深度共熔溶剂预处理对木质纤维素生物质作用机制的研究进展

深度共熔溶剂（DES）是一类可再生、对环境友好的新型混合溶剂体系,用于预处理木质纤维素生物质可有效去除半纤维素及木质素组分,并可保留较为完整的纤维素组分。本文综述DES预处理对木质纤维素生物质作用机制的研究进展。通常情况下,大部分DES对纤维素溶解性较差,但可改变纤维素的外貌形态;一些酸性DES对半纤维素具有良好的溶解性能;碱性DES及部分酸性DES对木质素具有优异的溶解性能,在预处理过程中木质素的结构发生解聚或缩合反应;三元DES体系在木质素提取、分离及回收等方面均展现出更多优势。DES对木质素的去除效果及作用机制受DES的构成、摩尔比、生物质类型及预处理条件如温度等多种因素的影响。理解DES在木质纤维素生物质预处理中结构与功能的关系,研究DES在预处理过程中对木质素及半纤维素去除的作用机制,有助于合理设计新的DES体系并为实现生物质三大组分的高效分离及转化奠定理论基础与技术指导。     

玉米精深加工及副产物的开发与综合应用

玉米是重要的粮食作物之一,玉米的精深加工、副产物的综合利用及营养价值的全面开发越来越受到人们的关注。重点介绍了玉米的营养成分,国内外对玉米淀粉加工后的副产物玉米浆、玉米胚、玉米纤维和蛋白粉等的研究开发及应用现状,并对未来技术进步和行业发展做出展望,以期为促进玉米精深加工业快速、高质量发展提供参考。     

基于乙醇胺的深度共熔溶剂预处理小麦秸秆提高其多糖酶解效率

为了探索基于乙醇胺的深度共熔溶剂预处理生物质的作用机制,本研究以氯化胆碱为氢键受体(HBA),以乙醇胺的化合物为氢键供体(HBD),合成了7种DES对其理化特性进行了测定,对比研究不同DES对小麦秸秆组分和酶解效率的影响。结果表明:30℃下,DES的粘度介于0.04～1.37 Pa·s,导电率0.29～3.57 ms/cm,5 mM DES的pH值介于7.41～11.02;90℃下对木质素和木聚糖的溶解度高达425 mg/g和523 mg/g,而对纤维素几乎不溶;经这些DES预处理后,小麦秸秆中的多糖酶解效率得到了显著提高,并且DES的预处理效果依赖于p H值,其中[氯化胆碱]:[乙二胺]为最适小麦秸秆预处理溶剂,90℃下预处理4h后木质素去除率83.14%,还原糖收率为93.88%。该类DES可选择性地从小麦秸秆中除去大量木质素和部分木聚糖,而未改变纤维素的晶体结构,从而提高后续酶解效率显著,并发现该类DES对禾本科类生物质和桉木有良好的预处理效果,预处理后糖收率明显提高(57.10%～98.13%),但对松木效果不佳。本研究可为用于生物质预处理的新型DES的合理设计提供一定的理论参考。     

不同类型低共熔溶剂预处理对玉米秸秆酶解效率的影响

为探索不同类型低共熔溶剂（DES）预处理提高生物质酶解效率的机制,该研究选取两类DES即酸性（氯化胆碱(ChCl)-乳酸(Lac)、甜菜碱(B)-Lac）和碱性DES（ChCl-乙醇胺(M)、ChCl-N-(2-羟乙基)乙二胺(CN-2)）预处理玉米秸秆,对比研究不同酸碱性的DES对玉米秸秆组分和酶解效果的影响。研究表明碱性DES预处理和酶解效果较好,多糖含量从未处理时51.59%提高到81.33%~83.36%,木质素去除率71.35%~89.72%,多糖降解较为完全。红外光谱显示预处理中大量木质素和半纤维素的链接键发生断裂,糖苷键吸收峰显著增强;X-射线衍射表明玉米秸秆结晶度数值由32.99增至处理后的53.60,但晶体结构未改变。与酸性DES相比,碱性DES处理后外观色泽较浅,扫描电镜显示与未处理相比,预处理后的纤维疏松且粗糙。两类DES均是高效的预处理溶剂,碱性DES除本身碱性外,还可选择性的去除木质素,破坏半纤维素和木质素间链接键,纤维素与酶的接触面增大,从而酶解效率显著提高。该研究为生物质预处理新型DES溶剂的设计和选择提供一定的理论参考。