陳婷珺,周雪蓮,2,詹云妮,劉旭澤,黃晨,鄧擁軍,2,房桂干,2*

(1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所,江蘇省生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210042;2. 江蘇省林業(yè)資源高效加工利用協(xié)同創(chuàng)新中心,南京 210037)

近年來,世界能源需求隨飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)狀況而逐漸增長,化石能源危機(jī)和環(huán)境污染的雙重考驗(yàn)應(yīng)運(yùn)而生,人們探尋清潔、可再生的新型能源勢在必行。木質(zhì)纖維原料具有熱值高、儲量大、成本低等優(yōu)點(diǎn),可用于制備各種可再生能源。木質(zhì)纖維原料主要包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,其中半纖維素和木質(zhì)素彼此共價(jià)交聯(lián),并通過氫鍵和范德瓦耳斯力與纖維素相互作用,阻礙了纖維素的糖化過程[1]。因此,采用預(yù)處理手段破除木質(zhì)纖維天然屏障是實(shí)現(xiàn)其分組分轉(zhuǎn)化的必要步驟[2]。目前研究中常用到的預(yù)處理方法主要有3種,包括物理法、化學(xué)法、生物法等[3]。其中,化學(xué)法是最常用的預(yù)處理方法,能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)三大素的有效分離,大幅提高纖維素酶解得率,但傳統(tǒng)化學(xué)法(稀酸法、稀堿法等)存在反應(yīng)溫度高、污染嚴(yán)重等問題[4]。因此,尋求綠色、快速、可循環(huán)的綠色溶劑體系是當(dāng)前生物質(zhì)煉制的關(guān)鍵。

低共熔溶劑(DES)是近年來興起的新型溶劑體系[5]。相較于傳統(tǒng)溶劑,具有低成本、熱穩(wěn)定性好、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)[6]。DES可有效斷裂生物質(zhì)內(nèi)部的連接鍵,這依賴于其與木質(zhì)纖維組分形成的強(qiáng)烈分子間氫鍵作用,從而實(shí)現(xiàn)組分的高效分離,大幅提高物料中纖維素的可消化率[7]。在DES中,氫鍵受體通常為氯化膽堿,氫鍵供體則主要包括有機(jī)酸(乳酸、甲酸等)、木質(zhì)素衍生化合物(對羥基苯甲酸、愈創(chuàng)木酚等)和多元醇(乙二醇、甘油等)等[8]。其中,有機(jī)酸基低共熔體系可有效實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維原料的組分分離,但大多有機(jī)酸體系需較長的反應(yīng)時(shí)間[5]。Shen等[9]采用氯化膽堿/乳酸體系對桉木進(jìn)行預(yù)處理,在不同溫度梯度下的處理時(shí)間均長達(dá)6 h;Chen等[10]研究了氯化膽堿/對香豆酸體系對中草藥殘?jiān)念A(yù)處理,結(jié)果表明實(shí)現(xiàn)84.62%的葡聚糖酶水解得率需在160 ℃下處理5 h。較長的預(yù)處理時(shí)間增加了成本,難以滿足其工業(yè)化應(yīng)用。因此,尋求一種快速、高效解離木質(zhì)纖維原料的低共熔溶劑體系將有效解決上述問題。當(dāng)以多元醇為氫鍵供體時(shí),多元醇較低的黏度可顯著增加DES體系的預(yù)處理效果,由此分離的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)更加完整。但由于多元醇較弱的供氫能力,導(dǎo)致其形成的DES對木質(zhì)纖維原料的解離效果較差[11],通常需要加入酸性催化劑。Liu等[12]研究了草酸輔助的氯化膽堿/乙二醇體系預(yù)處理樺木,可實(shí)現(xiàn)95.9%的葡聚糖轉(zhuǎn)化,同時(shí)保留了木質(zhì)素中大多數(shù)的芳基醚鍵,但該體系下草酸易同多元醇發(fā)生酯化反應(yīng),從而使得DES之間的氫鍵作用力減弱,減弱了回收后DES的預(yù)處理效果,不利于該溶劑的可持續(xù)發(fā)展。采用氯化鋁等路易斯酸可以有效解決DES體系中副反應(yīng)的發(fā)生,同時(shí)有效提高多元醇基DES體系的供氫能力,提高預(yù)處理效果并縮短預(yù)處理時(shí)間。

通過向氯化膽堿/1,4-丁二醇體系中添加微量的AlCl3,快速解構(gòu)木質(zhì)纖維原料,并借助掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)等分析手段系統(tǒng)探究三元低共熔體系促進(jìn)組分解離和纖維素酶水解糖化的機(jī)制,以期實(shí)現(xiàn)溫和條件下生物質(zhì)的快速、高效預(yù)處理。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

毛竹(主要化學(xué)組成為41.00%葡聚糖、12.78% 木聚糖、30.99%木質(zhì)素和1.12%乙醇抽出物),取自浙江仙鶴紙業(yè)有限公司,毛竹竹片于自來水中浸泡12 h后,采用雙螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓破碎,得到的物料經(jīng)自然風(fēng)干后保存于密封袋中備用。CTec 2諾維信纖維素酶(250 FPU/g)和X 2753諾維信木聚糖酶(3 490 U/g)購自Sigma-Aldrich公司;AlCl3、氯化膽堿、1,4-丁二醇等購自麥克林生化科技(上海)有限公司。

1.2 DES預(yù)處理

將氯化膽堿、1,4-丁二醇和AlCl3按物質(zhì)的量比25∶50∶0.1～25∶50∶3.0稱量至250 mL三口燒瓶中,在90 ℃的油浴中加熱直至形成透明澄清液體,而后將DES體系轉(zhuǎn)移至干燥器中備用。

預(yù)處理實(shí)驗(yàn)在130 ℃的溫度條件下進(jìn)行,在三口燒瓶中將10 g的毛竹和100 g DES充分混合,分別反應(yīng)5,10,20,30和60 min。反應(yīng)結(jié)束后,向從油浴鍋中取出的三口燒瓶中加入300 mL丙酮-水溶液(體積比為1∶1)終止反應(yīng),通過磁力攪拌器對反應(yīng)后的溶液進(jìn)行2 h攪拌,而后采用布氏漏斗進(jìn)行固液分離。所得固體物料置于4 ℃冰箱中保存,為去除預(yù)處理液中的丙酮,將其通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(50 ℃)后,加入1 000 mL去離子水,沉淀出預(yù)處理液中的木質(zhì)素,木質(zhì)素經(jīng)離心、洗滌、冷凍干燥后稱質(zhì)量保存于干燥器中。

1.3 酶水解試驗(yàn)

稱取相當(dāng)于0.5 g的預(yù)處理物料至150 mL酶解瓶中,加入1 mL乙酸-乙酸鈉緩沖液(1 mol/L),調(diào)整溶液pH 4.8;加入40 μL質(zhì)量濃度為10 g/L的四環(huán)素溶液,抑制微生物繁殖;加入 0.1 mL吐溫80,降低殘余木質(zhì)素對酶的無效吸附;纖維素酶和半纖維素酶添加量為25 FPU/g葡聚糖和150 U/g木聚糖;最后加入去離子水,使反應(yīng)體系總體積為20 mL,并將酶解瓶置于溫度50 ℃、150 r/min的搖床中振蕩培養(yǎng)72 h。

將反應(yīng)結(jié)束后的樣品進(jìn)行離心(10 000 r/min,5 min),上清液經(jīng)稀釋后進(jìn)行糖含量測定[7],獲得其中的葡萄糖和木糖濃度。預(yù)處理物料葡聚糖、木聚糖的酶水解得率計(jì)算公式如下:

yc=m1∕m2×0.90×100%

(1)

yx=m3∕m4×0.88×100%

(2)

式中:yc為葡聚糖酶水解得率,%;m1為水解液中葡萄糖質(zhì)量,g;m2為初始底物中葡聚糖質(zhì)量,g;yx為木聚糖酶水解得率,%;m3為水解液中木糖質(zhì)量,g;m4為初始底物中木聚糖質(zhì)量,g。

1.4 各組分分析方法

1.4.1 毛竹化學(xué)組分分析

毛竹化學(xué)組分含量包括葡聚糖、木聚糖和木質(zhì)素(酸溶木質(zhì)素和酸不溶木質(zhì)素)含量,均采用美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)方法測定[13]。

1.4.2 單糖含量的測定

對樣品中葡萄糖和木糖等單糖濃度進(jìn)行測定,通過Agilent 1260Ⅱ高效液相色譜儀(HPLC,美國安捷倫)完成。

1.4.3 XRD分析

實(shí)驗(yàn)對樣品的結(jié)晶度進(jìn)行測定,通過Advanced D8 X射線衍射儀(德國布魯克)完成。樣品的結(jié)晶度ICr計(jì)算公式如下[4]:

ICr=(I002-Iam)/I002×100%

(3)

式中:I002為002晶格最大衍射峰強(qiáng)度;Iam為無定形區(qū)衍射散射峰強(qiáng)度。

1.4.4 纖維素聚合度分析

采用黏度法對樣品的纖維素聚合度(DPv)進(jìn)行測定。從毛竹原料和預(yù)處理物料中分離提取α-纖維素,然后根據(jù)ISO 5351《紙漿測定銅-乙二胺(CED)溶液中的極限黏度值》標(biāo)準(zhǔn)測定樣品的特性黏度[14]。具體操作如下:將100 mg質(zhì)量恒定的α-纖維素加入錐形瓶中,加入10 mL去離子水;隨后通過磁力攪拌直至纖維均勻分散,向懸浮液中加入10 mL雙乙二胺氫氧化銅溶液溶解α-纖維素。上述溶液的黏度由烏氏黏度計(jì)測出,每樣重復(fù)測量3次,取平均值以代表最終結(jié)果,DPv值的計(jì)算公式如下:

(4)

式中,[η]由黏度測量過程中的時(shí)間參數(shù)計(jì)算得出,具體參照文獻(xiàn)[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)處理對毛竹化學(xué)組成及回收率的影響

AlCl3用量對預(yù)處理效果的影響結(jié)果如圖1所示。由圖1可知,隨著氯化膽堿、1,4-丁二醇、氯化鋁的摩爾比由25∶50∶0.2增加到25∶50∶1.0,木質(zhì)素脫除率由40.26%增加到68.32%,半纖維素脫除率由60.23%增加到90.57%,而葡聚糖回收率相對穩(wěn)定(96.6%～97.89%),表明隨著AlCl3用量的增加,預(yù)處理效果顯著增強(qiáng)。當(dāng)物質(zhì)的量比進(jìn)一步增加到25∶50∶3.0時(shí),木質(zhì)素脫除率和半纖維素脫除率增加不明顯,僅由68.32%和90.57%分別增加到70.89%和93.15%。綜上可知,當(dāng)氯化膽堿、丁二醇和氯化鋁物質(zhì)的量比由25∶50∶0.2增加至25∶50∶3.0時(shí),預(yù)處理效果逐漸增強(qiáng),當(dāng)三者物質(zhì)的量比為25∶50∶1.0時(shí),半纖維素和木質(zhì)素脫除率達(dá)到穩(wěn)定值,再增加氯化鋁用量對預(yù)處理效果的提升不明顯,因此選擇氯化膽堿、丁二醇和氯化鋁物質(zhì)的量比為25∶50∶1.0進(jìn)行后續(xù)時(shí)間優(yōu)化。

以1,4-丁二醇為氫鍵供體、氯化膽堿為氫鍵受體,并添加微量AlCl3制備DES,設(shè)置5個(gè)不同的預(yù)處理時(shí)間。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長,預(yù)處理物料得率、化學(xué)組分含量及其回收率/脫除率如表1所示。由表1可知,當(dāng)?shù)凸踩廴軇╊A(yù)處理時(shí)間為5 min時(shí),僅65.50%的物料被回收,說明在短時(shí)間內(nèi),該DES即可實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維原料高效解聚。隨著預(yù)處理時(shí)間從5 min延長至30 min,物料得率逐漸降低至61.54%,57.85% 和50.39%。其中,木質(zhì)素和木聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別由22.69%和4.81%降低至12.19%和2.06%,而葡聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)由61.58%增加至73.67%。當(dāng)預(yù)處理時(shí)間延長至60 min,物料得率提高至52.42%,此時(shí)葡聚糖含量略有下降,而木質(zhì)素含量由12.19%(30 min)增加至13.45%(60 min),結(jié)果表明,過度延長預(yù)處理時(shí)間不利于木質(zhì)纖維原料組分分離。此外,經(jīng)過5 min預(yù)處理即可實(shí)現(xiàn)52.03% 的木質(zhì)素脫除率,同時(shí)木聚糖脫除率達(dá)75.33%,而葡聚糖回收率高達(dá)98.39%。隨著預(yù)處理時(shí)間由5 min增加至30 min,木質(zhì)素脫除率逐漸增加至80.18%,木聚糖脫除率持續(xù)提高至91.87%,而葡聚糖回收率保持穩(wěn)定。當(dāng)預(yù)處理時(shí)間增加至60 min時(shí),葡聚糖回收率降低為 84.71%,木聚糖脫除率增加至96.50%,而木質(zhì)素脫除率降低至77.25%,表明持續(xù)延長預(yù)處理時(shí)間有助于木聚糖的降解,并對葡聚糖的降解作用增強(qiáng)。與此同時(shí),延長預(yù)處理時(shí)間可能導(dǎo)致部分降解了的碳水化合物經(jīng)過復(fù)雜的脫水和縮合反應(yīng)形成假木質(zhì)素[15]。因此,持續(xù)延長預(yù)處理時(shí)間將導(dǎo)致葡聚糖的降解損失以及假木質(zhì)素的形成,不利于后續(xù)纖維素的糖化發(fā)酵以及木質(zhì)素的高值化利用。

表1 低共熔溶劑預(yù)處理時(shí)間對毛竹化學(xué)組分含量的影響Table 1 Effects of different pretreating time during DES pretreatment on chemical compositions of moso bamboo

2.2 預(yù)處理對酶水解效率的影響

酶水解是判斷DES預(yù)處理效果的重要指標(biāo)[16]。本實(shí)驗(yàn)探究了不同DES預(yù)處理時(shí)間下毛竹酶水解得率,以及木質(zhì)素脫除率、木聚糖脫除率與葡聚糖酶水解得率的關(guān)系,結(jié)果如圖2所示。

a)預(yù)處理時(shí)間對酶水解效率的影響 b)木質(zhì)素脫除率與酶水解得率的關(guān)系圖2 預(yù)處理時(shí)間對酶水解得率影響以及木質(zhì)素脫除率與酶水解得率的關(guān)系Fig. 2 Effects of different pretreatment time on hydrolysis yield of glucan and xylan, and fitting linear correlations between lignin removal and glucan hydrolysis yield during DES pretreatment

由圖2a可知,毛竹原料葡聚糖和木聚糖酶水解得率僅12.6%和1.7%。經(jīng)過5 min預(yù)處理后,葡聚糖酶水解得率由12.6%提高至79.9%,木聚糖酶水解得率由1.7%提高至96.3%,結(jié)果表明,該體系在極短時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)預(yù)處理物料葡聚糖和木聚糖的高效酶水解。隨著預(yù)處理時(shí)間延長至10和20 min,葡聚糖酶水解得率繼續(xù)提高到89.6%和96.2%,并且在預(yù)處理30 min后達(dá)到100%;而木聚糖酶水解得率在預(yù)處理時(shí)間為10 min后即已達(dá)100%。以上結(jié)果說明氯化膽堿/1,4-丁二醇/ AlCl3體系在極短預(yù)處理時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)毛竹中葡聚糖和木聚糖的高效糖化,其葡聚糖酶解得率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的氯化膽堿/乳酸[17]、氯化膽堿/對香豆酸等有機(jī)酸體系[10]。植物細(xì)胞壁中,半纖維素和木質(zhì)素通過物理或化學(xué)方式相連,并緊密包裹纖維素,形成了木質(zhì)纖維原料致密的結(jié)構(gòu)[18]。經(jīng)過DES預(yù)處理,木質(zhì)素被大量脫除,從而有效促進(jìn)了毛竹酶水解性能。眾所周知,木質(zhì)素會增加對酶的無效吸附而抑制酶水解進(jìn)程,本研究進(jìn)一步探究了木質(zhì)素脫除率和酶水解得率的關(guān)系,結(jié)果如圖2b所示。從圖2b可以看出,木質(zhì)素的脫除和葡聚糖酶水解得率存在較強(qiáng)線性相關(guān)性,決定系數(shù)R2可達(dá)0.926 2。當(dāng)木質(zhì)素脫除率由52.03%增加到80.18%,酶水解得率由79.9%增加至100%,表明木質(zhì)素的去除可極大提高葡聚糖酶水解得率[4,18]。

2.3 預(yù)處理前后物料表征分析

2.3.1 物料表面微觀形貌分析

采用SEM觀察毛竹原料以及不同預(yù)處理時(shí)間下毛竹纖維的微觀結(jié)構(gòu),結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,未經(jīng)處理的毛竹原料纖維間聚集較少,其單根纖維較長且表面光滑。經(jīng)過DES預(yù)處理后,物料的形貌發(fā)生顯著變化,其纖維明顯變短,單根纖維表面出現(xiàn)裂痕(白色箭頭)和碎片沉積(紅色箭頭)現(xiàn)象。這是因?yàn)镈ES預(yù)處理過程中,纖維發(fā)生潤漲,木質(zhì)素與半纖維素的脫除使得纖維原始結(jié)構(gòu)被破壞,同時(shí)溶出的木質(zhì)素碎片部分沉積在纖維表面。隨著時(shí)間的增加,預(yù)處理對纖維的切斷作用增強(qiáng),纖維變得更短,且出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象,這是由于隨著預(yù)處理時(shí)間的延長,木質(zhì)素和木聚糖脫除率增加,纖維素大量暴露,并通過氫鍵作用而聚集[4]。預(yù)處理后纖維變短以及裂痕增多,增大了酶解過程中纖維素與酶的接觸面積,從而有效促進(jìn)了葡聚糖、木聚糖的酶水解得率。

2.3.2 纖維素結(jié)構(gòu)分析

為深入解析預(yù)處理前后物料纖維結(jié)構(gòu)的變化,采用XRD測定了物料的纖維素結(jié)晶度指數(shù)(CrI),并進(jìn)一步通過黏度法測定了纖維素聚合度,得出纖維素聚合度與葡聚糖酶水解得率的關(guān)系,結(jié)果見圖4。由圖4a可以看出,毛竹原料中纖維素結(jié)晶度為59.59%,隨著預(yù)處理時(shí)間的延長,纖維素結(jié)晶度逐漸增加至59.63%(5 min),61.49%(10 min),61.95%(20 min)和63.28%(30 min),這是由于大量無定型的木質(zhì)素與木聚糖的脫除,導(dǎo)致纖維素結(jié)晶度增加。當(dāng)繼續(xù)延長預(yù)處理時(shí)間至60 min,纖維素結(jié)晶度略微下降至62.54%,該現(xiàn)象可能歸因于兩個(gè)方面:一是糖類降解產(chǎn)物在長時(shí)間的預(yù)處理?xiàng)l件下會通過脫水、縮合等復(fù)雜反應(yīng)轉(zhuǎn)化為假木質(zhì)素,并沉積在纖維表面[15];二是隨著預(yù)處理時(shí)間的延長,非結(jié)晶區(qū)纖維素部分發(fā)生水解,結(jié)晶區(qū)纖維素潤漲加劇,最終導(dǎo)致纖維素結(jié)晶度降低。毛竹原料的纖維素聚合度為773;經(jīng)過5 min預(yù)處理后,聚合度顯著下降至523;隨著預(yù)處理時(shí)間延長,聚合度進(jìn)一步下降至341(60 min)。上述結(jié)果表明,盡管預(yù)處理過程葡聚糖回收率穩(wěn)定,其聚合度顯著降低,表明其中的糖苷鍵大量斷裂從而有效增加了酶水解得率,但纖維素聚合度的過度下降會導(dǎo)致纖維素大量降解,因此,為了避免纖維素的回收率大幅下降,控制預(yù)處理時(shí)間在30 min內(nèi)是較優(yōu)選擇。纖維素聚合度與葡聚糖的酶水解得率之間呈強(qiáng)相關(guān)的線性關(guān)系(圖4b),其決定系數(shù)R2高達(dá)0.933 1[17]。與上述研究結(jié)果相互驗(yàn)證,纖維素聚合度的降低同樣有效促進(jìn)了底物纖維素的酶水解轉(zhuǎn)化。

a)預(yù)處理時(shí)間對纖維素結(jié)晶度和聚合度的影響 b)酶水解得率與纖維素聚合度的關(guān)系圖4 預(yù)處理時(shí)間對纖維素結(jié)晶度和聚合度的影響以及酶水解得率與纖維素聚合度的關(guān)系Fig. 4 Effects of different pretreating time on the polymerization degree and crystallinity of cellulose during DES pretreatment and the relationship between the yield of glucanase hydrolysis and the degree of polymerization of cellulose in DES different pretreatment times

2.4 DES再生木質(zhì)素分析

對分離木質(zhì)素的得率和純度進(jìn)行測定,結(jié)果如表2所示。由表2可知,經(jīng)過不同時(shí)間的預(yù)處理,木質(zhì)素回收率均可達(dá)95%以上,幾乎實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素的全部回收,遠(yuǎn)高于報(bào)道的常見預(yù)處理體系如乙醇預(yù)處理體系[19]和離子液體預(yù)處理體系等[20]。眾所周知,木質(zhì)素的碎片化是導(dǎo)致其回收困難、得率低的重要原因。本研究中木質(zhì)素的回收率高主要得益于本體系中丁二醇對木質(zhì)素的保護(hù)作用,該機(jī)理在之前的研究中已報(bào)道[4],在反應(yīng)過程中丁二醇同木質(zhì)素側(cè)鏈α位置的羥基發(fā)生醚化反應(yīng),該反應(yīng)可有效抑制木質(zhì)素中β-O-4芳基醚鍵的斷裂,從而有效抑制木質(zhì)素醚鍵的斷裂和后續(xù)縮聚反應(yīng)。此外,由于木質(zhì)素側(cè)鏈接上了丁二醇基團(tuán),這也導(dǎo)致木質(zhì)素重量的增加而成為本研究中木質(zhì)素得率高的原因之一。此外,回收木質(zhì)素僅含有微量碳水化合物(0.04%～0.14%),酸不溶木質(zhì)素占總量的84.56%～89.36%,酸溶木質(zhì)素占木質(zhì)素總量的5.69%～7.56%,木質(zhì)素純度可達(dá)90.88%～96.34%,表明該DES體系可回收獲得高純度木質(zhì)素。綜上所述,本研究所得的木質(zhì)素同傳統(tǒng)堿木質(zhì)素和硫酸鹽木質(zhì)素相比,具備易回收、得率高、純度高的優(yōu)勢,有利于其后續(xù)結(jié)構(gòu)解析和高值化利用。

表2 不同預(yù)處理時(shí)間下的木質(zhì)素回收率及木質(zhì)素糖含量分析Table 2 Analysis of lignin recovery and lignin sugar content under different pretreatment times in deep eutectic system

3 結(jié) 論

以速生毛竹為原料,采用AlCl3輔助的多元醇基低共熔溶劑(氯化膽堿/1,4-丁二醇/AlCl3)進(jìn)行預(yù)處理,實(shí)現(xiàn)了毛竹組分溫和、快速分離,并借助掃描電子顯微鏡、X射線衍射等手段考察低共熔溶劑(DES)預(yù)處理對纖維素酶水解的促進(jìn)機(jī)制,主要結(jié)論如下:

1)氯化膽堿/1,4-丁二醇/AlCl3體系預(yù)處理在10～30 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)毛竹中木質(zhì)素和木聚糖有效脫除,同時(shí)保留絕大多數(shù)纖維素。

2)DES預(yù)處理可在短時(shí)間內(nèi)大幅提高物料的葡聚糖和木聚糖的酶水解得率。經(jīng)過10～30 min預(yù)處理后,毛竹預(yù)處理物料的葡聚糖酶水解得率即可達(dá)到89%以上,而在30 min預(yù)處理后葡聚糖與木聚糖的酶水解得率均達(dá)到100%。

3)采用該DES體系,可回收超過95%的木質(zhì)素,且回收的木質(zhì)素幾乎不含碳水化合物,純度可達(dá)96.34%。研究結(jié)果可為建立高得率、高純度木質(zhì)素回收的DES體系提供方法參考。