生物基极性非质子溶剂/对甲苯磺酸耦合体系中竹粉定向解聚研究

作者：尹小燕; 蔡婷婷; 刘超; 蒋剑春; 王奎^*

来源：林产化学与工业, 2022, 42(01): 1-9.

• 毛竹
• γ-戊内酯
• 二氢左旋葡萄糖酮
• 对甲苯磺酸
• 预处理

以两种生物基极性非质子溶剂γ-戊内酯(GVL)和二氢左旋葡萄糖酮(Cyrene),分别与对甲苯磺酸水溶液(TsOH aq)构成耦合体系，对竹粉定向解聚及其酶解过程开展了研究。实验结果表明：质量浓度为75 g/L的TsOH,溶剂体积比为4∶1的GVL/TsOH aq体系在130℃预处理毛竹60 min后，半纤维素和木质素分离效率更高，半纤维素分离率(SH)和木质素分离率(SL)分别达到98.5%和98.4%,同时纤维素保留率(RC)为91.5%;而质量浓度为30 g/L的TsOH,溶剂体积比为0.8∶1的Cyrene/TsOH aq体系在120℃预处理毛竹60 min后，RC达到87.3%,SH和SL仅为85.5%和79.4%。预处理后固体样品的表征结果表明：竹粉经GVL/TsOH aq预处理后的样品木质纤维致密结构被有效破坏，无定形的半纤维素和木质素绝大部分被分离，结晶度达68.27%,结构更接近于微晶纤维素，同时暴露出更多的游离羟基，有利于后续酶解。而酶解结果进一步证明：GVL/TsOH aq预处理后样品的酶解葡萄糖产率773 mg/g,显著高于Cyrene/TsOH aq预处理后样品(306 mg/g),达到毛竹原料酶解效率的19.3倍。两种溶剂体系均可高效回收利用，其中GVL/TsOH aq体系循环使用3次后，SL仍达90.3%以上，SH不低于91.3%,RC不低于91.5%,能回收94.8%的溶剂。

• 单位
  南京林业大学; 中国林业科学研究院林产化学工业研究所; 生物质化学利用国家工程实验室; 江苏省生物质能源与材料重点实验室