董 倩，唐 松，徐禄江，方 真

（南京农业大学工学院，南京 210031）

0 引 言

中国是棉花种植和生产第一大国，棉秆作为主要副产物年产量达5 400多万t[1]，目前对棉秆的处理方式多是随意丢弃或燃烧，这造成了环境污染和资源浪费[2]。棉秆的主要组分为纤维素（32%～46%）、半纤维素（20%～28%）和木质素（17%～26%）[3]。棉秆的致密结构和复杂组分限制了其直接转化成生物燃料和化学品的效率[4]。因此，需要对棉秆进行预处理，选择性分离其中的木质纤维素组分，打破致密紧凑的物理屏障[5]，提高水解棉秆制备可发酵性糖的效率，为生产生物燃料和化学品提供可持续的生物基原料[6-7]，有利于促进棉秆的资源化和高值化利用。

研究表明硫酸[8-9]、硝酸[10-11]和盐酸[12-13]等传统无机酸催化预处理生物质，虽能有效分离木质纤维素组分，实现纤维素酶的高效水解，但对设备的耐腐蚀性要求高，且易产生发酵抑制物，不适于规模化生产[14]。目前，研究学者采用路易斯酸（如氯化铁[15]）替代传统无机酸作为催化剂用于生物质的预处理，其原因是路易斯酸溶于水后生成的水合氢离子能有效破坏木质纤维素的紧密结构，实现木质纤维素组分的有效分离，达到传统酸预处理效果的同时还可规避对设备的腐蚀等缺点[16-17]。氯化铁作为催化剂进行预处理能有效水解半纤维素组分，并留下更容易被酶水解的固体残留物[18]，此外，Fe3+离子对酶活性有积极影响[19]，常用于糖发酵培养基的制备[20]。Zhang等[21]利用FeCl3催化水热预处理（160 ℃和30 min）甘蔗渣，半纤维素几乎被完全去除，但仍含有 44%碱木质素。……