超声化学法分离桉木中木聚糖类组分的研究

发布时间：2020-09-27 13:01

　　桉木具有种植范围广、生长周期短、纤维质量良好等优点,并且其木聚糖含量丰富,因而成为中国制浆造纸行业大力发展的纤维原材料。随着生物质精炼概念的提出,对纤维原材料进行预处理,有效分离木质纤维组分,并用分离得到的不同纤维组分,生产高附加值产品已成为造纸企业和科技工作者的研究热点。本文以桉木木片为研究对象,采用超声波分别协同水热法、稀硫酸、离子液体对原料进行预处理,研究超声功率、蒸煮温度、保温时间、液比等因素对桉木木聚糖提取率的影响,优化了工艺参数,筛选出较优提取方法,并借助扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等表征手段对预处理前后木片及经过乙醇沉淀粗提取的木聚糖进行分析,探究了超声波协同各处理方式提取木聚糖的作用机制。主要研究内容如下:超声波协同水热法分离提取桉木木聚糖组分,探讨了单因素实验条件下超声功率、超声时间,蒸煮温度、保温时间、液比等不同实验因素对木聚糖提取率的影响,结果表明,较优的提取工艺条件为超声功率1200 W、超声时间50 min、温度160°C、保温时间30 min和液比1:15,在此条件下木聚糖得率最优为42.18%,与相同条件下未经过超声波处理相比提取率增加3.09%。超声波协同稀硫酸分离提取桉木木聚糖组分,探讨了单因素实验条件下超声功率、超声时间,硫酸浓度、蒸煮温度、保温时间、液比等不同实验因素对木聚糖提取率的影响,结果显示,较优的提取工艺条件为超声功率900 W、超声时间30 min、硫酸浓度2%、温度150°C、保温时间30 min和液比1:20,在此条件下,木聚糖得率为25.03%,与相同条件下未经过超声波处理相比提取率增加4.12%。超声波协同离子液体分离提取桉木木聚糖组分,探讨了单因素实验条件下超声功率、超声时间、离子液体浓度、蒸煮温度、保温时间、液比等不同实验因素对木聚糖提取率的影响,结果表明,较优提取工艺条件为超声功率900 W、超声时间50 min、离子液体浓度7%、温度160°C、保温时间40 min和液比1:15,在此条件下,木聚糖得率最优为23.28%,与相同条件下未经过超声处理相比提取率增加2.25%。不同方式处理后木片的扫描电子显微镜(SEM)观察分析,表明超声波在一定程度上具有促进组分溶出的作用。将不同方式所得蒸煮液利用乙醇沉淀法进行木聚糖粗提取和冷冻干燥后得到木聚糖粉末,红外光谱分析木聚糖粉末的谱图显示,超声波处理不会影响木聚糖结构的变化。对超声波协同水热、稀硫酸、离子液体三种方式提取桉木木聚糖的结果对比表明,超声波协同水热法木聚糖提取率较高,而在稀硫酸、离子液体条件下预处理会将木聚糖降解为单糖而导致木聚糖含量降低,木糖含量升高。
【学位单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS72
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章绪论
    1.1 研究背景
    1.2 桉木的特性及利用
    1.3 超声波
        1.3.1 超声波作用基本原理
        1.3.2 超声波强化提取原理
        1.3.3 超声波辅助提取植物多糖
    1.4 木聚糖
    1.5 木聚糖的提取
        1.5.1 高温蒸煮法
        1.5.2 酸法
        1.5.3 碱法
        1.5.4 蒸汽爆破法
        1.5.5 微波法
        1.5.6 超声波法
    1.6 木聚糖应用
    1.7 本课题的研究目的、意义和内容
        1.7.1 本课题研究内容
第2章超声波协同水热法分离提取桉木木聚糖类组分
    2.1 实验原料与方法
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器及实验药品
        2.1.3 超声波提取装置
        2.1.4 木聚糖粗提取工艺流程
        2.1.5 单因素实验
        2.1.6 木糖标准溶液的配制及标准曲线的绘制
        2.1.7 蒸煮液中糖含量检测
        2.1.8 蒸煮液中木素含量检测
        2.1.9 蒸煮液中乙酸、糠醛含量检测
        2.1.10 环境扫描电镜(SEM)检测
        2.1.11 结晶度(XRD)检测
        2.1.12 蒸煮液中木聚糖乙醇沉淀
        2.1.13 木聚糖粉末红外光谱检测
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 超声功率对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        2.2.2 超声时间对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        2.2.3 蒸煮温度对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        2.2.4 保温时间对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        2.2.5 液比对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        2.2.6 最优条件下超声波协同水热提取与未协同提取法提取木片化学组分比较
        2.2.7 木片扫描电子显微镜(SEM)分析
        2.2.8 木片X-射线衍射(XRD)分析
        2.2.9 木聚糖粉末红外光谱检测分析
    2.3 本章小结
第3章超声波协同稀硫酸法分离提取桉木木聚糖类组分
    3.1 实验原料与方法
        3.1.1 实验原料
        3.1.2 实验仪器及实验药品
        3.1.3 超声波提取装置
        3.1.4 木聚糖提取取工艺流程
        3.1.5 单因素实验
        3.1.6 木糖标准溶液的配制及标准曲线的绘制
        3.1.7 蒸煮液中糖含量检测
        3.1.8 蒸煮液中木素含量检测
        3.1.9 蒸煮液中乙酸、糠醛含量检测
        3.1.10 环境扫描电镜(SEM)检测
        3.1.11 结晶度(XRD)检测
        3.1.12 蒸煮液中木聚糖乙醇沉淀
        3.1.13 木聚糖粉末红外光谱检测
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 超声功率对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        3.2.2 超声时间对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        3.2.3 硫酸浓度对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        3.2.4 蒸煮温度对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        3.2.5 保温时间对聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        3.2.6 液比对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        3.2.7 最优条件下超声波协同硫酸法提取与未协同硫酸法提取木片化学组分比较
        3.2.8 木片扫描电子显微镜(SEM)分析
        3.2.9 木片X-射线衍射(XRD)分析
        3.2.10 木聚糖粉末红外光谱检测分析
    3.3 本章小结
第4章超声波协同离子液体分离提取桉木木聚糖类组分
    4.1 实验原料与方法
        4.1.1 实验原料
        4.1.2 实验仪器及实验药品
        4.1.3 超声波提取装置
        4.1.4 木聚糖粗提取工艺流程
        4.1.5 单因素试验
        4.1.6 木糖标准溶液的配制及标准曲线的绘制
        4.1.7 蒸煮液中糖含量检测
        4.1.8 蒸煮液中木素含量检测
        4.1.9 蒸煮液中乙酸、糠醛含量检测
        4.1.10 环境扫描电镜(SEM)检测
        4.1.11 结晶度(XRD)检测
        4.1.12 蒸煮液中木聚糖乙醇沉淀
        4.1.13 木聚糖粉末红外光谱检测
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 超声功率对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        4.2.2 超声时间对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        4.2.3 离子液体浓度对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        4.2.4 温度对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        4.2.5 保温时间对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        4.2.6 液比对木聚糖提取率及糠醛、乙酸、木素含量的影响
        4.2.7 最优条件下超声波协同离子液体蒸煮与未协同提取法提取木片化学组分比较
        4.2.8 木片扫面电子显微镜(SEM)分析
        4.2.9 木片X-射线衍射(XRD)分析
        4.2.10 木聚糖粉末红外光谱检测分析
    4.3 本章小结
第5章结论与展望
    5.1 本文的主要结论
    5.2 本文的创新之处
    5.3 本文的下一步工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文

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