的柠檬酸/柠檬酸钠缓冲液中50℃酶解糖化72h，底物质量浓度为10％，每克底物添加纤维素酶10-40FPU，获得葡萄糖；滤液蒸发后可回收类离子液体再利用。
添加一定体积浓度的水或甲酸或乙醇溶剂可以提高类离子液体的流动性和操作性。
本发明的有益效果如下：
1)本发明利用木质素衍生物对羟基苯甲酸作为氢键供体与氯化胆碱合成了新型疏水类离子液体，利用该新型疏水类离子液体能有效打破生物质的结构，溶解大部分半纤维素和部分木质素，并保留大部分纤维素，同时利用该新型疏水类离子液体与水或无水乙醇或甲酸等溶剂互配对中药渣进行糖化，开辟了木质素利用的新途径；
2)该新型疏水类类离子液体的疏水性使其相对传统水溶性离子液体可以回收再利用，具有绿色环保可回收的特点。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：对羟基苯甲酸/氯化胆碱/水体系
以地筋中药渣为原料，将其粉碎至20-60目，将其与氯化胆碱/对羟基苯甲酸摩尔比1:1合成的新型疏水类离子液体投放到间歇搅拌高压反应釜中，加入体积浓度为50％的去离子水强化反应热质传递，底物质量浓度为30％，密闭反应系统，加热至130℃搅拌转速为500rpm，反应50min，反应结束后，上层清液中木糖收率为78％，用无水乙醇清洗下层反应物至滤液无色，得到固体残渣和滤液。固相成分分析可知，木质素脱除率为39.89％，半纤维素去除率79.78％。滤液通过蒸发乙醇/水回收新型疏水类离子液体再利用。固相残渣加入纤维素酶酶解糖化，底物质量浓度为10％，加酶量40FPU/g，柠檬酸/柠檬酸钠缓冲液pH4.8，50℃，150rpm条件下酶解72h后，纤维素酶解率为99.36％，比原料酶解率高2倍多。
而同条件下的纯水体系中，即以地筋中药渣为原料，将其粉碎至20-60目投放到间歇搅拌高压反应釜中，加入去离子水，不加入氯化胆碱/对羟基苯甲酸摩尔比1:1合成的新型疏水类离子液体，底物质量浓度为30％，密闭反应系统，加热至130℃搅拌转速为500rpm，反应50min，反应结束后水相木糖收率仅为21％，固体木质素脱除率为11.7％，半纤维素脱除率75.3％，残渣纤维素酶解率为77％。
实施例2：对羟基苯甲酸/氯化胆碱/乙醇体系
以地筋中药渣为原料，将其粉碎至20-60目，将其与氯化胆碱/对羟基苯甲酸摩尔比1:2合成的新型疏水类离子液体投放到间歇搅拌高压反应釜中，加入体积浓度为20％的无水乙醇强化反应热质传递，底物质量浓度为30％，密闭反应系统，加热至120℃搅拌转速为500rpm，反应30min，反应结束后，上层清液中总木糖收率为62％，用无水乙醇清洗下层反应物至滤液无色，得到固体残渣和滤液。固相成分分析可知，木质素脱除率为32.13％，半纤维素去除率80.03％。滤液部分通过蒸发乙醇回收新型疏水类离子液体再利用。固相残渣加入纤维素酶水解糖化，底物质量浓度为10％，加酶量20FPU/g，柠檬酸/柠檬酸钠缓冲液pH4.8，50℃，150rpm条件下水解72h后，纤维素酶解率为88.21％，比原料酶解率高2倍多。
而同条件下的纯乙醇体系中，液相总木糖收率为0，固体木质素脱出率为19.7％，半纤维素脱出率为30.6％，残渣纤维素酶解率为45％。
实施例3：对羟基苯甲酸/氯化胆碱/甲酸体系
以地筋中药渣为原料，将其粉碎至20-60目，将其与氯化胆碱/对羟基苯甲酸摩尔比1:4合成的新型疏水类离子液体投放到间歇搅拌高压反应釜中，加入体积浓度为5％的甲酸强化反应热质传递，按照底物质量浓度为30％，密闭反应系统，加热至100℃搅拌转速为500rpm，反应10min，反应结束后，上层清液中木糖收率为73％，用无水乙醇清洗下层反应物至滤液无色，得到固体残渣和滤液。固相成分分析可知，木质素脱除率为60.48％，半纤维素去除率100％。滤液通过蒸发乙醇/甲酸回收新型疏水类离子液体再利用。固相残渣加入纤维素酶酶解糖化，底物质量浓度为10％，加酶量10FPU/g，柠檬酸/柠檬酸钠缓冲液pH4.8，50℃，150rpm条件下酶解72h后，纤维素酶解率为99.78％，比原料酶解率高2倍多。
而同条件下的纯甲酸体系中，液相木糖收率为54％，固体木质素脱出率为1.86％，半纤维素脱出率为87.18％，残渣纤维素酶解率为79％。
以上实施例证明，本发明对羟基苯甲酸/氯化胆碱疏水类离子液体，可以实现地筋中药渣半纤维素和纤维素的高效糖化，既开辟了木质素衍生物利用的新途径，又有效转化利用了中药渣，反应后的类离子液体可回收再利用，与传统离子液体相比，绿色环保、制备过程简单。

Claims (2)

1.一种疏水类离子液体糖化中药渣的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)、对羟基苯甲酸与氯化胆碱按照摩尔比1:1-4:1合成新型疏水类离子液体；
2)、步骤1)合成的新型疏水类离子液体和粒度为20-60目中药渣一起加入高压反应器中，并添加体积浓度为5-50％的水或甲酸或乙醇作为辅助溶剂，底物中药渣的质量浓度为30wt％，100-130℃下反应10-50min，上清液用来回收半纤维素衍生糖，下层反应物采用无水乙醇洗涤至滤液为无色后得到的固体残渣在pH4.8的柠檬酸/柠檬酸钠缓冲液中50℃酶解糖化72h，底物质量浓度为10％，每克底物添加纤维素酶10-40FPU，获得葡萄糖；滤液蒸发后可回收类离子液体再利用。
2.根据权利要求1所述疏水类离子液体糖化中药渣的方法，其特征在于，半纤维素衍生糖为木糖和低聚木糖。
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基于新型胆碱类离子液体的小麦秸秆预处理研究;任欢;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20170228(第2期);摘要，第1页最后1段-第2页最后1段,第4页第2段，,第11页2.2.1，第19页3.3.2，第20-21页3.3.6以及第22-41页全部，图3-2 *

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