CN105385722A - 一种预处理木质纤维生物质提高其产糖率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用离子液体与γ-戊内酯组成的混合溶剂溶解预处理木质纤维素生物质，提高其产糖率的方法。包括以下步骤：1)将离子液体、γ-戊内酯、木质纤维素生物质混合形成预溶解预处理体系；2)将预溶解混合物体系加热溶解，形成溶液；3)往溶液体系加入反溶剂，使溶解的木质纤维生物质沉淀、再生；4)取再生木质纤维素生物质，加入缓冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖溶液。本发明利用生物基γ-戊内酯部分代替离子液体，组成混合体系，具有工艺简单，溶剂成本低，操作方便，溶剂可循环使用，经处理的木质纤维素里的纤维素、半纤维素具有酶水解速度快、产糖率高等优点。

Description

一种预处理木质纤维生物质提高其产糖率的方法

技术领域

本发明属于绿色化学与生物质新能源生产技术领域，具体涉及一种利用离子液体与γ-戊内酯组成的混合溶剂溶解预处理木质纤维生物质提高其产糖率的方法。

背景技术

随着煤、石油等传统能源的消耗以及全世界面临的能源危机，绿色可再生原料的综合利用是实现社会可持续发展的必要手段。木质纤维生物质作为地球上分布最广和含量最丰富的可再生生物质资源而备受人们的关注。木质纤维生物质是利用CO₂为原料，自然界通过光合作用合成的，其主要成分为纤维素(35％-50％)、半纤维素(20％-40％)和木质素(15％-25％)。如农业秸秆、木材、灌木等都为木质纤维生物质资源。

其中，纤维素是一种复杂的多糖，有8000至10000个葡萄糖残基通过β-1,4-糖苷键连接而成。半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿拉伯糖和半乳糖等。普遍认为，半纤维素和木质素通过共价键链接紧紧的包围在高结晶度的纤维素周围，而使天然木质纤维素生物质在后续的直接化学转化或生物转化过程中表现出较低的效率。通过对纤维素和半纤维素进行化学催化水解与酶解可以制备重要的化工原料单糖，特别是葡萄糖。以葡萄糖为原料，通过化学催化方法与生物转化方法可以制备一系列的能源化工产品，如生物乙醇、微生物油脂、丁醇、5-羟甲基糠醛等。而传统上，葡萄糖主要来自淀粉。随着以葡萄糖为原料制备能源、化工产品技术发展，对葡萄糖的供给提出了新的要求。而传统的以淀粉为原料制备葡萄糖，因为淀粉为食品资源，其来源受到资源与政策的限制，因此，如何通过利用木质纤维素原料，高效制备糖受到了普遍的关注。

而天然木质纤维素中的纤维素为高度结晶聚合物，由于其分子间与分子内部强的氢键作用，使其不溶于传统的有机溶剂，对化学、生物催化剂的响应较低。为了获得高的纤维素水解效率，必须要对天然木质纤维素进行预处理，以改变其晶体结构与物理形态，同时选择性的去除木质素，提高相应化学催化剂、酶的可及度及催化效率。稀酸预处理能够有效的破坏半纤维素的结构，但是会产生糠醛、羟甲基糠醛、乙酸等副产物，影响后续转化利用(BioresourceTechnology.2011,102,9705-9709；北京化工大学学报(自然科学版).2011,38,87-91)。此外，还有气爆预处理(林产化学与工业.2009,29,33-38)、碱预处理(BiomassandBioenergy.2013,51,35-42)、生物预处理(BioresourceTechnology.2009,100,5170-5175)、氨爆预处理(BiotechnologyforBiofuel.2009,2,1-11)等预处理方法。虽然这些方法能够有效的破坏木质纤维素结构，但是因为过程复杂、成本高、副产物多等原因，将会增加后续利用过程的复杂性和资本的投入，不利于放大和规模化生产。

离子液体作为一种新兴的“绿色溶剂”，在预处理时对设备条件要求不高，不仅效果好还能克服酸/碱预处理的缺点，而且可以重复利用、对环境无污染，因此具有十分巨大的潜能，近年来已经被成功用于木质纤维素原料的预处理(JournalofAgriculturalandFoodChemistry.2007,55,9142-9148；GreenChemistry.2007,9,63)。中国专利201110008782.X保护了一种利用离子液体预处理提高纤维素酶解产糖的方法。中国专利201210144959.3保护了一种提高木质纤维素酶水解率的预处理方法，也是利用离子液体为溶剂。通过离子液体溶解纤维素、木质纤维素实现其预处理，可以显著提高其酶解效率，其所用的离子液体液体价格昂贵，回收、纯化、循环利用成本高，大大了限制了该过程的经济性能(ChemicalSocietyReviews.2011,40,1383-1403)。而且，利用纯离子液体作为预处理溶剂时，需要对离子液体及木质纤维素原料进行干燥，导致能耗过高。

谢海波等研究发现，20mol％的离子液体与有机溶剂组成的有机电解质溶液，可以快速地溶解云杉热机械浆和农作物秸秆——玉米秸秆、稻壳等(GreenChemistry.2012,14,1202-1210；BioresourceTechnology,2014,153,403-407)，且该预处理工艺具有耐水性，不需对预处理溶剂和木质纤维素原料进行严格的干燥。然而，传统有机溶剂的使用，虽然降低了体系的粘度和预处理成本，但依然存在环境不友好等潜在问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明人进行了大量的科学研究和创造性的工作，提出了利用离子液体与γ-戊内酯组成混合溶液体系溶解预处理木质纤维素的方法，从而提高木质纤维生物质酶解糖化效率。γ-戊内酯是通过生物基平台化合物乙酰丙酸通过氢化而获得，为一新型生物基绿色溶剂。我们研究发现，当以一定摩尔比例混合一定结构的离子液体和γ-戊内酯，该体系能非常高效的溶解天然木质纤维生物质，溶解再生过程中，天然木质纤维生物质中纤维的晶体结构从纤维素I型转变为纤维素II型，同时伴随着木质素的脱除。这一过程突破了天然木质纤维生物质制糖的两个重要障碍。

本发明采用如下技术方案：

一种预处理木质纤维生物质提高其产糖率的方法，包括如下步骤：

1)将离子液体、γ-戊内酯、木质纤维生物质混合形成预溶解预处理体系；

2)将预溶解混合物体系加热溶解，形成溶液；

3)往溶液体系加入反溶剂，使溶解的木质纤维生物质沉淀，过滤分离；

4)取一定量的再生木质纤维生物质，加入缓冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖溶液。

生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。本发明专利所要求保护的是木质纤维生物质资源，其成分特征是纤维素(35％-50％)、半纤维素(20％-40％)和木质素(15％-25％)。如农业秸秆、木材、灌木等都为木质纤维生物质资源。代表性的木质纤维素生物质，有玉米秆、花生秆、棉花秆、小麦秆、稻草、高粱秆、菊芋秆、花生壳、棉花壳、椰子壳、杨木、松木、桦木等，但是不限于上述所举例子。同时，所选原料也可以是其中的一种或两种以上的混合物。因为，利用不同木质纤维生物质的混合物为原料，并不影响本技术的预处理效能。

木质纤维生物质在自然界中以不同物理尺寸和形状存在，通过机械加工降低其物理尺寸，可以大大提高其预处理效能和溶解预处理过程中的能量高效利用。基于此目的，本发明专利，所用的木质纤维素原料具有如下特征：物理尺寸为0.1毫米至5毫米；含水质量分数<8％；可以更优选为物理尺寸为1毫米至2毫米；含水质量分数<5％。

离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐。由于离子液体本身所具有的许多传统溶剂所无法比拟的优点及其作为绿色溶剂应用于有机及高分子物质的合成，因而受到越来越多的化学工作者的关注。离子液体种类繁多，改变阳离子、阴离子的不同组合，可以设计合成出不同的离子液体。但是，不是所有离子液体都具有溶解生物质的能力。为了获得很好的溶解预处理效能，本发明专利所保护的离子液体具有如下结构特征：

其中R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆为碳原子数为1-4的烷基；

或R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆的任意一个为羟基乙基，其余分别为C1-C4的烷基；

其中和阳离子相对应的阴离子A为：溴负离子、氯负离子、甲酸根、乙酸根、乳酸根、乙酰丙酸根、丙酸根、丁酸根、苯甲酸根，二甲基磷酸酯根、二乙基磷酸酯根、苯磺酸根、对甲基苯磺酸根中的一种或两种以上。

可以进一步的优化为

其中R₁为甲基，R₂为乙基；R₃,R₄,R₅,R₆为乙基或丁基；

其中和阳离子相对应的阴离子A为：氯负离子、甲酸根、乙酸根、乙酰丙酸根、二甲基磷酸酯根、二乙基磷酸酯根中的一种或两种以上。

可以更进一步的优化为

其中R₁为甲基，R₂为乙基；

其中和阳离子相对应的阴离子A为：甲酸根、乙酸根的一种或两种以上。

由于离子液体价格较高，本发明专利的技术特点是利用γ-戊内酯部分代替所使用的离子液体和传统的共溶剂——二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮等，组成离子液体/γ-戊内酯混合溶剂体系。

一种预处理木质纤维生物质提高其产糖率的方法，包括如下步骤：

1)将离子液体、γ-戊内酯、木质纤维生物质混合形成预溶解预处理体系；

2)将预溶解混合物体系加热溶解，形成溶液；

3)往溶液体系加入反溶剂，使溶解的木质纤维生物质沉淀，过滤分离；

4)取一定量的再生木质纤维生物质，加入缓冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖溶液。

其流程图如附图1。

其中，步骤1)中，将离子液体、γ-戊内酯、木质纤维生物质混合形成预溶解预处理体系，混合溶剂体系中离子液体的摩尔百分含量为1％至99％，更优选10％至30％；而木质纤维生物质相对与混合溶剂的质量浓度为1％至50％，更优选5％至20％。

其中，步骤2)将预溶解混合物体系加热溶解，形成溶液；其主要特征是：溶解预处理温度为80～180℃；溶解预处理时间为0.05小时至5小时；溶解过程通过加热与搅拌，提高其溶解速度与效率，但是，过程中的加热方式、搅拌方式不受限制。其溶解条件优选地：溶解预处理温度为100～140℃；溶解预处理时间为0.1小时至1小时。

完成溶解预处理后，通过往体系加入反溶剂的方式，使溶解的木质纤维生物质通过沉淀、过滤的方式再生。该过程，优选当体系温度降低到室温后，加入反溶剂。其所述的反溶剂具有如下特征：其为水或C₁-C₃低级脂肪醇，其与均相反应后溶液的体积比为0.5:1-10:1；优选地，所述的C₁-C₃低级脂肪醇为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或两种以上。为了达到很好的再生效果及溶剂循环使用性能，更优选甲醇作为反溶剂。

将分离得到的木质纤维素产品提纯、干燥后，得到预处理过的木质纤维素样品；

其纯化过程具有如下特征：使用溶剂水或C₁-C₃低级脂肪醇(溶剂相对于产物质量比为：1:1-100:1)洗涤1-5遍，干燥后获得产物；用于下一步酶解糖化制糖。

优选溶剂相对于产物质量为20:1-50:1，洗涤2-3遍。

预处理的木质纤维生物质样品，也可以不通过干燥过程，直接应用与下一步酶解糖化制糖。

以玉米秸秆为例，我们发现通过本技术溶解、再生后，玉米秸秆中的纤维素晶体结构从纤维素I型转变为了纤维素II型(附图2)，40％的木质素被分离出来，玉米秸秆从纤维状转变成了蓬松的浆状物。这样一些物理、化学结构的变化，从而大大提高了其后续的酶解效率。

本发明技术中步骤4)取一定量的再生木质纤维素生物质，加入缓冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖溶液；

所述的缓冲液的pH值与所选的纤维素酶的使用范围一致，以保证最大程度发挥酶的活性；

所述的纤维素酶为绿色木霉、里氏木霉、黑曲霉、康宁木霉、海枣曲霉中的任何一种或两种以上；相对于所用纤维素的量，纤维素酶用量为5FPU/克-50FPU/克；0.005～0.10g/g底物的比例加入木聚糖酶。

酶解过程中，搅拌速度为50～400转/分钟，40～60℃内某一恒定温度下进行酶解5-72小时。

为了达到更好的酶解糖化效果及经济性，该糖化过程条件可优化为：

纤维素酶用量为10FPU/克～20FPU/克；0.01～0.20g/g底物的比例加入木聚糖酶，搅拌速度为200～300转/分钟，45～55℃内某一恒定温度下进行酶解10～24小时。

以玉米秸秆为例，通过本发明所保护的技术，玉米秸秆酶解产糖的效率大大提高。如，在相同酶解糖化条件下，原始玉米秸秆通过24小时糖化，其总糖产量为11％，葡萄糖产量为7％，而预处理过的玉米秸秆，其产量分别达到67％与40％(附图3)。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明所用的离子液体与γ-戊内酯组成的混合溶剂具有绿色环保、可再生、可生物降解等特点。

(2)本发明中使用的木质纤维生物质、离子液体以及γ-戊内酯在使用前均没有进行严格的干燥，故本预处理工艺具有耐水性，简化了工艺过程，并极大地降低了能耗。

(3)本发明方法将可再生的、廉价的、低粘度的γ-戊内酯加入到价格较高、粘度较大的离子液体中，不仅降低了体系粘度，方便操作，而且极大地减少了离子液体的用量，从而降低了成本。

(4)本发明的预处理方法显著提高了木质纤维素的酶水解制糖效率。

附图说明

图1技术流程图。

图2玉米秸秆预处理前后晶体衍射图。

图3预处理前后酶解糖化效率比较。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明描述的方法，但不局限于本发明的内容。

实施例1

一种预处理木质纤维生物质提高其产糖率的方法，包括如下步骤：

1)将离子液体、γ-戊内酯、木质纤维生物质混合形成预溶解预处理体系；

2)将预溶解混合物体系加热溶解，形成溶液；

3)往溶液体系加入反溶剂，使溶解的木质纤维生物质沉淀，过滤分离；

4)取一定量的再生木质纤维生物质，加入缓冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖溶液。

具体流程图见附图1。

实施例2

在100毫升圆底烧瓶中，加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EmimAc)14.9克，γ-戊内酯35.1克组成混合溶剂体系，其中离子液体摩尔百分数为20％，再加入5克玉米秸秆(物理尺寸：1毫米，含水量5％)，形成预溶解预处理混合溶液。机械搅拌下，于140℃搅溶解15分钟。随后冷却至室温，加入3倍预处理溶液体积的无水甲醇再生预处理后的玉米秸秆，过滤分离，再用3倍体积的无水甲醇洗涤沉淀物2次，沉淀物经冷冻干燥后即得到预处理后的玉米秸秆。准确称量0.5克再生的木质纤维生物质，置于100mL三角瓶中，再加入10毫升pH4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，搅拌均匀后，按照0.02克/克底物的比例分别加入木聚糖酶和β-葡聚糖苷酶，以及按照10FPU/克底物加入纤维素酶(绿色木霉)，密封后放入50℃、转速为200rpm的恒温振荡器中进行酶解。24小时后，酶解反应完成，停止反应。如图3所示，预处理15min的再生玉米秸秆在酶解24小时后，葡萄糖产率为40％，还原糖产率为67％，比预处理之前的糖产率相应地提高了83％和84％。

实施例3

在100毫升圆底烧瓶中，加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EmimAc)4.1克，γ-戊内酯45.9克组成混合溶剂体系，其中离子液体摩尔百分数为5％，再加入5克玉米秸秆(物理尺寸：0.5毫米，含水量8％)，形成预溶解预处理混合溶液。机械搅拌下，于80℃搅拌溶解180分钟。随后冷却至室温，加入3倍预处理溶液体积的无水乙醇再生预处理后的木质纤维生物质，过滤分离，再用3倍体积的无水乙醇洗涤沉淀物2次，沉淀物经干燥后即得到预处理后的玉米秸秆。准确称量0.5g再生的木质纤维生物质，置于100mL三角瓶中，再加入10毫升pH4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，搅拌均匀后，按照0.01克/克底物的比例分别加入木聚糖酶和β-葡聚糖苷酶，以及按照15FPU/克底物加入纤维素酶，密封后放入45℃、转速为100rpm的恒温振荡器中进行酶解。24小时后，酶解反应完成，停止反应。葡萄糖产率为35％，还原糖产率为64％。

实施例4

在100毫升圆底烧瓶中，加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EmimAc)7.9克，γ-戊内酯42.1克组成混合溶剂体系，其中离子液体摩尔百分数为10％，再加入5克麦秆(物理尺寸：4毫米，含水量2％)，形成预溶解预处理混合溶液。机械搅拌下，于160℃搅溶解30分钟。随后冷却至室温，加入5倍预处理溶液体积的水再生预处理后的木质纤维生物质，过滤分离，再用5倍体积的水洗涤沉淀物4次，沉淀物经冷冻干燥后即得到预处理后的玉米秸秆。准确称量0.5克再生的木质纤维生物质，置于100mL三角瓶中，再加入10毫升pH4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，搅拌均匀后，按照0.05克/克底物的比例分别加入木聚糖酶和β-葡聚糖苷酶，以及按照5FPU/克底物加入纤维素酶，密封后放入50℃、转速为400rpm的恒温振荡器中进行酶解。48小时后，酶解反应完成，停止反应。葡萄糖产率为40％，还原糖产率为62％。

实施例5

在100毫升圆底烧瓶中，加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EmimAc)7.9克，γ-戊内酯42.1克组成混合溶剂体系，其中离子液体摩尔百分数为10％，再加入5克松木(物理尺寸：0.1毫米，含水量5％)，形成预溶解预处理混合溶液。机械搅拌下，于80℃搅溶解120分钟。随后冷却至室温，加入2倍预处理溶液体积的无水甲醇再生预处理后的木质纤维生物质，过滤分离，再用2倍体积的无水甲醇洗涤沉淀物2次，沉淀物经冷冻干燥后即得到预处理后的松木。准确称量0.5克再生的木质纤维生物质，置于100mL三角瓶中，再加入10毫升pH4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，搅拌均匀后，按照0.02克/克底物的比例分别加入木聚糖酶和β-葡聚糖苷酶，以及按照50FPU/克底物加入纤维素酶(黑曲霉)，密封后放入50℃、转速为200rpm的恒温振荡器中进行酶解。24h后，酶解反应完成，停止反应。葡萄糖产率为42％，还原糖产率为66％。结果显示，木材类生物质同样适用与本发明专利。

实施例6

在100毫升圆底烧瓶中，加入1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)14.2克，γ-戊内酯35.8克组成混合溶剂体系，其中离子液体摩尔百分数为20％，再加入5克棉花秆(物理尺寸：0.5毫米，含水量5％)，形成预溶解预处理混合溶液。机械搅拌下，于150℃搅溶解240分钟。随后冷却至室温，加入1倍预处理溶液体积的无水甲醇再生预处理后的木质纤维生物质，过滤分离，再用1倍体积的无水甲醇洗涤沉淀物5次，沉淀物经冷冻干燥后即得到预处理后的棉花秆。准确称量0.5克再生的木质纤维生物质，置于100mL三角瓶中，再加入10毫升pH4.8的磷酸二氢钾缓冲液，搅拌均匀后，按照0.02克/克底物的比例分别加入木聚糖酶和β-葡聚糖苷酶，以及按照20FPU/克底物加入纤维素酶，密封后放入45℃、转速为400rpm的恒温振荡器中进行酶解。24h后，酶解反应完成，停止反应。葡萄糖产率为35％，还原糖产率为55％。结果显示，离子液体结构的变化，大大影响预处理及糖化效果。

实施例7

在100毫升圆底烧瓶中，加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EmimAc)7.9克，γ-戊内酯42.1克组成混合溶剂体系，其中离子液体摩尔百分数为10％，再加入5克稻壳(物理尺寸：2毫米，含水量5％)，形成预溶解预处理混合溶液。机械搅拌下，于140℃搅溶解30分钟。随后冷却至室温，加入3倍预处理溶液体积的无水甲醇再生预处理后的木质纤维生物质，过滤分离，再用3倍体积的无水甲醇洗涤沉淀物2次，沉淀物经冷冻干燥后即得到预处理后的玉米秸秆。准确称量0.5克再生的木质纤维生物质，置于100mL三角瓶中，再加入10毫升pH4.8的硫酸溶液，搅拌均匀后，按照0.005克/克底物的比例分别加入木聚糖酶和β-葡聚糖苷酶，以及按照10FPU/克底物加入纤维素酶，密封后放入60℃、转速为200rpm的恒温振荡器中进行酶解。72小时后，酶解反应完成，停止反应。葡萄糖产率为40％，还原糖产率为65％。

实施例8

在100毫升圆底烧瓶中，加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EmimAc)7.9克，γ-戊内酯42.1克组成混合溶剂体系，其中离子液体摩尔百分数为10％，再加入15克玉米秸秆(物理尺寸：0.5毫米，含水量5％)，形成预溶解预处理混合溶液。机械搅拌下，于140℃搅溶解60分钟。随后冷却至室温，加入3倍预处理溶液体积的无水甲醇再生预处理后的木质纤维生物质，过滤分离，再用3倍体积的无水甲醇洗涤沉淀物2次，沉淀物经冷冻干燥后即得到预处理后的玉米秸秆。准确称量0.5克再生的木质纤维生物质，置于100mL三角瓶中，再加入10毫升pH4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，搅拌均匀后，按照0.02克/克底物的比例分别加入木聚糖酶和β-葡聚糖苷酶，以及按照10FPU/克底物加入纤维素酶，密封后放入50℃、转速为200rpm的恒温振荡器中进行酶解。24小时后，酶解反应完成，停止反应。葡萄糖产率为41％，还原糖产率为68％。结构显示，当玉米秸秆生物质量提高到30％，本技术同样具有很好的预处理效能。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预处理木质纤维生物质提高其产糖率的方法，其特征在于：它是按照如下步骤进行的：

1)将离子液体、γ-戊内酯、木质纤维生物质混合形成预溶解体系；

2)将预溶解混合物体系加热溶解，形成溶液；

3)往溶液体系加入反溶剂，使溶解的木质纤维生物质沉淀，过滤分离，收集再生木质纤维生物质；

4)取再生木质纤维生物质，加入缓冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所用的木质纤维生物质原料为所有木质纤维生物质,其主要组成为纤维素(质量分数：35％-50％)，半纤维素(质量分数：25％-30％)，木质素(质量分数：15％-30％)，其余为蛋白质和灰份；

木质纤维生物质原料具体可为：玉米秆、花生秆、棉花秆、小麦秆、稻草、高粱秆、菊芋秆、花生壳、棉花壳、椰子壳、杨木、松木、桦木中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所用的木质纤维素原料具有如下特征：物理尺寸为0.1毫米至5毫米；含水质量分数<8％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所使用的离子液体具有如下结构特征之一或二种以上：

其中R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆为碳原子数分别为C1-C4的烷基；

或R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆的任意一个为羟基乙基，其余分别为C1-C4的烷基；

和阳离子相对应的阴离子A为：溴负离子、氯负离子、甲酸根、乙酸根、乳酸根、乙酰丙酸根、丙酸根、丁酸根、苯甲酸根，二甲基磷酸酯根、二乙基磷酸酯根、苯磺酸根、对甲基苯磺酸根中的一种或两种以上。

5.根据权利要求1或4所述，所使用的离子液体具有如下优化结构：

其中R₁为甲基，R₂为乙基；R₃,R₄,R₅,R₆分别为乙基或丁基；

其中和阳离子相对应的阴离子A为：氯负离子、甲酸根、乙酸根、乙酰丙酸根、二甲基磷酸酯根、二乙基磷酸酯根中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1所述的方法，将离子液体、γ-戊内酯、木质纤维素生物质混合形成预溶解预处理体系，离子液体与γ-戊内酯组成的混合溶剂体系中离子液体的摩尔百分含量为1％至99％，更优选10％至30％；

木质纤维素生物质在混合溶剂中的质量浓度为1％至50％，更优选5％至20％。

7.根据权利要求1所述的方法，将预溶解混合物体系加热溶解，形成溶液；其溶解过程具有如下特征：溶解预处理温度为80～180℃；溶解预处理时间为0.05小时至5小时；其溶解条件优选地：溶解预处理温度为100～140℃；溶解预处理时间为0.1小时至1小时；

溶解过程的加热方式、搅拌方式不受限制。

8.根据权利要求1所述的方法，往溶液体系加入反溶剂，使溶解的木质纤维生物质沉淀，过滤分离，其所述的反溶剂具有如下特征：其为水或C₁-C₃低级脂肪醇中的一种或两种以上，其与均相反应后溶液的体积比为0.5:1-10:1；优选地，所述的C₁-C₃低级脂肪醇为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或两种以上。

9.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于：步骤(5)将分离得到的木质纤维素产品提纯、干燥后，得到预处理过的木质纤维素样品；

其纯化过程具有如下特征：使用溶剂水或C₁-C₃低级脂肪醇中的一种或两种以上洗涤1-5遍；

溶剂相对于产物质量比为：1:1-100:1；优选溶剂相对于产物质量为20:1-50:1，洗涤2-3遍。

10.按权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)取一定量的再生木质纤维素生物质，加入缓冲溶液与纤维素酶及木聚糖酶进行酶解，获得糖溶液；

所述的缓冲液的pH值与所选的纤维素酶的使用范围一致，以保证最大程度发挥酶的活性；

所述的纤维素酶为绿色木霉、里氏木霉、黑曲霉、康宁木霉、海枣曲霉中的任何一种或两种以上；相对于所用纤维素的量，纤维素酶用量为5FPU/克～50FPU/克底物；0.005～0.10克/克底物的比例加入木聚糖酶；

酶解过程中，搅拌速度为50～400转/分钟，40～60℃下进行酶解5-72小时。