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天然纖維素分子間和分子內(nèi)存在大量的氫鍵，具有較高的結(jié)晶度，具有聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的特點。在生物燃料的生產(chǎn)過程中，最為關(guān)鍵的步驟是纖維素充分水解成為葡萄糖。纖維素的高結(jié)晶度，強(qiáng)烈地阻礙了酸、堿、酶或者固體催化劑與纖維素分子內(nèi)部的接觸，極大地延長了水解的周期、增加了催化劑的用量。為消除天然纖維素這一局限，需對其微晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾或者破壞，使其結(jié)構(gòu)變得松散，從而有利于催化劑與纖維素底物的有效接觸和水解。

當(dāng)前，物理化學(xué)法作為最有效的的預(yù)處理方法仍存在著設(shè)備要求較高，操作復(fù)雜等問題。人們?nèi)晕赐Ｖ箤ψ罱?jīng)濟(jì)有效的預(yù)處理方法的探索。隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，室溫型離子液體作為一種新型的溶劑用于纖維素的預(yù)處理逐漸進(jìn)入了人們的視線。室溫型離子液體是在室溫下，內(nèi)部分子完全電離一種綠色溶劑。部分離子液體，如3-甲基-1丁基咪唑氯鹽[BMIM]Cl或者3-甲基-1烯丙基咪唑氯鹽[AMIM]Cl，可以有效地溶解一定數(shù)量的微晶纖維素。纖維素可以通過加入水等沉淀劑，很容易地被再生。纖維素經(jīng)這一處理后，水解效率可以大大得到提高。離子液體經(jīng)過簡單過濾和蒸餾，可以循環(huán)利用。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道，使用離子液體預(yù)處理后，纖維素的水解率能夠以3-10倍的幅度提高。離子液體是一種綠色高效的纖維素預(yù)處理方法，但是使用離子液體進(jìn)行預(yù)處理工藝的成本過高，阻礙了離子液體的應(yīng)用前景。這些因素主要表現(xiàn)在：離子液體價格高，預(yù)處理中用量大；離子液體黏度較高,不僅增加了攪拌的能量損耗，且造成傳質(zhì)不均并導(dǎo)致溶解效果變差、溶解時間的延長。

鑒于此，我園生物能源組(http://brg.groups.xtbg.cn/)博士生田霄飛在導(dǎo)師方真研究員的指導(dǎo)下, 率先在預(yù)處理過程中使用了由離子液體與特殊的極性有機(jī)溶劑（例如：二甲基亞砜，二甲基甲酰胺等）組成的稱為有機(jī)電解質(zhì)的一類溶劑。相比單一的離子液體的溶劑體系，具有快速溶解、低黏度、低成本、綠色等應(yīng)用優(yōu)勢，可實現(xiàn)微晶纖維素的高效預(yù)處理。

該研究成果發(fā)表在《Biotechnology for Biofuels》: X.F. Tian, Zhen Fang*, D. Jian, X.Y. Sun, Pretreatment of Microcrystalline Cellulose in Organic Electrolyte Solutions for Enzymatic Hydrolysis, Biotechnology for Biofuels,2011, 4:53.