摘要
秸秆露天焚烧是国内大气污染的重要因素之一，虽然近年来推广破碎还田及生物质发电而得到有效治理，但由于还田容易造成病虫害，生物质发电经济效益差等因素使其受到制约。因此，亟需探索基于秸秆为原料，顺应秸秆特点，绿色环保的循环利用方法，可制取附加值高的秸秆产品，以期达到秸秆综合利用效率的提高及降低环境“二次”污染风险的目标。秸秆主要成分包含纤维素、木质素、半纤维素，约分别占30%，且均属于国家卫计委发布的食品安全相关国家标准中定义的膳食纤维。有鉴于此，本次研究基于纸浆工艺的优化，通过正交试验的构建及实施，探索秸秆提取膳食纤维的最优工艺条件，提出适于食用的膳食纤维改性方案，并论证其作为食品的健康安全性及减肥效能等附加价值。研究成果将为秸秆的资源化利用提供科学依据，并为秸秆分离提取膳食纤维工艺提供理论支撑。 其中，秸秆提取膳食纤维试验，以酸、碱及有机溶等纤维素提取溶剂及温度为控制因素，构建16组正交试验；基于此，选择有机溶剂1，2丙二醇、1，4丁二醇及1，5戊二醇进行进一步的醇沉试验，以pH为控制条件，构建12组正交试验。为将提取物制品的推广，采用半羧基化及汽爆方法对纤维素进行改性；将木质素与半纤维素，糖类聚合成木质素半纤维素复合物实施改性；并采用质地感官评价法进行改性效果评价。为论证制品的健康安全性及效能，实施小白鼠健康观测试验。主要取得成果如下： （1）秸秆分离提取方法以碱法（包括碱+甘油法）最为优化。并初步确定碱法分离纤维素，醇沉半纤维素及酸析分离木质素的基本技术路径。试验表明，1，2丙二醇、1，4丁二醇及1，5戊二醇三类有机试剂均具备醇沉效果；考虑循环利用，可采用二氧化碳形成碳酸进行酸析。 （2）碱法提取后，对于浓度较高混合液宜采用的分离方法是沉降式离心机，而分离后清液中需进一步除去小分子杂质的最优方式是自动反冲反渗透膜过滤机。 （3）根据试验结果，醇沉环境NaOH，NaHCO3，Na2CO3，Na2SO4分别为78.9g/L，0.3g/L，0.9g/L，5.3g/L。如果首先酸析，不论硫酸还是二氧化碳酸析，在酸析后醇沉都会有，NaHCO3，Na2CO3，Na2SO4等盐类析出；而如果首先醇沉，NaOH的饱和溶解度接近2mol/L。因此，如果将NaOH浓度控制在2mol/L以内，则首先醇沉不会有碱析出，然后再酸析则不会受到干扰。 （4）纤维素直接作为膳食纤维口感不够好，通过羧甲基化及汽爆改性都能较大幅度改善口感，其中羧甲基化成本偏高。木质素可与半纤维素或者糖类聚合成木质素半纤维素复合物实施改性，改性效果性价比较低。 （5）食品中大比例的木质素，短期内会让老鼠迅速瘦下来，有明显的减肥效果。试验中无小鼠死亡，不存在营养不良之外的病变，未发现木质素毒性现象。食品中大比例的木质素，对怀孕和生殖会造成营养不良，但未发现其他不良影响。食品中大比例的木质素，有可能导致粪便中木质素结块，需要与其他亲水性膳食纤维相搭配，以防止便秘。
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