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1、前 言11玉米芯概述 中国是一个农业大国，玉米是中国三大粮食作物之一。据统计，01年中国玉米总产量为1.14亿吨，02年玉米总产量为1.21亿吨，03年玉米总产量为1.16亿吨，04年玉米总产量在130亿吨以上1。在进行玉米加工的同时，会有大量的下脚料玉米芯产生。按3kg玉米产lkg玉米芯计算，每年中国大约可均产玉米芯04亿吨左右，而且在今后的发展中将继续维持这一水平2。 目前中国对玉米芯的利用相对来说还很少，尽管在工业上玉米芯已实现了一定程度上的应用，但在农村仍有大量的玉米芯作为燃料或废弃物处理，对玉米芯的利用还远远不够，因此如何开发利用玉米芯这一资源己成为一个新兴的重要课题。玉米芯质地适中
2、、木聚糖含量高，是提取木聚糖的良好材料。玉米芯的市场价格为100200元吨，而木聚糖产品的价格高达2426万元吨，因此，玉米芯生产木聚糖有着相当高的经济效益，并且可以大大减少玉米芯作为燃料燃烧对环境造成的污染，具有一定的环保意义。 原料是玉米芯，玉米芯是成熟的玉米除去玉米粒剩下的部分，也就是没有玉米粒的玉米棒，玉米棒有红色和白色之分，在农村中极其普通，一直是作为燃料或废弃物来处理的，这样利用生物能源很浪费。 众所周知我国是农业大国，植物纤维资源丰富。玉米产量每年在1.01.3亿吨，可以副产2000万吨的玉米芯，然而玉米芯作为一种农业废弃物，在很长时间内不能被广泛利用，绝大部分作为农家燃料被白白
3、烧掉，造成很大的浪费。近年来，随着我国科技实力的不断增强，玉米芯的工业深加工领域不断扩大，糠醛，木糖，木糖醇，低聚木糖等一系列高附价值的产品相继实现了工业化生产，使得玉米芯资源得到了充分的利用。 玉米芯主要成分是纤维素，半纤维素和木质素，其中纤维素占3236，多缩戊糖占3540，木质素占25，其次还含有少量的灰分等纤维素和半纤维素，这些都是用途广泛的可再生资源。 常用的木聚糖提取原料有玉米芯、桦木、棉子壳等，其中玉米芯的半纤维素含量较高，从普遍性上来讲，我国玉米种植面积广、产量大，玉米芯资源相当丰富，利用玉米芯作为木聚糖的提取原料还可有效利用这一存在广泛的可再生资源，因此选用玉米芯作为提取原料
4、。由1-1可以看出：表1-1 部分原料中纤维素、半纤维素、木素的含量 3 名称 纤维素（%） 半纤维素（%） 木素（%） 玉米芯 3236 3540 23 棉子壳 44 2528 28桦木 45 27 20杨木 47 24 18稻草杆 3739 2022 811稻穗部 41 24 33稻叶 38 24 30芦竹（安徽） 52 28 19慈竹（四川） 44 25 31淡竹 46 22 33黄竹（四川） 57 19 23西风竹（四川） 57 18 22玉米秆 37 21 18高粱秆 39 44 22芨芨草（内蒙） 49 25 16蔗髓 38 25 20龙须草 55 21 13芦苇 56 21 21
5、 毛竹 45 21 3012玉米芯综合利用现状 玉米芯的利用主要有以下几种途径：从玉米芯中萃取木聚糖；生产水解发酵蛋白酶；作为生产饲料蛋白的基质材料；用酸处理制糠醛；热处理制备高附加值的活性炭及作为低级燃料等。玉米芯原料转化过程及产物4-5。(1)糠醛 糠醛学名呋喃甲醛，它是一种重要的有机化工产品，在合成树脂，石油炼制，染料，医药和轻工业上都有广泛的用途。糠醛的沸点为161.7，凝固点为一36.5，相对密度为1.16，是一种有杏仁气味的浅黄色油状液体。以其为原料的主要深加工产品有糠醇，四氢呋喃，呋喃树脂，麦芽酚，乙基麦芽酚，呋喃基环缩醛类合成香料等。生产工艺：玉米芯一水解一脱水一蒸馏一精制一糠
6、醛。在生产过程中同时副产醋酸，甲醇，丙酮等产品，其总量接近糠醛产量。世界糠醛生产能力约为20万/a，我国产能为15万/a，从生产技术上来看，近些年没有明显的发展。从发展趋势看，发达国家糠醛生产萎缩，一些生产厂纷纷停产。糠醛生产重心已转入发展中国家，我国无论在生产能力和产量上都是世界第一，而且已逐渐成为糠醛及其加工产品的最大出口国。从长远发展看，我国糠醛生产既面临大力发展的机遇，也面临着进一步发展的阻力。(2)糠醇 糠醇学名呋喃甲醇，糠醇的8090用于生产呋喃树脂。糠醇在酸性催化剂存在下与甲醛，尿素，苯酚等发生缩聚反应制成各种牌号的呋喃树脂，呋喃树脂可用作铸造。糠醇学名呋喃甲醇，糠醇的80-90
7、用于生产呋喃树脂。糠醇在酸性催化剂存在下与甲醛，尿素，苯酚等发生缩聚反应制成各种牌号的呋喃树脂，呋喃树脂可用作铸造用胶粘剂，浇铸用胶泥，芯型和铸模。此外在玻璃纤维增强塑料，硅填充塑料及防腐灰浆中也配入一定量的呋喃树脂。少部分糠醇用于生产摩擦轮用耐高温酚醛树脂胶粘剂，例如汽车用的刹车片等，此外糠醇还是生产香料，香味剂，医药，农药的中间体。糠醇在常压下沸点为171，熔点为-14.6，相对密度为1.11296，与水的共沸点为99.85。糠醇能与水，乙醇，乙醚等混溶。生产工艺：玉米芯 水解 脱水 蒸馏 精制 糠醛加氢 糠醇。加氢催化剂一般选择用铜铬钙。(3)木糖 木糖是一种五碳糖，是制取木糖醇及饲料酵
8、母的原料，在化工，医药，皮革，燃料等工业部门都有广泛的应用。木糖为白色结晶粉末，熔点为145，在20水中溶解度为3742，甜度为蔗糖67。生产工艺：玉米芯 水解 中和 脱色 离子交换 蒸发 二次脱色 离子交换 蒸发 结晶 离心 干燥 成品。(4)木糖醇 木糖醇是一种白色粉末或白色晶体五碳糖醇，其分子式为C5H12O5，它最早被发现存在于许多水果及蔬菜中，其实人体也能够靠自身产生，但由于自然界中木糖醇含量太低，直接从天然物中萃取，成本十分昂贵，所以商品化的木糖醇生产都来源于半纤维素资源，如：玉米芯，棉籽壳，甘蔗渣，桦树皮等。其甜度与蔗糖相当，外观呈白色结晶体，入口有清凉感。木糖醇除具有蔗糖，葡萄
9、糖的共性外，还具有特殊的生化性能。它不需要通过胰岛素而是直接通过细胞壁被人体吸收，具有降低血脂，抗酮体等功能，是糖尿病，肝炎等病症患者良好的食糖替代品。此外，木糖醇不被口腔中的细菌所利用，具有优良的防龋齿功能。因此被广泛应用于医药，食品，精细化工等诸多领域。生产工艺：木糖加氢后转化为木糖醇。(5)低聚木糖6 低聚木糖是由2-7个木糖以-1，4糖苷键连接而成，以木二糖，木三糖为主。它的甜度比蔗糖和葡萄糖均低，与麦芽糖差不多，为蔗糖的40；低聚木糖比其它功能性低聚糖更耐酸耐热，即使在酸性条件下加热也无明显变化，在110，加热也不分解。因此，低聚木糖广泛应用于焙烤食品中。更为重要的是低聚木糖有其独特
10、的生理学特性：该糖在肠道内不易被消化吸收，到达大肠后被双歧杆菌利用，具有显著的双歧杆菌增殖能力；不能被口腔内变异链球菌等细菌分解成粘着性的单糖，如葡萄糖，果糖等，与蔗糖并用时能阻止蔗糖生成牙垢，故无龋齿性并具抗龋齿性；能促进人体对钙的吸收；摄入量少，每日摄取的有效剂量为0.71.4；被认为是一种水溶性膳食纤维，能降低血清胆固醇和甘油三酯含量，摄入后不会引起体内血糖值的大幅度升高。故低聚木糖可作为老人，儿童和孕妇，高血压，糖尿病，肥胖病等患者食品的理想原料。玉米芯中的半纤维素主要是由D-木糖为主链的木聚糖组成，是生产低聚木糖的最佳原料之一。玉米芯酶粗产品 精制 浓缩 普通产品 进一步提纯平 高纯
11、产品。(6)高比表面积活性炭7 以玉米芯为原料，为活化剂，在炭化温度400600，与炭化后原料质量比为3B1-5B1，活化温度850，活化时间为1.2h条件下，可制得高比表面积的活性炭。所得活性炭结构以微孔为主，孔径分布窄，可被广泛用在食品加工、化工、医药、军事等重要领域。(7)其它(a)生产葡萄糖 葡萄糖是食品工业和医药工业广泛应用的糖类。利用玉米芯生产葡萄糖方法是：先将粉碎后玉米芯用2氢氧化钠在30下处理6h，用木聚糖酶除去木聚糖，糖化后残渣在50pH值42的条件下用纤维素酶或硫酸水解，可使72纤维素转变为葡萄糖。(b)制作饲料 据测定，玉米芯含糖54.5，粗蛋白质2.2，粗脂肪O.4，粗
12、纤维29.7，矿物质1.2，把玉米芯用粉碎机粉碎后是一种很好的猪饲料。喂猪前，先用水浸泡玉米芯粉，使之软化，然后按8-10的比例掺在日粮中，此法不仅节省饲料，且对扩大猪胃容积，促进排粪等均有良好的作用。(c)栽培平菇 将玉米芯晒干，粉碎。按每50玉米芯粉加石灰0.75，加适量水和7.5人畜尿拌和，堆积发酵35天，发酵好的玉米芯即可按常规方法栽培平菇。(d)制食品盒8 美国学者研究发现，玉米芯中含有一种蛋白胶质，经提炼后制成薄片，再在其表面涂上一层脂肪酸，就可压制成食品包装盒或包装袋等可降解绿色食品包装材料。试验证明，用这种绿色食品包装材料制成饭盒，在土壤中约14天左右就能分解，在水中则7天左右就可溶解。由于这种新颖材料主要成分是蛋白质和脂肪酸，所以无论是在水中还在土壤里，它都是优良氮肥，对植物生长十分有利。13木聚糖简介半纤维素是植物细胞壁中除纤维素、木素、果胶质、淀粉以外
