低共熔溶劑和次氯酸鈉組合預處理秸稈及在丁醇發酵中的應用

李浩，邢婉茹，許國超，倪曄

（江南大學生物工程學院，江蘇無錫214122）

木質纖維素生物質在農業和林業中廣泛分布[1]。由于其可再生性、豐富性，易于獲得和廉價性，是微生物發酵生產生物燃料（如乙醇、丁醇、甲烷和氫氣）、大宗化學品（如檸檬酸和乳酸）和高附加值精細化學品的原料[2]。水稻秸稈（簡稱稻稈）是收割稻米后殘留在田間的植物殘渣，每收獲1kg 稻米可生產0.41～3.96kg 稻稈[3]。因為稻米是世界上第三重要的谷類作物，所以稻稈是世界上最豐富的木質纖維素生物質之一[4]。據統計，我國年產稻稈約1.8×108t[5]。由于稻稈在土壤中降解緩慢，并且帶有稻莖病菌和高礦物質含量，所以大部分稻稈被露天焚燒，僅有小部分稻稈被用作飼料[6-7]。然而，這種做法導致了諸如CO2、CO、NOx和SO2等污染物的排放[8-10]，嚴重危害環境安全和公共衛生[11]。實際上，稻稈中纖維素和半纖維素含量較高，可作為生產生物燃料的重要原料[3]。因此，稻稈的綜合利用已經引起越來越多的關注。

盡管稻稈可以作為生產再生能源的原料，但由于纖維素和半纖維素被木質素層緊密地包裹，因此纖維素和半纖維素的可及性受到嚴重限制[12]。為了提高生物質中纖維素對纖維素酶的可及性，需要對稻稈進行預處理以去除半纖維素和木質素，從而使纖維素暴露出來。理想的預處理方法應既能有效去除木質素和半纖維素，又具有較高的成本效益和能源效率，以及高度的生物相容性[1,13]。木質纖維素生物質預處理的方法有多種，包括堿、酸、離子液體和有機溶劑等[3,14]。……