低共熔溶剂解离木纤维时木质素缩合对纤维素酶解的影响

摘要

木质纤维的有效解离是对木质资源进行高附加值利用的前提。近年来兴起的绿色环保、简便易得的低共熔溶剂能有效解离木质纤维,但同时会出现木质素缩合并吸附在纤维素表面的问题,不利于纤维素的后续酶解利用。为探究木质素缩合与纤维素酶解之间的关系,以杨木木粉为原料,选用氯化胆碱/二水草酸低共熔溶剂在110°C下对原料进行加热解离处理,并对分离出的纤维素固含物进行酶解转化。通过扫描电子显微镜、高效液相色谱仪、13 C-1 H二维核磁共振波谱仪对固含物的形貌、组分含量及木质素的结构进行了表征。结果表明:经低共熔溶剂处理1 h后,约80.0%的木质素组分被去除,同时半纤维素出现明显降解,纤维素少量被降解;处理时间达到5 h时,纤维素的保留率从处理1 h的91.8%降至处理3 h的72.7%,半纤维素的保留率从20.4%降至6.1%。随着处理时间延长,纤维素表面出现颗粒状木质素吸附物;当处理时间达到5 h时,纤维素表面球形颗粒发生聚合,二维核磁图谱中显示出明显的缩合信号,木质素缩合率上升至50.9%。由于缩合木质素的产生,纤维素的酶解产率从处理3 h时的73.3%下降至5 h的66.6%,相关性分析表明木质素的缩合会限制纤维素酶解效率的提升。