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1、堿法提取香蕉莖桿半纖維素最優(yōu)條件探究 摘要以香蕉莖桿為原料，研究堿液濃度、溫度、時間和固液比4個單因素對半纖維素粗提取率的影響。結(jié)果表明，在NaOH濃度12%、浸提溫度為90℃，浸提時間為3h、固液比為1∶25的條件下，半纖維素的粗提率達(dá)到23.44%。關(guān)鍵詞香蕉莖桿；半纖維素；堿法浸提；提取率；最優(yōu)條件中圖分類號S38；TS102.229文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1007-5739（2011）21-0024-01香蕉莖桿中含有較豐富的半纖維素，是一種取之不盡、有待開發(fā)利用的多糖化合物[1]。本研究以海南香蕉莖桿為原料，通過減法浸提的方式，分
2、析了堿液濃度、固液比、溫度、時間等因素對香蕉莖桿中半纖維素得率的影響，為香蕉莖桿半纖維素的制備和開發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。1材料與方法1.1試驗(yàn)材料供試材料為巴西香蕉莖桿，取自海南大學(xué)儋州校區(qū)農(nóng)學(xué)院教學(xué)基地香蕉園地。1.2試驗(yàn)方法1.2.1香蕉莖桿原料的預(yù)處理及提取工藝流程。將采集的香蕉莖桿剪成2～35cm長的短桿，用清水沖洗4～5次，直至沖洗干凈為止。將洗凈后的材料置于烘箱中烘干，將烘干后的材料粉碎（過40目）得香蕉莖桿粉末。稱取一定量的原材料粉末，加入氫氧化鈉抽提，紗布過濾，取濾液用濃鹽酸調(diào)pH值至4.5，加入等體積的無水乙醇，40
3、00r/min離心15min后取出，再用無水乙醇洗滌沉淀2～3遍。最后得沉淀，45℃烘干至衡重。提取率（%）=產(chǎn)品質(zhì)量（g）/原材料質(zhì)量（g）×100。1.2.2堿濃度對半纖維素提取率的影響。各稱取10g原材料，分別加入4%、6%、8%、10%、12%、14%的氫氧化鈉溶液，固液比1∶15，置于90℃水浴鍋中抽提2h。其余步驟同上。1.2.3浸提時間對半纖維素提取率的影響。設(shè)置氫氧化鈉濃度12%，浸提溫度為90℃，固液比為1∶15。各稱取10g原材料，分別在90℃水浴鍋中抽提1、2、3、4、5h。其余步驟同上。1.2.4固液比對半纖維素提
4、取率的影響。設(shè)置氫氧化鈉濃度12%，浸提溫度為90℃，浸提時間3h。各稱取10g原材料，分別在1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30（g∶mL）的固液比抽提。其余步驟同上。1.2.5溫度對半纖維素提取率的影響。設(shè)置氫氧化鈉濃度12%，浸提時間3h，固液比1∶25。各稱取10g原材料，分別在70、80、90、100℃的水浴鍋中抽提。其余步驟同上。52結(jié)果與分析2.1香蕉莖桿的化學(xué)成分半纖維素是植物細(xì)胞壁中除纖維素、木質(zhì)素、果膠質(zhì)、淀粉以外的一種重要多糖，也是生產(chǎn)低聚糖的重要中間原料[2]。據(jù)分析，香蕉莖桿的化學(xué)成分主要由纖維素、半
5、纖維素、木質(zhì)素以及少量的灰分和水溶物組成。其中半纖維素占28.5%～29.9%[3]，其含量僅次于玉米芯（35%～40%）[4]。香蕉莖桿經(jīng)堿法提取的半纖維素成品為淺褐色或者褐色，表面光滑，色澤明亮。因此，香蕉莖桿是制備半纖維素較好的備選原料之一[5-6]。2.2堿液濃度對香蕉莖桿中半纖維素提取率的影響由圖1可知，當(dāng)氫氧化鈉濃度在4%～12%范圍內(nèi)，半纖維素的提取率隨著氫氧化鈉溶液濃度的增大而逐漸增加，當(dāng)氫氧化鈉的濃度達(dá)到12%時，半纖維素的提取率達(dá)到最大，為21.57%，濃度超過12%后，提取率便不再增加，且有下降的趨勢。半纖維素易溶于
6、堿，氫氧化鈉溶液濃度增大，有利于半纖維素的溶出。但堿的濃度過大，一方面會引起半纖維素的分解，另一方面提取液的顏色逐漸變暗，溶液的粘度逐漸增加，在中和時消耗的酸也越多，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品半纖維素顏色逐漸加深，從而降低了產(chǎn)品的得率。因此，氫氧化鈉的濃度應(yīng)該控制在適宜的范圍內(nèi)，以濃度12%為最佳。2.3浸提時間對香蕉莖桿中半纖維素提取率的影響5由圖2可知，時間在1～3h范圍內(nèi)，半纖維素的提取率隨著時間的增加而增加，且增加幅度較大。當(dāng)時間為3h時，半纖維素的提取率達(dá)最大值，時間超過3h后，纖維素的提取率隨著時間的增加而呈現(xiàn)下降趨勢。浸提時間太短，半纖維
7、素溶解不完全；適當(dāng)?shù)匮娱L浸提時間，有利于物料的充分水解；當(dāng)浸提時間過長，可能導(dǎo)致氫氧化鈉破壞半纖維素結(jié)構(gòu)，使半纖維素的得率降低，故適宜的浸提時間為3h。2.4固液比對香蕉莖桿中半纖維素提取率的影響由圖3可知，固液比小于1∶25時，半纖維素提取率隨著固液比的增大而增加，半纖維素的提取率由8.73%增大到16.74%；當(dāng)固液比大于1∶25時，提取率反而有所下降。固液比大時，溶液顏色較深，不利于水洗，而且易發(fā)生水解，導(dǎo)致半纖維素提取率較低。固液比小時，料液濃度較大，攪拌不充分，并且料液過于粘稠過濾處理時損失加大，提取率較低。因此，最佳固液比應(yīng)選
8、為1∶25。2.5溫度對香蕉莖桿中半纖維素提取率的影響由圖4可知，隨著溫度的增加，半纖維素的提取率增加，當(dāng)溫度范圍為70～90℃時，半纖維素的提取率增加幅度大，當(dāng)溫度超過90℃后，半纖維素提取
