以毛竹为原料生产300吨低聚木糖的工厂设计文献综述

 2022-02-22 09:02

以毛竹为原料生产300吨低聚木糖的工厂设计

——文献综述

摘要：低聚木糖作为一种功能性低聚糖，具有改善人体肠道环境，增强人体免疫力，控制血糖等优点。而到目前为止从木质纤维素中制备低聚木糖的主要方法有:水热法、稀酸法、碱处理以及酶解法等，这些方法各有各的优缺点。而本论文将以毛竹为原料使用水热法制备低聚木糖，水热法的优点在于其简单环保，不需要添加任何化学试剂，对设备无腐蚀性，其缺点在于水热法能耗较大，产物纯度较低，生产成本较大[1]。

关键词：低聚木糖、毛竹、酶、水热法。

  1. 前言

低聚木糖是以2～7个木糖分子以1，4糖苷键连接而成的一种功能性低聚糖。低聚木糖在近年来受大众关注较多，主要原因在于低聚木糖有着良好的特性，低聚木糖几乎不会被人体的肠道给消化掉，低聚木糖进入大肠后，会促进大肠内的各种有益菌的增殖，可以改变肠道的环境，改善肠道的功能。另外，低聚木糖在大肠中被发酵而产生各种酸，列如乙酸，乳酸，丙酸等，这些酸性物质会改变肠道环境，使肠道酸化，而酸化后的肠道环境可以抑制拟杆菌等有害细菌的生长，减少有毒代谢产物的形成，从而使得肠道更健康，使得人体负担减少。在低聚木糖改变肠道环境的基础上，低聚木糖就具有了防便秘，防腹泻，提高人体免疫力的功能，这使得低聚木糖被广泛应用于制药、食品和饲料等领域[2]。然而低聚木糖在自然界中的存量很少，目前大多数的低聚木糖是由生物质类原料经过各种工艺降解而来的[3]。

生物质原料是一种可再生的、储量巨大的重要资源，其可以被利用的主要成分是木质纤维素。木质纤维素包含三种主要成分:纤维素、半纤维素以及木质素。纤维素是由葡萄糖线性聚合而成,同时含有结晶结构与无定形结构,而半纤维素是一种无定形的具有不同支链基团的戊糖和己糖(主要是木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖)聚合物。木质素是一种用于维持植物细胞壁结构完整性的天然高分子聚合物。它是木质纤维素的重要组成部分[4]。

我国的生物质资源总体较为丰富，而且我国是世界上竹类资源最丰富的国家之一，，竹子的年产生物量很大，且适应中国南方大部分地区的气候环境，可作为提供木质纤维素的优质作物。特别是丛生竹的生物量非常可观，如大木竹年产量可达 60 t/hm2,远高于欧美国家作为能源作物栽培的芒属植物和柳枝稷。全国第六次森林资源清查统计显示，我国现有竹林面积484.26万hm2，比第五次清查结果增加63.18hm2，年均增加12.6万hm2[5]，已形成了以多种产品为基础的产业。因此，以毛竹为原料，利用水热法生产低聚木糖是极其有潜力的。

  1. 国内外研究概况

截至到目前为止，国内外从木质纤维素中制备低聚木糖的方法主要有:水热法、稀酸法、碱处理、酶解法等方法。

2.1水热法

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