專利名稱：一種蔗渣木聚糖醋酸酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備蔗渣木聚糖醋酸酯的方法。
背景技術(shù)：
隨著石油、煤和天然氣等資源的長期使用、世界森林面積的急劇減少和木材價(jià)格的提高，造成了環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，也導(dǎo)致了石化資源的日漸枯竭。因此，研究和開發(fā)利用農(nóng)林廢棄物日益得到重視。中國是僅次于巴西和印度的第三甘蔗種植大國，南方蔗區(qū)甘蔗總產(chǎn)量約7000多萬噸，蔗渣的產(chǎn)量達(dá)到約1000萬噸。甘蔗渣是制糖工業(yè)的主要副產(chǎn)品， 是一種重要的可再生生物質(zhì)資源。目前國內(nèi)對(duì)甘蔗渣僅進(jìn)行了初步加工與利用，大部分產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值還不是很高。除了制漿造紙、發(fā)電、制造人造板、堆肥等常規(guī)產(chǎn)品外，蔗渣還是生物活性物質(zhì)——木聚糖的重要來源，一般甘蔗渣中含木聚糖30%左右。木聚糖是植物細(xì)胞中主要的半纖維素成分，占植物細(xì)胞干重的35%，是一種豐富的生物質(zhì)資源，是自然界中除纖維素之外含量最豐富的多糖。然而自然界中很大一部分木聚糖未被有效利用，造成很大的資源浪費(fèi)。如何有效的利用這一特色資源，已成為許多學(xué)者研究的重要課題。木聚糖是由β_1，4木糖苷鍵連接D-木糖殘基為主鏈的復(fù)雜分子多聚糖，主鏈連有各種取代基，分子中含有許多葡萄糖醛酸、乙?；?、阿拉伯糖、阿魏酸、香豆酸等。木聚糖的種類可大致分為線性均一木聚糖、阿拉伯木聚糖(AX)、葡糖醛酸木聚糖(GX)以及葡糖醛酸阿拉伯木聚糖(GAX)。多數(shù)木聚糖具有很強(qiáng)的氫鍵，在水中是不溶的；木聚糖半纖維素具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，比如分枝、無定形組成的幾種不同類型的單糖(雜多糖)和不同類型的官能團(tuán)(例如羥基、乙?；?、羧基、甲氧基等)，與纖維素和淀粉比較，這些不同類型的聚糖具有不同的化學(xué)行為，這些也將限制它們的利用。然而，這些缺點(diǎn)往往可以通過改性如酯化、醚化、接枝、氧化、交聯(lián)和復(fù)合變性等來解決。木聚糖可作為化工、生物、醫(yī)藥等行業(yè)的原料。但是，單純從甘蔗渣中提取木聚糖， 不僅成本較高，而且蔗渣木聚糖本身存在性能缺陷，如功能性弱、水溶性差、熱黏度低、糊化性能不理想等。通過對(duì)蔗渣木聚糖進(jìn)行化學(xué)修飾改性，可以改善木聚糖的水溶性、陽電性、 熱塑性、表面活性以及抗微生物、抗凝血和抗HIV等生物活性或功能特性，顯著提高其附加價(jià)值，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。目前國外對(duì)木聚糖的酯化改性研究多數(shù)采用樺木、櫸木、玉米芯等來源的木聚糖為原料，對(duì)于以農(nóng)林廢棄物甘蔗渣木聚糖為原料的研究鮮見報(bào)道。合成的產(chǎn)物主要有木聚糖硫酸酯、木聚糖苯甲酸酯、木聚糖癸酸酯、木聚糖月桂酸酯、木聚糖苯酯等。這些酯化衍生物可以作為功能助劑、熱塑性材料、表面活性劑等，性能較好的木聚糖硫酸酯具有抗凝血、 抑制HIV-I病毒等生物活性?，F(xiàn)有酯化木聚糖研究的文獻(xiàn)報(bào)道中，酯化改性反應(yīng)基本是在水作溶劑的條件下， 產(chǎn)品取代度相對(duì)較低。而在有機(jī)溶劑中通過醋酸酐酯化來增加蔗渣木聚糖的疏水性是一種可行的方法。疏水性的增加能提高蔗渣木聚糖在熱塑性材料方面的應(yīng)用潛力，同時(shí)合成蔗渣木聚糖醋酸酯可以改變蔗渣木聚糖的功能特性與生物活性，這將大大提高其所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，拓寬木聚糖在化工、醫(yī)藥、紡織、生物等領(lǐng)域的應(yīng)用。將木聚糖這一特色的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)可再生資源的合理開發(fā)和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了增加蔗渣木聚糖的糊化性能和疏水性能，拓寬蔗渣木聚糖的應(yīng)用范圍，提高醋酸酐與蔗渣木聚糖的反應(yīng)程度，改善蔗渣木聚糖的功能特性，提供一種制備蔗渣木聚糖醋酸酯的方法。具體步驟為(1)將蔗渣木聚糖在50°C下的真空干燥箱中干燥Mh ；蔗渣木聚糖純度為85%以上，且經(jīng)過提純預(yù)處理；(2)取干燥后的蔗渣木聚糖10 20g和無水乙醇25 50mL加入反應(yīng)器，在室溫下混合攪拌30-60min，使木聚糖在溶劑體系內(nèi)分散均勻；(3)將體系溫度控制在50°C 70°C，將分析純醋酸酐6 15g和分析純催化劑氨基磺酸0. 1 0. 5g混合溶解均勻，用恒壓滴液漏斗緩慢加入四口燒瓶中，保持此溫度反應(yīng) 2 6h ；(4)將步驟(3)制得的反應(yīng)液倒入燒杯中，靜置冷卻30min，用質(zhì)量濃度為85%的工業(yè)乙醇反復(fù)洗滌、抽濾，將濾餅放入玻璃皿中，在60°C下的真空烘箱中干燥直至恒重即得
女口
廣 PFt ο(5)用滴定法測定產(chǎn)物取代度，具體方法是精確稱量0. 50g的樣品放入250mL錐
形瓶中，加入5mL去離子水，滴入3滴酚酞指示劑，用0. lmol/L NaOH滴至微紅色。然后加
入2.5mL 0. 5mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)液，搖勻。室溫下攪拌皂化60min，用少量蒸餾水沖洗錐形瓶
的塞子及瓶壁，最后用0. 5mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色剛好消失即為終點(diǎn)，記錄HCl消
耗體積V1，在相同條件下，用蔗渣木聚糖進(jìn)行空白滴定，記錄所消耗的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液體積Vtlt5
乙?；|(zhì)量分?jǐn)?shù)w及取代度DS計(jì)算式為
Γ^1/ η(KrF1) χ σ3χ (^raX 43
_4] w(0/0)=_2_J-- χ 100%
\ “m
γ … 132-wDS二們…——式中W-蔗渣木聚糖醋酸酯每個(gè)乙?；咎菃卧泻幸阴；|(zhì)量分?jǐn)?shù)；V0-滴定蔗渣木聚糖所用HCl的體積，mL ；蔗渣木聚糖醋酸酯所用HCl的體積，mL ；Chc1-HCI 的濃度，mol · Γ1 ；m-樣品質(zhì)量，g;DS-取代度，43和132分別為醋酸酐和蔗渣木聚糖脫水木糖單元的相對(duì)分子質(zhì)量。本發(fā)明原理蔗渣木聚糖分子中D-木糖單元的C2、C3上具有羥基，在催化劑氨基磺酸(PTSA)條
件下與醋酸酐酯化，反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種蔗渣木聚糖醋酸酯的制備方法，其特征在于具體步驟為(1)將蔗渣木聚糖在50°c下的真空干燥箱中干燥24h；(2)取干燥后的蔗渣木聚糖10 20g和無水乙醇25 50mL加入反應(yīng)器，在室溫下混合攪拌30-60min ；(3)將體系溫度控制在50°C 70°C，將分析純醋酸酐6 15g和分析純催化劑氨基磺酸0. 1 0. 5g混合溶解均勻，用恒壓滴液漏斗緩慢加入四口燒瓶中，保持此溫度反應(yīng)2 6h ；(4)將步驟C3)所得反應(yīng)液倒入燒杯中，靜置冷卻30min，用質(zhì)量濃度為85%的工業(yè)乙醇反復(fù)洗滌、抽濾，將濾餅放入玻璃皿中，在60°C下的真空烘箱中干燥直至恒重即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述蔗渣木聚醋酸酯的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的蔗渣木聚糖純度為85%以上，且經(jīng)過提純預(yù)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備蔗渣木聚糖醋酸酯的方法。將蔗渣木聚糖在50℃下的真空干燥箱中干燥24h；取干燥后的蔗渣木聚糖10～20g和無水乙醇25～50mL加入反應(yīng)器中，在室溫下混合攪拌60min，使木聚糖在溶劑體系內(nèi)分散均勻；將酯化劑醋酸酐6～15g和催化劑氨基磺酸0.1～0.5g用恒壓分液漏斗緩慢滴加到反應(yīng)器中，在50℃～70℃下反應(yīng)2～6小時(shí)；將反應(yīng)液倒入燒杯中，用濃度85％為工業(yè)乙醇反復(fù)洗滌、抽濾，將濾餅放入玻璃皿中，在60℃下的真空烘箱中干燥至恒重即得產(chǎn)品。本發(fā)明合成的蔗渣木聚糖醋酸酯糊化性能、熱黏度和疏水性能大大提高。
文檔編號(hào)C08B37/14GK102268104SQ201110148330
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者李東旭, 李和平, 歐輝, 白國韡, 魏錦萍, 魯勇 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)