一种从木糖水解液中提取羟基肉桂酸与蛋白质水解产物的方法与流程

本发明涉及木糖生产，具体涉及一种从木糖水解液中提取羟基肉桂酸与蛋白质水解产物的方法。

背景技术：

1、木糖主要由禾本植物的半纤维素提取制备，广泛应用于食品、医药等领域，主要用于生产木糖醇。中国是木糖、木糖醇的生产和出口大国，相应的生产技术成熟稳定。木糖生产工艺为：稀酸水解-中和-脱色-净化-浓缩-结晶-成品。传统的脱色工艺采用粉末活性炭脱除水解液中的非糖类有机物，包括色素、木质素、蛋白质等物质。但是粉末活性炭不可重复利用，成本很高，且无法回收利用其中吸附的物质。

2、植物细胞壁中的羟基肉桂酸以阿魏酸（4-羟基-3-甲氧基肉桂酸，ferulic acid，fa）和对香豆酸（对羟基肉桂酸， p-coumaric acid， p-ca）为主，主要通过酯键或醚键与木质素、半纤维素结合在一起。阿魏酸和对香豆酸是天然的抗氧化剂，具有抗氧化、清除自由基的作用，在食品医药化妆品领域有着日益广泛的用途，例如可以用于食品添加剂和食品保鲜剂，也可用于医药防治心脑血管疾病和化妆品添加剂以抑制黑色素的形成，抵抗紫外线辐射。

3、目前阿魏酸和对香豆酸多以麦麸等为原料通过碱水解法提取，原料有限，产品单一，受规模限制，成本居高不下，使得其应用前景受到限制。而在禾本植物的稀酸水解过程，随着半纤维素的降解，这两种羟基肉桂酸也从木质纤维素主体剥落并和木糖等一起溶于水解液。木糖水解液中还存在浓度可观的蛋白质水解产物，水解液中的阿魏酸、对香豆酸以及蛋白质水解产物未得到充分回收，造成浪费。

4、中国专利cn101337881b公开了一种阿魏酸、对-香豆酸和戊聚糖的制备方法，介绍了采用不同浓度的稀碱液低温水解，然后分离戊聚糖，分别提取对香豆酸和阿魏酸的技术。已知目前戊聚糖市场尚未成熟，且阿魏酸与对香豆酸在碱性条件很难实现单独水解，因此下游的分离难度很大。中国专利cn112707812b公开了一种利用色谱技术分离木糖水解液中阿魏酸和对香豆酸的方法，利用色谱技术实现了糖酸分离，但是分离效率低，且成本较高。

5、有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明结合相关领域多年的设计及使用经验，设计了一种从木糖水解液中提取羟基肉桂酸与蛋白质水解产物的方法，来克服上述缺陷。

技术实现思路

1、对于现有技术中所存在的问题，本发明提供的一种从木糖水解液中提取羟基肉桂酸与蛋白质水解产物的方法，采用颗粒活性炭固定床吸附脱色技术实现木糖水解液中阿魏酸、对香豆酸和蛋白质水解产物的提取，借助色谱分离、膜分离与酸析出、等电点沉淀等技术分离纯化，低成本、高效率获取阿魏酸、对香豆酸和蛋白质水解产物。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种从木糖水解液中提取羟基肉桂酸与蛋白质水解产物的方法，包括以下步骤：

3、步骤一、稀酸水解：禾本植物经稀酸水解、固液分离得到木糖水解液，所述木糖水解液的折光率为1-10%；

4、步骤二、活性炭吸附：步骤一获得的木糖水解液流经颗粒活性炭吸附柱获得木糖脱色液，直到颗粒活性炭吸附达饱和；

5、步骤三、醇洗脱附：向步骤二中吸附饱和的颗粒活性炭吸附柱中通入醇洗脱剂洗脱得到醇洗脱液，直至醇洗脱液在420nm处的透光率为75-95%，收集醇洗脱液；

6、步骤四、阿魏酸和对香豆酸的分离：步骤三收集的醇洗脱液经精馏浓缩得羟基肉桂酸浓缩液，调节所述羟基肉桂酸浓缩液ph为5-7后经脱色、过滤、色谱分离工序获得富含阿魏酸的b料和富含对香豆酸的c料，所述色谱分离所用洗脱剂为质量分数40-99%的醇水溶液；

7、步骤五、纯化：分别将步骤四中b料和c料的ph调至9-10后，分别进行精馏浓缩、酸析、离心、烘干，分别得纯度≥99.0%的阿魏酸和纯度≥99.0%的对香豆酸；

8、步骤六、碱洗脱附：向步骤三中醇洗脱后的颗粒活性炭吸附柱中通入碱洗脱剂洗脱得碱洗脱液，直至碱洗脱液在420nm处的透光率＞95%，收集碱洗脱液；

9、步骤七、蛋白质水解产物分离：步骤六中收集的碱洗脱液经蒸发浓缩、电渗析脱碱得电渗析淡水液，向所述电渗析淡水液中滴加无机酸至ph为2.5-4.0，静置2-24h后经离心和烘干得蛋白质水解产物粗品。

10、优选的，步骤一中禾本植物与稀酸质量比为1:8-1:10，水解条件为100℃-130℃下反应1h-4h；

11、步骤一中禾本植物为玉米芯、甘蔗渣、竹子、麦草中的任一种或几种的组合物，所述稀酸为质量分数1-1.5%的盐酸、硫酸、乙酸中的任意一种。

12、优选的，步骤二的木糖脱色液经电渗析脱酸得ph为2.5-3.5的木糖中和液，所述木糖中和液经膜浓缩、离子交换、多级浓缩、结晶、离心、干燥工序得木糖晶体；

13、经所述离子交换后溶液电导率≤100μs/cm、在420nm处透光率≥60%；

14、所述离子交换包括阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

15、优选的，步骤二中的木糖脱色液在420nm处的透光率为40-90%时，颗粒活性炭吸附达饱和；

16、经步骤六碱洗脱后的所述颗粒活性炭按步骤二、步骤三、步骤六循环利用。

17、优选的，经步骤六碱洗脱后的所述颗粒活性炭重复步骤二获得的木糖脱色液的ph≥6.0时，所述该木糖脱色液回流至木糖水解液原料罐；ph＜6.0时，所述该木糖脱色液进行电渗析脱酸、膜浓缩、离子交换、多级浓缩、结晶、离心、干燥工序得木糖晶体。

18、优选的，步骤三中的醇洗脱剂为质量分数为40-99%的醇水溶液，所述醇水溶液选自甲醇水溶液、乙醇水溶液、丙醇水溶液、异丙醇水溶液中的任一种或几种的组合物。

19、优选的，步骤四中色谱分离的系统温度为35-80℃，系统压力为0.2-0.54mpa。

20、优选的，步骤五中分别向b料、c料中加入质量分数10-20%的氢氧化钠溶液，使ph为9-10。

21、优选的，步骤五中b料进行精馏浓缩至阿魏酸质量分数为30-45%，所述c料进行精馏浓缩至对香豆酸质量分数为30-46%；

22、步骤五中的酸析：分别向精馏浓缩后的b料、c料中滴加质量分数为5-10%的盐酸，至ph为2.5-4.0并静置2-24h，分别析出阿魏酸晶体和对香豆酸晶体。

23、优选的，步骤六中的碱洗脱剂为质量分数1-4%的碱性溶液，所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的任一种或几种的组合物。

24、优选的，步骤七中的电渗析淡水液ph为10.0-10.5；

25、步骤七中无机酸的质量分数为5-20%，所述无机酸选自盐酸、硫酸、乙酸中的任一种或几种的组合物。

26、该发明的有益之处在于：

27、1.本发明在不改变木糖生产工艺的基础上，利用酸法水解制备阿魏酸和对香豆酸，通过可循环使用的颗粒活性炭分离阿魏酸、对香豆酸和蛋白质水解产物，并利用酸析原理低成本获得高纯度阿魏酸和对香豆酸，阿魏酸和对香豆酸纯度均≥99.0%，分离效果好，减少了废水的排放，提升了植物秸秆的生产价值。

28、2.本发明针对颗粒活性炭的双溶剂洗脱可以实现羟基肉桂酸（即阿魏酸和对香豆酸）与蛋白质水解产物的高效分离，操作简单，实现该工序的近零排放，同时为回收其中的蛋白质水解产物创造了条件。

29、3.本发明在木糖传统工艺生产基础上，只添加少量核心设备即可实现阿魏酸和对香豆酸的高纯度生产，原料成本低，工艺路线简单且可操作性强，产品纯度高，适合大规模工业化生产。