咪唑類離子液體應用于大豆皮和豆渣制備還原糖的研究.pdf

1、大豆種皮和豆腐渣是大豆精深加工的副產(chǎn)物，含有豐富的纖維素等多糖類物質(zhì)。纖維素等多糖類物質(zhì)主要是由葡萄糖通過糖苷鍵結合而成的聚合物，多糖類物質(zhì)完全水解生成葡萄糖等還原糖，還原糖經(jīng)發(fā)酵可以制備生物酒精，生物酒精是可再生的綠色有機能源。多糖中的纖維素分子內(nèi)和分子間存在的大量氫鍵以及較高的結晶度致使其很難降解。綠色有機溶劑離子液體對纖維素有很好的溶解性能和催化性能。研究離子液體應用于大豆副產(chǎn)物制備還原糖對于大豆加工副產(chǎn)物的綜合利用、開拓離子液體

2、在纖維素降解中的應用和生物能源的制備都具有十分重要意義。
　　 以大豆種皮和豆渣為原料，研究了應用離子液體制備還原糖。試驗合成了一系列功能化離子液體，包括:[Amim]Cl、[Bmim]Cl、[SO3-pmim][HSO4]、[mim]2C3[HSO4]2、[mim]2C4[HSO4]2、[mim]2C5[HSO4]2、[mim]2C6[HSO4]2、[Hmim]Cl、[Hmim]Ac、[Hmim]HSO4和[Hmim]H2PO

3、4,通過1H-NMR對這些離子液體的結構進行了表征。
　　 研究了亞臨界水法水解大豆皮制備還原糖。考察了溫度、時間、液固比、壓力對還原糖得率的影響。在單因素試驗的基礎上，通過二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設計得出最優(yōu)水解條件:水解溫度170℃，水解時間為8.1min，液固比為69.3mL/g，壓力為1MPa，最大還原糖得率為39.17％。
　　 研究了在亞臨界水中應用離子液體催化大豆皮水解制備還原糖。考察了五種酸性離子液體對亞臨界

4、水中大豆皮水解制備還原糖的催化性能。研究結果表明:與亞臨界水中無催化劑水解大豆皮相比，[SO3-pmim][HSO4]、[mim]2C3[HSO4]2、[mim]2C4[HSO4]2、[mim]2C5[HSO4]2和[mim]2C6[HSO4]2五種酸性離子液體對亞臨界水中的大豆皮水解均表現(xiàn)出良好的催化活性，其中酸性離子液體[mim]2C4[HSO4]2催化活性最高。因此我們選用[mim]2C4[HSO4]2為催化劑，考察了反應溫度、反

5、應時間、液固比、催化劑的用量對還原糖得率的影響。在單因素試驗的基礎上，采用響應面組合設計，得出最佳水解條件:溫度為175.4℃，時間為5min，液固比為81mL/g，催化劑的加入量為0.11g，還原糖得率為50.78％。
　　 研究了在超聲波輔助下，應用離子液體制備還原糖?？疾炝薣Amim]Cl和[Bmim]Cl兩種離子液體作為溶劑，[SO3-pmim][HSO4]、[mim]2C3[HSO4]2、[mim]2C4[HSO4]2

6、、[mim]2C5[HSO4]2、[mim]2C6[HSO4]2五種酸性離子液體和濃硫酸作為催化劑，研究大豆皮和豆渣水解制備還原糖。研究結果表明:以濃硫酸作為催化劑，[Amim]Cl預處理效果最優(yōu)。在[Amim]Cl中，五種酸性離子液體都表現(xiàn)出較好的催化性能，其中酸性離子液體的催化活性均比濃硫酸強，以[mim]2C4[HSO4]2催化活性最優(yōu)。因此我們以[Amim]Cl為溶劑，以[mim]2C4[HSO4]2為催化劑，考察了溫度、時間、

7、水的加入量和催化劑的用量對水解反應的影響，通過單因素和正交試驗得出:溫度為95℃，水解時間為65min，液固比為15mL/g，催化劑的質(zhì)量為1.2g時纖維素的水解效果最好，還原糖得率高達71.15％。此最優(yōu)條件也同樣適合豆渣中纖維素水解制備還原糖。豆渣還原糖的最大得率為82.27％。
　　 研究了應用離子液體預處理豆渣，再進行纖維素酶解?？疾炝薣Amim]Cl、[Bmim]Cl、[Hmim]Cl、[Hmim]Ac、[Hmim]H

8、SO4和[Hmim]H2PO4六種離子液體預處理豆渣方法的選擇以及對纖維素酶解效果的影響。研究結果表明:油浴溫度為120℃，預處理時間為30min，預處理效果最好，其中以[Hmim]Cl最為明顯。以[Hmim]Cl為預處理溶劑，考察了溫度、時間、底物濃度、pH、酶的用量對酶解反應的影響。結果表明:酶解時間為10h，纖維素酶的質(zhì)量為0.04g，底物濃度為20mg/mL，酶解溫度為50℃，溶液的pH為4.8時酶解效果最好，還原糖得率為49.