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深度共熔溶剂预处理木质纤维素生物质研究进展

2021-03-30董艳梅安艳霞马阳阳张剑李梦琴

化工进展 2021年3期
关键词:研究

董艳梅,安艳霞,2,马阳阳,张剑,李梦琴

(1 河南农业大学食品科学技术学院,河南郑州450002;2 农业农村部大宗粮食加工重点实验室,河南郑州450002)

木质纤维素是地球上最为丰富的有机碳源、易于获取、价格低廉且为可再生的资源,可转化为生物燃料、化工产品和其他高附加值产品从而引起全球学者的高度关注。木质纤维素生物质主要由纤维素和半纤维素(50%~65%)及木质素(10%~30%)三大组分构成[1-2],其转化生物燃料或化学产品一般需经历预处理、酶解及发酵过程,因其复杂的化学结构,直接酶解效率极低,通常在酶解之前进行预处理以破坏其致密结构,提高酶与纤维素的可及性。预处理的程度直接关系到后续酶解效果,预处理是打破生物质超强的生物降解抗性,是实现组分分离及高效酶解的必需步骤[3](如图1 所示)。预处理后分离得到的纤维素或半纤维素组分经酶解得到单糖或多糖,再通过生物和/或热化学手段或发酵转化成燃料及化工产品等,木质素则转化为生物燃料或其他化工产品。

图1 木质纤维素生物质预处理过程[4]

深度共熔溶剂(DES) 是通过氢键供体(HBD)和氢键受体(HBA)间的作用力形成的共晶混合物,其理化性质与离子液体(IL)类似[5],因此也被称为“类离子液体”。IL是纯净物,在室温下为熔融态的盐(由阴离子和阳离子构成),而DES为混合物,因DES易于合成、性能稳定、成本低等,通常认为其制备及应用优于IL。据报道,DES 的成本仅为IL 的20%[6],Gorke 等[7]表明DES 的成本仅为IL的且其构成材料几乎都是来自环境友好的物质;……

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