研究背景
隨著科技的不斷進步與創新，木質纖維生物質正經歷著持續的賦能與提質增效。木質素，作為木質纖維生物質的關鍵成分，因其豐富的芳香族化合物特性而備受矚目。其結構中蘊含的甲氧基、酚羥基、脂肪族羥基和羰基，賦予了木質素抗氧化、抗菌、穩定及增強增韌等多重性能，使其在光子材料、生物醫學、食品包裝及醫療器械等領域展現出巨大潛力。木質素在木質纖維生物質中的獨特分布與結構特征，如作為填充劑和黏合劑存在于微細纖維間，以及與半纖維素通過共價鍵和氫鍵形成木質素-碳水化合物復合物（LCC），為高效利用帶來了挑戰。預處理成為解決這一問題的關鍵手段，其中低共熔溶劑（DES）因其制備簡便、經濟環保、低毒可回收等優點備受青睞。DES常由氫鍵受體（HBA）和氫鍵供體（HBD），組成氯化膽堿（ChCl）作為價格低廉、易于生物降解的HBA被廣泛使用。HBD則選擇多樣，常用羧酸和多元醇。研究表明，酸性DES在生物質解構中效果更佳，歸因于羧基提供的活性質子。為提升木質素分離效率，構建新型DES預處理至關重要。二羧酸DES因其更高的氫鍵強度、極性和酸度，展現出更強的木質素分餾能力。特別是丙二酸（MA），其較短的烷烴鏈和強酸性有利于對木質纖維素生物質的滲透，從而提高木質素的分離效率。因此，構建ChCl/MA預處理體系并研究其對木質素的分離效果，具有重要的研究價值。
文章概述
近日，由廣西大學輕工與食品工程姚雙全副教授課題組提出了一種新型二羧酸DES預處理分離技術，用于高效分離楊木木質素。在較優預處理條件下（ChCl:MA摩爾比1:3.5，溫度140°C，時間3.0小時），木質素的獲取率高達91.81%。與常規DES（如ChCl/乳酸和ChCl/乙酸）相比，ChCl/MA預處理展現出更高的木質素分離效率，回收率和純度分別達到92.40%和94.62%。此外，經新型DES預處理所得的木質素具有較低的多分散性（1.41）和豐富的酚羥基含量（1.87 mmol·g?1）。研究結果表明，采用新型二元羧酸基DES預處理技術，實現了對木質素的高效且選擇性分離。這一發現為木質纖維生物質的高效分餾以及木質素的高值化利用開辟了新的研究方向，具有重要的理論與實踐指導意義。
圖文導讀
圖1 ChCl/MA預處理對楊木中纖維素、木質素和半纖維素分離效率的影響（a，摩爾比；b，溫度；c，時間；d，循環次數）。
圖2 DES預處理前后纖維素殘渣的表面形態（a，掃描電鏡；b，木聚糖的CLSM；c，木質素的CLSM）。
圖3 DES 預處理前后樣品的理化性質分析（a, 傅立葉變換紅外光譜；b, XRD；c, 熱重分析；d, DTG）
圖4 DES預處理前后樣品的XPS
圖5 DES預處理前后樣品的CP-MAS 13C NMR
圖6 不同木質素樣品的二維-HSQC NMR 光譜（脂肪族區：δC/δH 45-90/2.5-6），芳香族區：δC/δH 100-135/5.5-8.0）
圖7 ChCl/MA預處理過程中的（a）質量平衡和（b）β-O-4鍵裂解途徑
期刊簡介
《ChemSusChem》發表以化學為核心、在可持續性研究各個領域具有影響力的科研成果，包括綠色合成與化學、能源儲存與轉化以及材料升級回收等方向。該期刊涵蓋范圍廣泛，涉及可再生能源與材料、碳捕獲與轉化、氫能、環境化學、可持續催化以及綠色化學的所有方面。
