中圖分類號(hào)：TS721 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.7535/hbkd.2025yx03006

（SchoolofLifeScienceandFoodEngineering，Huaiyin Instituteof Technology，Huai'an，Jiangsu，China）

Abstract：Inorder toestablishanefcientprocessforthe pretreatmentof lignocellosic biomasstodeconstruct thecomplex structureandimproveenzymatichydrolysisefficiencyofpolysaccharidefractions，cholinechloride（ChCl）and glycerol（Gly） wereusedto synthesizegreen depeutectic solvent（DES）forcorn stover pretreatment.Thedeconstructioneffectsof DESon cornstover under diferent synthesisconditions werecompared，and thechemicalreagents wereadded toenhance pretreatment. Theresults indicate that，pretreatment at 120^°C for 3h by DES（at a molar ratio of 1：2 ）with 1% （204 H₂SO₄ addition improves the glucan content from 33.4% to 51.2% . In this case，the removal rates of xylan and lignin reache up to 86.7% and 39.0% ， respectively. After ^72h enzymatic hydrolysis by cellulase，the productions of glucose and fermentable sugars are relatively high，reaching 29.0g and 30.7g from 100g of corn stover. Therefore，the H₂SO₄ -assisted DES system efficiently remove xylanandlignin，whichfacilitatestheimprovementsof hydrolysisandfermentablesugarsproduction.Thisstudydevelopsa grenand high-effcient pretreatment toprovide fundamental dataandtechnicalsupportforvalorizationofrenewableand abundant agricultural residuesin China.

Keywords：biochemicalengineering；agricultural residue；pretreatment；deepeutectic solvent；enzymatic hydrolysis；fermentable sugar

為解決化石燃料供應(yīng)鏈波動(dòng)、能源需求增長和全球氣候變暖等問題，建立可持續(xù)的能源生產(chǎn)體系迫在眉睫[1-2]。與傳統(tǒng)化石燃料相比，利用可再生生物質(zhì)通過生物煉制方式生產(chǎn)液態(tài)燃料，已成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)[3]。木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)是地球上儲(chǔ)量最豐富的可再生資源，如農(nóng)業(yè)秸稈（玉米秸稈、水稻秸稈）、森林廢棄物等。全球每年通過光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)總量達(dá)2000億t，其中我國產(chǎn)生的秸稈類生物質(zhì)總量約20億 Ω_t/a ，目前大部分農(nóng)業(yè)秸稈可再生資源利用率較低[4]。因此，有效利用該資源進(jìn)行生物燃料的生產(chǎn)對(duì)國家“雙碳”戰(zhàn)略具有重要意義[5]。

木質(zhì)纖維素是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的超分子，其固有的結(jié)構(gòu)特征導(dǎo)致微生物和酶難以對(duì)其進(jìn)行有效降解，建立高效的木質(zhì)纖維素預(yù)處理工藝是可發(fā)酵糖高產(chǎn)的前提和關(guān)鍵[6]。傳統(tǒng)預(yù)處理方法存在對(duì)設(shè)備腐蝕性大、廢棄物難以回收和嚴(yán)重污染環(huán)境等問題[6-9]。因此，建立綠色、高效的木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法越來越受到研究者們的廣泛關(guān)注。

低共熔溶劑（deep eutectic solvent，DES）具有蒸氣壓小、可重復(fù)使用和無害等優(yōu)點(diǎn)，已成為生物質(zhì)預(yù)處理的綠色溶劑[10]。氫鍵供體（hydrogen bond donor，HBD）和氫鍵受體（hydrogen bond acceptor，HBA）在溫和的條件下可以合成DES，因此DES被稱為“可設(shè)計(jì)溶劑”。目前，最廣泛使用的DES是利用氯化膽堿（cholinechloride，ChCI）作為 HBA，以尿素、甘油（glycerol，Gly）、羧酸和多元醇作為HBD進(jìn)行制備[11]。最近，關(guān)于DES聯(lián)合酸堿處理的研究逐漸增多，該方法可以進(jìn)一步提高生物質(zhì)中各組分的拆分效率，效果比單獨(dú)使用DES進(jìn)行預(yù)處理時(shí)更為出色[12]。與傳統(tǒng)酸堿法相比，DES 聯(lián)合酸堿處理能有效減少酸堿用量和廢液排放量;此外，DES可以進(jìn)行回收再利用，具有低成本和環(huán)境友好的特點(diǎn)。TANG 等[13]使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5% 的 H₂SO₄ 聯(lián)合DES對(duì)蘆葦秸稈進(jìn)行預(yù)處理，葡萄糖酶解得率達(dá) 91.1% 。徐佳等[14]在雙螺桿擠壓耦合堿預(yù)處理蘆葦中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4% 的KOH，酶解后總糖得率相較于未處理的蘆葦提高了1.64倍。雖然上述研究中酸堿輔助獲得了更好的預(yù)處理效果，但是添加的酸堿含量相對(duì)較多，對(duì)于后期廢液的處理增加了難度。

因此，本文以常見的農(nóng)業(yè)廢棄物玉米秸稈為原料，選用不同物質(zhì)的量比原料合成的DES進(jìn)行預(yù)處理研究，并在合適的DES體系中添加水和少量的酸堿輔助劑進(jìn)行預(yù)處理工藝優(yōu)化。隨后，將預(yù)處理后的產(chǎn)物進(jìn)行酶解，探究其酶解性能，通過比較酶解后的可發(fā)酵糖產(chǎn)量確定最優(yōu)預(yù)處理?xiàng)l件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)量豐富的農(nóng)業(yè)廢棄物（如秸稈、稻草等）資源化高值利用。

1材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本研究中使用的玉米秸稈來自江蘇省連云港市，經(jīng)過粉碎研磨后過40目篩（粒徑 ?425μm， ，然后放置于 60^°C 烘箱中烘干至恒重，原料的粒徑約為 0.4mm 。使用的纖維素酶CellicCTec3購于諾維信公司，文中所述其他試劑均購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，試劑純度均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 DES的合成

將ChCl作為HBA，Gly作為HBD合成DES。按照HBA與HBD 物質(zhì)的量比為 1：1 和 1：2 的條件分別稱取ChC1和Gly，在 的磁力攪拌器中將二者進(jìn)行攪拌，直至形成均勻透明的溶液，并分別標(biāo)注為 1：1 -DES和 1：2 -DES。

1.2.2玉米秸稈預(yù)處理

在四聯(lián)反應(yīng)釜（ZNCL-TS，貴州閃勵(lì)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司提供）中進(jìn)行玉米秸稈預(yù)處理，該反應(yīng)釜配備溫度控制模塊和磁力攪拌功能。按照 1：15 （約 和 1：20（1.25g：25g） 的固液比分別稱取對(duì)應(yīng)質(zhì)量的玉米秸稈和DES至反應(yīng)釜中，在 120^°C 下預(yù)處理 3～4h 。反應(yīng)結(jié)束后，將預(yù)處理后的生物質(zhì)漿液

放入真空抽濾機(jī)，用加熱的去離子水進(jìn)行抽濾洗脫，并將固體殘?jiān)疵撝?pH 值為 6～7 。將洗脫后的固體殘?jiān)湃牒銣睾嫦渲杏?85°C 干燥 。烘干后進(jìn)行化學(xué)組分分析和酶水解操作。

對(duì)比 1：1? -DES和 1：2 -DES預(yù)處理玉米秸稈后的葡聚糖和總糖含量，確定后續(xù)預(yù)處理使用的DES物質(zhì)的量比，然后在體系中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50% 的水 ，3% 的 ΔNaOH 和 1% 的 H₂SO₄ 與DES協(xié)同反應(yīng)，探究其對(duì)預(yù)處理性能的影響。

1.2.3玉米秸稈的酶水解

分別稱取 _0.5g 預(yù)處理后和未經(jīng)預(yù)處理的玉米秸稈放入三角瓶中進(jìn)行酶解，加入 25mL 檸檬酸緩沖液（ pH 值為4.8），其中纖維素酶的添加量為 20FPU/g 底物。將三角瓶置于 50^°C 水浴搖床中，在 150r/min 條件下酶解 ^72h ，分別在12、24、48和 ^72h 時(shí)取樣。將取樣后的樣品放人高速離心機(jī)中以 5000r/min 離心10min ，離心后取上清液，測(cè)定可發(fā)酵糖的含量。

1.3 分析方法

采用美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量方法NREL/TP-510-42618測(cè)定玉米秸稈原料中的葡聚糖、木聚糖和木質(zhì)素含量。用生物傳感儀（S-1O，深圳市西爾曼科技有限公司提供）對(duì)酶解后的上清液進(jìn)行葡萄糖濃度的測(cè)定，利用高效液相色譜系統(tǒng)（LC-15C，日本島津公司提供）測(cè)定酶解液中的木糖含量。相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法參照前期研究[15]。所有試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次，數(shù)據(jù)用均值士標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）表示。

2 結(jié)果與分析

ChCl具有無毒、價(jià)格低廉等特性，是目前DES合成中最常用的HBA。文獻(xiàn)[16]對(duì)以ChCl作為 HBA的6種常用DES進(jìn)行了生物毒性和廢液處理等方面的分析，結(jié)果表明，以Gly為HBD制備的DES被認(rèn)為是最為“綠色的”。因此，本研究使用ChCI和Gly合成的DES對(duì)玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理，探究不同預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)玉米秸稈的綜合影響，分析預(yù)處理后玉米秸稈的各組分含量變化以及酶解產(chǎn)生可發(fā)酵糖的效率，以比較處理性能的優(yōu)劣。

2.1DES預(yù)處理對(duì)玉米秸稈組分和酶解性能的影響

2.1.1 1：1 -DES預(yù)處理對(duì)玉米秸稈組分的影響

如圖1a）所示，原始玉米秸稈的葡聚糖、木聚糖、木質(zhì)素的含量分別為 33.4% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、 32.7% 和 25.1% 。當(dāng)固液比為 1：15 、預(yù)處理時(shí)間為 ⁴h 時(shí)，葡聚糖的含量較其他條件略微增加，從對(duì)照的 33.4% 增加到 36.6% 。在該條件下，木質(zhì)素含量較原始玉米秸稈沒有明顯變化，說明該DES體系對(duì)玉米秸稈中木質(zhì)素的脫除效果不明顯。這與使用ChCl和Gly的DES預(yù)處理?xiàng)钅緯r(shí)，對(duì)木質(zhì)素的作用效果類似[1]。另一方面，預(yù)處理后的木聚糖含量均比原始玉米秸稈高，這主要是由于預(yù)處理強(qiáng)度不大（ 120^°C） ，使得大部分木聚糖仍保留在固體殘?jiān)|(zhì)中。如圖1b）所示，葡聚糖保留率均在較高水平，這有助于后續(xù)酶解。由圖1b）可知， 1：20 固液比條件下的木質(zhì)素和木聚糖去除效果均優(yōu)于 1：15 固液比條件，由于木聚糖和木質(zhì)素的去除率均較低，這使其固體保留率也處于較高水平 （gt;80% ）。

2.1.2 1：2 -DES預(yù)處理對(duì)玉米秸稈組分的影響

與原始玉米秸稈各組分含量相比， 1：1 -DES對(duì)玉米秸稈預(yù)處理的效果并不明顯。因此，通過改變ChCl與Gly的物質(zhì)的量比合成不同DES體系，探究其對(duì)玉米秸稈的預(yù)處理效果。將 1：2 -DES與玉米秸稈按照1：15 和 1：20 的固液比進(jìn)行預(yù)處理實(shí)驗(yàn)。如圖1a）和圖2a）所示，與 1：1 -DES相比，利用 1：2 -DES體系預(yù)處理玉米秸稈 3h 或 后，得到的固體殘?jiān)衅暇厶?、木聚糖和木質(zhì)素的含量均沒有發(fā)生明顯變化。由圖2b）可知，在 1：15 的固液比條件下，木質(zhì)素的去除率達(dá)到 21.4%～33.4% ；而在 1：20 的固液比條件下，木質(zhì)素的去除率僅為 13.5%～19.4% 。這可能是由于HBD中的羥基與木質(zhì)素中的游離羥基和醚化羥基之間產(chǎn)生了相互作用，提高了木質(zhì)素去除過程中DES 的性能;但是充足的羥基會(huì)在HBA 和 HBD之間形成豐富的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，從而會(huì)削弱 HBA與生物質(zhì)成分中分子內(nèi)鍵合競(jìng)爭(zhēng)的能力[18]。

2.1.3不同DES預(yù)處理對(duì)秸稈酶解性能的影響

圖3反映了原始玉米秸稈、 1：1 -DES、 1：2 -DES預(yù)處理?xiàng)l件下的秸稈酶解性能比較。由圖可知，原始玉米秸稈在 2% 固含量、 20FPU/g 基質(zhì)的條件下酶解 ^72h 后，葡萄糖得率為 20.6% ，木糖得率僅為5.5% 。這一結(jié)果表明，復(fù)雜的玉米秸稈抗降解結(jié)構(gòu)嚴(yán)重阻礙了纖維素酶與底物的接觸，導(dǎo)致酶解效率較低[19]。

與原始玉米秸稈相比，經(jīng)過DES預(yù)處理后的玉米秸稈在酶解 ^72h 后，葡萄糖、木糖和總糖得率都明顯上升。圖3a和圖3c為 1：1 -DES預(yù)處理玉米秸稈的酶解效果。在相同的固液比條件下，當(dāng)延長預(yù)處理時(shí)間后，酶解性能總體有所提升，這主要是由于在DES體系下隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，增強(qiáng)了DES與玉米秸稈的相互作用，進(jìn)而提高了玉米秸稈中纖維素組分與纖維素酶的可及性。在固液比為 1：20 的條件下預(yù)處理 時(shí)，酶解性能達(dá)到最佳，葡萄糖酶解得率 45.5% ）是原始玉米秸稈直接酶解條件下的2.2倍，木糖得率 （26.4%） ）約是原始玉米秸稈的4.8倍。在此條件下，葡萄糖產(chǎn)量和總糖產(chǎn)量達(dá)到最高， 100g 玉米秸桿中分別能得到 12.8g 葡萄糖和 21.2g 總糖。圖3b）和圖3d）為 1：2 -DES預(yù)處理?xiàng)l件下，以玉米秸稈為底物進(jìn)行酶解的綜合效果。在 1：15 的固液比下預(yù)處理4h后，葡萄糖、木糖和總糖得率達(dá)到最高，分別為47.4%.33.0% 和 39.0% 。在 1：20 固液比下預(yù)處理4h后，葡萄糖和總糖產(chǎn)量達(dá)到最高，分別為每 100g 玉米秸桿 13.7g 和 22.7g 。預(yù)處理?xiàng)l件的選擇不僅需要考慮可發(fā)酵糖產(chǎn)量，還需要參考預(yù)處理后組分的變化。在可發(fā)酵糖產(chǎn)量盡可能高的前提下，應(yīng)當(dāng)選擇能夠去除更多木聚糖和木質(zhì)素的條件[20]。綜合上述分析， 1：2 -DES 條件下的預(yù)處理效果較好，這為后續(xù)DES與其他試劑進(jìn)行協(xié)同預(yù)處理提供了基礎(chǔ)工藝。

2.2不同輔助劑強(qiáng)化DES預(yù)處理?xiàng)l件下玉米秸稈的酶解效能

由上述實(shí)驗(yàn)可知， 1：2 -DES預(yù)處理效果優(yōu)于 1：1 -DES，但是酶解效果和可發(fā)酵糖產(chǎn)量仍需要進(jìn)一步提高。研究表明，在DES體系中添加水、酸或堿等輔助劑均會(huì)影響預(yù)處理效果[10]。因此，在 1：2 -DES體系下探究 H₂O，H₂SO₄ 和 ΔNaOH 的添加對(duì)玉米秸稈酶解和可發(fā)酵糖生產(chǎn)的影響。

2.2.1 H₂O 與DES協(xié)同預(yù)處理

DES的黏度對(duì)預(yù)處理的效果會(huì)產(chǎn)生很大影響，較高的黏度會(huì)降低DES的溶解能力和傳質(zhì)傳熱性能，也會(huì)增加操作復(fù)雜性[21]。通過升高 DES 體系的溫度或在體系中加人水可以有效降低 DES黏度。因此，首先在 1：2 -DES體系中加入等質(zhì)量的去離子水，將DES含量稀釋至 50% 。表1為利用質(zhì)量比為 50：50 的H₂ O-DES體系對(duì)玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理后的固體組分及可發(fā)酵糖產(chǎn)量情況。與上述使用 1：2 -DES體系預(yù)處理后的玉米秸桿化學(xué)組分（見圖2）相比，使用 50% 的DES預(yù)處理并未表現(xiàn)出明顯差異。葡聚糖含量中 33.4%～36.5% ）對(duì)比原來DES預(yù)處理有略微增加，這可能是由于水作為纖維素的抗溶劑，抑制了纖維素在DES中的溶解[22]。另一方面，木質(zhì)素的去除率在部分條件下有所下降，特別是在 1：15 固液比條件下處理4h后，木質(zhì)素去除率由原來的 33.4% 下降至 17.6% 。這主要是由于玉米秸稈或DES中存在的少量水足以去除木質(zhì)素，而木質(zhì)素在水相中較差的溶解性能導(dǎo)致 H₂O -DES體系中DES氫鍵網(wǎng)絡(luò)被弱化，也進(jìn)一步降低了木質(zhì)素的去除效果[23-24]。

在 ^72h 酶解后，4組實(shí)驗(yàn)條件下的可發(fā)酵糖得率與原始玉米秸稈相比都有所提高，但均略低于純DES的預(yù)處理水平。雖然加水后適度降低了DES的黏度，增強(qiáng)了溶液的流動(dòng)性，但是當(dāng)水含量過高時(shí)，會(huì)明顯削弱DES的預(yù)處理性能，這可能是影響后續(xù)酶解的重要原因[24]

2.2.2 ΔNaOH 與DES協(xié)同預(yù)處理

ΔNaOH 作為最常用的堿性預(yù)處理試劑之一，對(duì)生物質(zhì)中木質(zhì)素的去除有著顯著效果，可以增加后續(xù)纖維素酶對(duì)纖維素組分的可及性，從而提高酶解效率[25]。然而，常規(guī)的 ΔNaOH 預(yù)處理所需堿濃度較高（質(zhì)量體積比 30%～40% ），對(duì)環(huán)境不友好。因此，在 1：2 -DES體系中加入少量 NaOH（3% ，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）進(jìn)行協(xié)同預(yù)處理。如表2所示，經(jīng)過堿性DES體系預(yù)處理后，葡聚糖含量較單獨(dú)DES預(yù)處理有明顯提升，在 1：20 固液比條件下預(yù)處理 3h ，由最低的 32.4% 提高到 45.9% ；在此條件下，木聚糖去除率由 13.1% 提升至36.4% ，木質(zhì)素的去除率也達(dá)到最高 （50.6% ），是相同條件下單獨(dú)使用DES預(yù)處理的3.7倍。這主要是由于 ΔNaOH 通過皂化等反應(yīng)，去除了半纖維素中的乙?；⑻侨┧峄鶊F(tuán)并使木質(zhì)素中的酯鍵、芳香-醚鍵等發(fā)生斷裂，從而達(dá)到提高預(yù)處理效果的目的[26]。由酶解得率結(jié)果可知，在 1：20 固液比條件下預(yù)處理 后，固體組分的葡萄糖得率達(dá)到 87.1% ，總糖得率達(dá)到 61.6% ，分別是單獨(dú)使用DES預(yù)處理組的1.9倍和1.8倍。這表明經(jīng)過 ΔNaOH 和DES協(xié)同預(yù)處理后，木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步解構(gòu)，增加了孔隙率和比表面積，使得酶能與其更好地結(jié)合，從而提高酶解效率[25]。

2.2.3 H₂SO₄ 與DES協(xié)同預(yù)處理

從綠色可持續(xù)角度出發(fā)， 1：2 -DES體系中 H₂SO₄ 添加量設(shè)定為 1% 。 H₂SO₄ 與DES協(xié)同預(yù)處理后，葡聚糖含量較 ΔNaOH 與DES協(xié)同預(yù)處理有明顯上升。在4組實(shí)驗(yàn)條件下，葡聚糖含量達(dá)到 47.0%～ 52.2% （見表3）。文獻(xiàn)[27]在較高溫度下使用稀酸預(yù)處理促進(jìn)了半纖維素從木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)中溶解，幾乎可以將木聚糖從生物質(zhì)中完全去除，同時(shí)可以去除部分木質(zhì)素。由表3可知，在 H₂SO₄ 與DES協(xié)同預(yù)處理的條件下，木聚糖的去除率均達(dá)到 80.0% 以上；同時(shí)，木質(zhì)素的去除率較上述協(xié)同預(yù)處理有所提高。在固液比為 1：15 處理 3h 的條件下，葡萄糖得率達(dá)到 97.7% ，是原始玉米秸稈 （20.6%） 的4.7倍；在固液比為1：20 處理 3h 的條件下，總糖得率達(dá)到 84.3% 。葡萄糖和木糖得率的大幅提高主要?dú)w因于木聚糖和木質(zhì)素的高效去除和木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的改變。同時(shí)， H₂SO₄ 輔助的DES體系對(duì)玉米秸稈固體保留率有較大影響 （42.3%～53.7%） ，該結(jié)果明顯低于 ΔNaOH 輔助的DES體系 （58.9%～63.7% ，見表2）。

2.2.4不同預(yù)處理?xiàng)l件下可發(fā)酵糖產(chǎn)量的比較

在3種不同輔助劑的協(xié)同作用下，DES預(yù)處理后的玉米秸桿可發(fā)酵糖產(chǎn)量如圖4所示。利用 H₂O 與DES協(xié)同預(yù)處理獲得的可發(fā)酵糖產(chǎn)量明顯低于其他2個(gè)條件。利用 ΔNaOH 與DES協(xié)同預(yù)處理中， 100g 玉米秸桿中葡萄糖產(chǎn)量最高達(dá)到 25.7g ，總糖產(chǎn)量達(dá)到 36.8g 。利用 H₂SO₄ 與DES協(xié)同預(yù)處理中， 100g 玉米秸桿中葡萄糖產(chǎn)量最高達(dá)到 29.0g ，總糖產(chǎn)量達(dá)到 30.7g 。WANG等[28]使用微波輔助堿預(yù)處理玉米秸稈， 100g 玉米秸稈中葡萄糖產(chǎn)量達(dá)到 26.37g ，總糖產(chǎn)量達(dá)到 27.56g 。本研究相較于上述研究，利用了較少量的酸堿溶劑，并且取得了更高的可發(fā)酵糖產(chǎn)量。雖然 H₂SO₄ 與DES協(xié)同預(yù)處理?xiàng)l件下的總糖產(chǎn)量低于 ΔNaOH 與DES協(xié)同預(yù)處理?xiàng)l件下的總糖產(chǎn)量，但是前者葡萄糖占總糖的比例要高出后者近 25% 。葡萄中0 葡萄糖； 木糖； 總糖。 00 葡萄糖； 木糖； 總糖。 中00 葡萄糖； 木糖； 總糖。原始秸稈：15-4h：20-4h：15-3h20-3h 原始秸稈：15-4h：20-4h：15-3b：20-3h 原始秸稈：15-：20-4：15-3h：20-3h固液比-時(shí)間 固液比-時(shí)間 固液比-時(shí)間a）HO與DES協(xié)同預(yù)處理 b）NaOH與DES協(xié)同預(yù)處理 c） H₂SO₄ 與DES協(xié)同預(yù)處理糖作為六碳糖，代謝途徑較為簡(jiǎn)單，微生物可以迅速通過糖酵解途徑將葡萄糖轉(zhuǎn)化為能量和中間代謝產(chǎn)物。在常規(guī)的工業(yè)微生物代謝過程中，底物中葡萄糖和木糖的共存環(huán)境會(huì)影響細(xì)胞發(fā)酵性能[29-30]。因此，一般在預(yù)處理過程中更傾向于獲得高葡萄糖占比的可發(fā)酵糖溶液，因此本文建立的 H₂SO₄ 輔助DES體系對(duì)玉米秸稈資源化利用和高效生物轉(zhuǎn)化具有一定的參考價(jià)值。

3結(jié)語

建立了綠色DES體系并分析了該工藝用于玉米秸稈生產(chǎn)可發(fā)酵糖的性能。結(jié)果表明，ChCl和Gly 物質(zhì)的量比為 1：2 時(shí)合成DES，在預(yù)處理過程中輔助添加 1% 的 H₂SO₄ ，于 120°C 下預(yù)處理 3h 后能獲得最優(yōu)的預(yù)處理效果。在此條件下，葡聚糖的保留率達(dá)到 82.2% ，木聚糖和木質(zhì)素的去除率分別達(dá)到 86.7% 和39.0% 。經(jīng)過 72h 酶解之后， 100g 玉米秸稈中葡萄糖產(chǎn)量達(dá)到 29.0g ，總糖產(chǎn)量達(dá)到 30.7g 。通過對(duì)玉米秸稈進(jìn)行有效預(yù)處理提高底物的酶解性能，實(shí)現(xiàn)了將木質(zhì)纖維素高效轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖的目標(biāo)，可以為農(nóng)業(yè)廢棄物的有效利用提供參考。

本文建立的綠色預(yù)處理工藝雖然可以利用可再生生物質(zhì)高效生產(chǎn)可發(fā)酵糖，但是在經(jīng)濟(jì)性和大規(guī)模應(yīng)用的可行性上仍需要進(jìn)一步探索，從而為綠色低碳的廢棄物資源化利用提供理論參考。

參考文獻(xiàn)/References：

[1]康利改，曹紫霖，劉偉，等.基于 STIRPAT模型的京津冀“碳達(dá)峰\"預(yù)測(cè)研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2023，44（4）：421-430. KANG LigaiCAOZilin，LIUWei，etal.PredictionofcarbonpeakinBeijing-Tianjin-HebeiRegionbasedonSTIRPATmodelJ.Jurnal ofHebeiUniversityofScienceand Technology，2023，44（4）：421-430.

[2]何斌斌，周志偉，武文良.秸稈多相催化浸取制備可溶性糖和木質(zhì)素[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，45（2）：149-156. HEBinbin，ZHOUZhiwei，WUWenliang.PreparationofsolublesugarandligninbyheterogeneouscatalyticlachingofstraJ.Joural ofNanjingUniversityof Technology（Natural Science Edition），2023，45（2）：149-156.

[3]劉正，侍永江，周泰然，等.木質(zhì)纖維素預(yù)處理衍生抑制物對(duì)產(chǎn)溶劑梭菌的脅迫機(jī)制及解抑制策略研究[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué) 版），2022，44（5）：566-576. LIUZheng，SHonjng，ZHOUiranetal.udyonsposemehansmofolentogeniclostridiaagstgoelloetat ment-derivediibitorsstressandrecentstrategiesforeliminatingtheinbitoryefectsJJouralofNnjingUniversityofTchology （Natural Science Edition），2022，44（5）：566-576.

[4]任俊莉，劉慧瑩，王孝輝，等.木質(zhì)纖維素資源化主要途徑及半纖維素優(yōu)先資源化利用策略[J].生物加工過程，2020，18（1）：1-12. RENJunli，LIUiing，WANGXiauietalVariousapproachsoflocelloeutilationadstrategiesfoemicelloseerd lignocellulose biorefinery[J].Chinese Journal of Bioprocess Engineering，2o2o，18（1）：1-12.

[5]ZHNGCaofegEXiaojn，JYongcanetal.Catalytctrategiesadmechnismanalisbitigthecenterofialte diatesin lignin depolymerization[J].Chemical Reviews，2023，123（8）：4510-4601.

[6]DHARMARAJAJ，SHOBANA S，ARVINDNARAYANS，etal.Lignocellosic biomassconversion via greener pretreatment methods towards biorefinery applications[J].Bioresource Technology，2023.DOI：10.1016/j.biortech.2022.128328.

[7]MARTINSJR，SCHMATZ A A，SALAZAR-BRYANA M，etal.Efectofdilute acid pretreatmentonthe sugarcaneleafforferentable sugars production[J]. Sugar Tech，2022，24（5）：1540-1550.

[8]BOHNLR，DRESCHAPCAVALIM，etal.Alkaline pretreatmentandenzymatichydrolysisofcorstoverforbioethanolproduction [J].Research Society and Development，2021. DOI：10.33448/rsd-v10il1.18914.

[9]DINGKailguelableloellosie：heocfte production[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews，2024.DOI：10.1016/j.rser.2024.114692.

[10]LUOHongzen，HUTairanZHAGRui，etal.Coversioofiomasstofuels：Integrationofaterarydepeutecticsolntpre treatmentandmirobalrmentatinforC2-C4aloholsproductinfroligoelloeJdustrialCosandProdutsO 10.1016/j.indcrop.2024.119271.

[1]XUYingUSaocaoZHAChen，etal.Completevalorizatioofbambobiomassintoultfunctionalanomaterialsyactie deepeutecticlventpretreatmnt：owadsastefeerefineryicalEgineigual.Oej. 2023.142213.

[12]TIANDongGUOujie，UJinganetalAcidicdeeuteticsontspretreamntfoeletielgoelloissfactatin with enhanced celulose reactivity[J].International Journalof Biological Macromolecules，2o2o，142：288-297.

[13]TANGZengyu，YANGDongANGWei，etal.Combinedsulfuricacidandcholinechloride/gcerolpretreatmentforeficientlyan cing enzymaticsaccharificationof reed stalk[J].Bioresource Technology，2023.DOI：10.1016/j.biortech.2023.129554.

[14]徐佳，張智強(qiáng)，王穎賽，等.雙螺桿擠壓耦合堿預(yù)處理對(duì)蘆葦酶解效果的影響[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，43（6）：661-668. XUJia，ZHGZiiang，WANGngsaietalEffectsoftwiscreetrusiocouledwithalkalipretreatmetonezmaticdolyis of reed[J].Journal of Hebei University of Science and Technology，2022，43（6）：661-668.

[15]LUOHongznOLeiXEFangetal.Aneyteieasistedglyeolaolpretreamentfoimprodeaticdolis of corn stover[J].Bioresource Technology，2022.DOI：10.1016/j.biortech.2022.127975.

[16]NEJROTIS，ANENUCCIA，PONTREMOLIC，etal.Citicalasessmentofthesustainabilityofdepeutecticsolvents：Acasestudy on six choline chloride-based mixtures[J].ACS Omega，2022，7（51） ：47449-47461.

[17]ALVAREZ-VASCOC，MAR，QUINTEROM，etal.Uniquelow-molecular-weightlignin with high purity extracted from wood bydeep eutectic solvents（DES）：A source of lignin for valorization[J].Green Chemistry，20l6，18（19）：5133-5141.

[18]HONGSXijXUEZietal.tructurefuctoelatioisofdeeuteticsolentsfolextractioadcal transformation[J].Green Chemistry，2020，22（21）：7219-7232.

[19]ZHANGpiLUJXUiuetalprovingharificatiofcyfstoertoghoidedetticol vent pretreatment[J].Bioresource Technology，2024.DOI：10.1016/j.biortech.2024.130579.

[20]朱建偉，龔德鴻，茅佳華，等.木質(zhì)纖維生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].新能源進(jìn)展，2022，10（4）：383-392. ZHUJianwei，GONGDhong，MAOJiaua，etal.Researchprogressoflignocellosicbiomass pretreatmenttechnologyJ].Advancesin Newand Renewable Enengy，2022，10（4）：383-392.

[21]黃秉乾，王立艷，韋漩，等.低共熔溶劑預(yù)處理木質(zhì)纖維素生產(chǎn)生物丁醇[J].化學(xué)進(jìn)展，2020，32（12）：2034-2048. HUANG Bingqian，WANG Liyan，WEIXuanetal.Lignocellose pretreatmentbydeepeutecticsolventsforbiobutanol productionJ]. Progress in Chemistry，2020，32（12）：2034-2048.

[22]’SWATLOSKIRP，SPEARSK，HOLBREYJD，etal.ssolutionofcellose withonicliquids[J].Journalof theAmericaCemical Society，2002，124（18） ：4974-4975.

[23]HOUXuednFENGGuojian，YEMei，etal.Signfcantlyenhancedenzymatichydrolysisofricestrawviaahigperformancetostage deep eutectic solvents synergistic pretreatment[J]. Bioresource Technology，2017，238：139-146.

[24]FERREIRAASDCRAVEIROR，DUARTEAR，etal.Efectofwateronthestructureanddynamicsofcholinechloride/glyceroleutec ticsystems[J].Journal of Molecular Liquids，2021. DOI：10.1016/j.molliq.2021.117463.

[25]ZHAOZenen，ZHAGJiaming，LIYimingetal.Effectsandmechansmsofalkalirecyclingandozonerecclingonezatice sioninalkalioineditoepretreametfooerAppledcmistrydotechoog3）9.

[26］薛智敏，閆何戀.氯化膽堿類低共熔溶劑用于木質(zhì)纖維素預(yù)處理的研究進(jìn)展[J].林業(yè)工程學(xué)報(bào)，2024，9（1）：32-44. XUEZhimi，eldcoeoepreretddptetitsalf neering，2024，9（1）：32-44.

[27]CHRANJEEVIT，MATTAMAJ，VISHWAKARMA K K，etal.Asisted single-stepacid pretreatment procesfr enhanceddelignificationof rice straw for bioethanol productionJ].ACS Sustainable Chemistry amp;.Engineering，2o18，6（7）：8762-8774.

[28]WANGLiongFANJingua，GANLiuietal.Termotaticicrowaveasistedpretreatmentofstoveatatmospericeure enhance saccharification[J].Biomass and Bioenergy，2024.DOI：10.1016/j. biombioe.2024.107343.

[29]GAOiiUWeiuniaetalEgnegutilafcosdyfalerpduflloe]. Nature Chemical Biology，2023，19（12）：1524-1531.

[30]龔貴平，吳波，劉林培，等.秸稈基乳酸微生物細(xì)胞工廠研究進(jìn)展[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，44（5）：556-565. GONGGuipingWUoULpeietalReseachprgessoflactiacidicrobalcellctoryostra]JoualofjingUnieif Technology（Natural Science Edition），2022，44（5）：556-565.