[发明专利]一种利用两种深度共熔溶剂分步预处理以提高水稻秸秆中纤维素酶解效率的绿色方法

说明书

本发明属于木质纤维素利用及能源化工应用领域，公开了一种利用两种深度共熔溶剂分步预处理以提高水稻秸秆中纤维素酶解效率的绿色方法。本发明首先以一种深度共熔物为溶剂，对水稻秸秆进行预处理，经过滤分离得到残渣，干燥后再用另一种深度共熔溶剂对残渣进行相同的方式预处理，最终得到预处理后的水稻秸秆；以水稻秸秆残渣为底物，利用纤维素酶对其进行酶解，最后得到以葡萄糖为主的糖液。本发明不仅能有效增强水稻秸秆的酶解效率，提高了可发酵的还原糖(葡萄糖)收率，克服了离子液体预处理工艺成本高、环境不友好等缺点，且解决了单一使用某一种深度共熔溶剂预处理效果差的问题，拓展了某些绿色深度共熔溶剂的应用范围、提高了其利用率。

技术领域

本发明属于木质纤维素利用及能源化工应用领域，具体涉及一种利用两种深度共熔溶剂分步预处理以提高水稻秸秆中纤维素酶解效率的绿色方法。

背景技术

以来源广泛、廉价、可再生的木质纤维素生物质如农业废弃物为原料生产生物燃料和相关平台化合物是解决目前全球环境污染和能源危机的最具潜力路径之一。木质纤维素生物质的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，因物种、来源、部位的差异，这三类生物高分子的结构和比例也有所不同。目前，木质纤维素生物质的有效转化涵盖了生物质组分全利用的生物炼制产业，包括由纤维素获得可发酵单糖、纤维基材料，由半纤维素获得糠醛、糖醇等化学品，由木质素得到芳香族化合物、塑料产品以及其它衍生物。由于其天然的复杂结构特性，木质纤维素生物质具有超强的化学和生物降解抗性，要想将其三大组分有效转化，需要寻找绿色的方法将其分离，因而寻找作用于木质纤维素生物质的绿色溶剂将其组分解构成为可再生生物燃料和生物基高附加值化学品获得过程中的有效途径之一。

用于木质纤维素生物质分解为纤维素、半纤维素和木质素及其相关产品的传统溶剂，如有机溶剂或者无机酸碱，往往存在源于化石资源、不可再生、污染环境、对设备和操作要求高等缺点。而后自2002年美国著名科学家Rogers领导的研究组开创了利用离子液体溶解纤维素的新领域，人们发现某些离子液体可作为一类“绿色”溶剂成功地用于木质纤维素生物质预处理。随后，离子液体用于木质纤维素生物质的溶解和组分分离的研究得到了长足发展。总体来说，离子液体用于木质纤维素原料预处理的发展趋势主要有两方面：1)离子液体的种类向绿色可再生、合成简便、廉价的方向扩展；2)离子液体对木质纤维素生物质组分的分离作用方式由“全溶解”到“萃取分离”的转变。但目前大部分用于木质纤维素预处理的离子液体来源不可再生、毒性大、难降解，并且相对于酸碱预处理法而言，成本较高，这也是制约其工业化应用的最大障碍。即使是申请人团队以往发明的可再生的[胆碱][氨基酸]离子液体的应用，虽其合成方法相对简单、成本有所降低，且预处理可获得较高的可发酵糖收率，但仍存在一些合成过程能耗仍相对较大、效率偏低、稳定性不够高、碱性强等缺点。因此，开发更为绿色、廉价的新型溶剂体系，提高木质纤维素组分的利用效率迫在眉睫。