三元低共熔溶剂高效提取啤酒糟木质素及其结构特性

摘要

合成了一种γ-戊内酯(GVL)基三元低共熔溶剂(DES),提高了啤酒糟中木质素的提取效率，为实现酿酒行业废弃物的高值化利用提供参考。通过对比酸性、中性及碱性二元DES提取啤酒糟木质素的效果，进而引入对木质素具有良好溶解特性的GVL,设计氯化胆碱/对甲苯磺酸/GVL体系。通过单因素实验，确定最佳工艺条件如下：GVL质量分数为70%、氯化胆碱/对甲苯磺酸物质的量比1∶1、固液比1∶15(g∶mL)。在温和条件下(90℃,1 h),啤酒糟木质素提取率达到81.95%,纯度为82.50%。对处理后的固体样品进行结构表征分析，结果显示啤酒糟的木质纤维致密结构被有效破坏，木质素和半纤维素被分离，纤维素结晶度提高至54.30%。同时，对提取的啤酒糟木质素进行结构特性分析，结果如下：傅里叶变换红外光谱、二维核磁共振波谱分析显示三元DES提取的啤酒糟木质素主要由愈创木基型、紫丁香基型和羟基苯基型苯丙烷单元组成；热重分析显示初始热分解温度达325℃,较碱木质素提高了85℃;凝胶渗透色谱测得重均分子量为3 410 g/mol,分子量分布(PDI=1.39)比碱木质素(PDI=2.87)更均匀，表明提取的啤酒糟木质素具有优异的热稳定性和分子量均一性。

关键词

啤酒糟 / γ-戊内酯 / 低共熔溶剂 / 木质素 / 提取