一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及烟梗中木质素的降解，特别涉及烟梗制备烟草薄片生产过程中木质素 的脱除。
【背景技术】
[0002] 通常，木质素在烟梗中的含量为4-8%，这部分木质素是造成烟气中木质气息重， 以至于产生强烈的咳呛等和燃烧时产生灼喉的主要原因，干扰烟气的香气，且木质素热解 会产生儿茶酚、烷基儿茶酚，引起涩口且有促癌活性，影响卷烟品质和安全。因此，烟梗中木 质素的降解脱除有利于烟草质量的提高。
[0003] 目前对于木质素的脱除方法通常包括:①有机酸脱除法:该方法是使用乙酸等有 机酸，使木质素的醚键断裂，大分子结构的木质素被降解而脱除。脱除效果受反应温度、催 化剂、反应时间的影响。该方法容易导致纤维素的酸性水解，从而影响到烟梗的品质。②有 机溶剂提取法:该方法以甲醇、乙醇、丁醇等为有机溶剂，以无机酸作为催化剂，是木质素溶 解，分离出纤维不溶物，然后再改变溶液的极性或加入沉淀剂，沉淀出木质素。这种方法的 木质素的降解率较低，降解率大约是植物体内木质素总量的10%左右。③高沸醇溶剂法:该 方法使用高沸点溶剂如乙二醇、丁二醇等溶解木质素，再通过调整溶液的极性，使木质素从 溶液中沉淀出来。这种方法所用的高沸醇脱除温度高，接近200°C，不适合工业应用。③碱性 脱除法:利用木质素与碱形成酚钠结构而溶于碱的特性，在烟梗中加入氢氧化钠可以除去 一定量的木质素。但要达到较好的木质素脱除效果，碱性处理需要在大于2.5MPa和170°C以 上的高温下处理。难以实现大批量处理。④生物降解法:利用一些过氧化物酶氧化木质素， 该方法条件温和，容易实现工业化生产。但目前单纯的生物降解脱除率低。公布号为 CN103859579A的中国发明专利申请公开了 一种用漆酶降解烟梗中的木质素的方法，反应温 度为40°C_48°C，pH为4.5-5.5，反应时间为3611-6011，酶解后的烟梗中木质素脱除率为 16.3%。但该方法直接用漆酶对烟梗中木质素进行酶解，由于烟梗中纤维素、半纤维素和木 质素相互缠绕和包裹，酶解效率低，对木质素的降解率低，且该专利侧重于漆酶的培养。
【发明内容】
[0004] 本发明是针对现有技术存在的问题，提供一种先用弱碱对烟梗进行碱预处理，再 利用漆酶在表面活性剂的协同作用下对烟梗进行酶解，从而达到烟梗中木质素的脱除方 法。
[0005] 目前对烟梗木质素脱除的研究较少，化学的降解方法由于处理的溶剂和反应条件 的限制难以运用到烟梗中，而单纯的生物降解的降解率不高。本发明利用温和的化学方法 预处理后再进行生物降解的降解方法将会更有利于降解烟梗中的木质素。
[0006] 本发明的目的通过如下技术方案实现：
[0007] -种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法，包括以下步骤：
[0008] (1)用质量浓度为1%_5%的弱碱在80°c-100°c的温度下对烟梗进行预处理20- 50min，预处理后用清水将烟梗洗涤，烘干；
[0009] (2)将步骤(1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中， 其中漆酶浓度为0. lg/L-0.8g/L，吐温80的浓度为0.08g/L-0.15g/L，通过的缓冲溶液控制 反应pH值为5，在温度为50°C，搅拌下酶解2-7个小时。
[0010] 为进一步实现本发明目的，优选地，步骤(1)中弱碱为碳酸氢钠。
[0011] 优选地，步骤(1)中碳酸氢钠的质量浓度为3%。
[0012] 优选地，步骤(1)中，碳酸氢钠的处理温度为100°C ;碳酸氢钠的处理时间为30min。
[0013] 优选地，步骤(1)中，所述烘干是放在50°C的烘箱里进行。
[0014] 优选地，步骤(2)中，漆酶浓度为0 · 4g/L。
[0015] 优选地，步骤(2)中，吐温80的浓度为0.12g/L。
[0016] 优选地，步骤(2)中，酶解时间为4个小时。
[0017]优选地，步骤(2)中，缓冲溶液为醋酸钠-醋酸。
[0018]优选地，步骤(2)中，所述搅拌的转速为150r/min。
[0019] 本发明技术的突出特征是利用碳酸氢钠对烟梗进行预处理，使烟梗的结构变得疏 松，木质素从纤维素和半纤维素中暴露出来，从而有利于下一步酶解的进行，同时利用表面 活性剂增大酶和烟梗的接触面积，提升烟梗中的木质素脱除率。
[0020] 本发明与现有技术相比具有如下突出优点和效果：
[0021] 1、本发明在酶解前采用的碱处理有效地提升了酶解效率，表面活性剂吐温80的添 加使得漆酶更好的吸附到木质素上，进一步的提高了酶解效果。弱碱、漆酶与表面活性剂协 同脱除烟梗中木质素的方法的效果是单独进行碱处理或酶解无法比拟的。
[0022] 2、本发明的反应条件温和，时间短，成本低，且在降解木质素时不会破坏纤维素和 半纤维素的结构。
[0023] 3、本发明所使用的化学品都是食品行业允许的，安全可靠。
【具体实施方式】
[0024] 为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的实 施方式不限如此。
[0025] 木质素含量的测量方法按照文献(宋银等，丹参木质素及其单体含量的测定，分析 科学学报，2011，27(5): 586-590)中的酸解结合紫外分光光度计法进行。
[0026]木质素的脱除率按下式计算：
[0027]木臟臟率％ =酶解前木质素含量.XlOO 酶解目Ij木质素含量
[0028] 实施例1
[0029] (1)用1%的碳酸氢钠在80°C的温度下对烟梗进行预处理20min。预处理后用清水 将烟梗洗涤、放在50 °C的烘箱里烘干。
[0030] (2)将（1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中，其中 漆酶浓度为0. lg/L,吐温80的浓度为0.08g/L。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为 5，在50°C，转速为150r/min的搅拌下酶解2个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50°C烘箱进 行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为:样品的木质素含量为5.21%，木质素脱除 率为 32.20%。
[0031] 实施例2
[0032] (1)用1%的碳酸氢钠在90°C的温度下对烟梗进行预处理50min。预处理后用清水 将烟梗洗涤、放在50 °C的烘箱里烘干。
[0033] (2)将（1)中处理后的烟梗放入到含有漆酶和表面活性剂吐温80的水溶液中，其中 漆酶浓度为0.8g/L,吐温80的浓度为0.15g/L。通过醋酸钠-醋酸的缓冲溶液控制反应pH为 5，在50°C，转速为150r/min的搅拌下酶解7个小时。将样品用清水洗涤3回，放入50°C烘箱进 行烘干，测定木质素含量和脱除率。测定结果为：样品的木质素含量为5.13%，脱除率为 33.25%〇 [0034] 实施例3
[0035] (1)用3%的碳酸氢钠在100°C的温度下对烟梗进行预处理30min。预处理后用清水 将烟梗洗涤、放在50 °C的烘箱里烘干。
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