CN110258157A - 一种利用甜菜碱低共熔溶剂预处理木质纤维素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物质资源高效转化与利用技术领域，公开了一种利用甜菜碱低共熔溶剂预处理木质纤维素的方法。该方法具体步骤是：以甜菜碱为氢键受体，天然氨基酸为氢键供体合成低共熔溶剂；将低共熔溶剂和水的混合溶液作为预处理溶剂，按照木质纤维素与预处理溶剂质量比为1:5~1:30将木质纤维素原料与预处理溶剂混合均匀，于50~140℃下搅拌2~48 h，随后将预处理混合物冷却至室温，进行固液分离，得到预处理后的固相纤维素渣。本发明不仅可以有效地提高木质纤维素的酶解效率，而且还具有环境友好、可再生、易操作、粘度低、成本低等优点。

Description

一种利用甜菜碱低共熔溶剂预处理木质纤维素的方法
技术领域
本发明属于生物质资源高效转化与利用技术领域，具体涉及一种利用甜菜碱低共熔溶剂预处理木质纤维素的方法。
背景技术
随着传统化石能源的日益枯竭，人类正面临着能源短缺、资源匮乏的危机，同时化石燃料在使用过程中产生的废气、废水等对生态环境造成了严重的污染。因此，寻求绿色、天然可再生的清洁能源来代替传统化石燃料是大势所趋。以木质纤维素为原料生产生物燃料和各种平台化合物可以有效替代日益匮乏的石油资源，降低温室气体排放和环境污染。纤维素、半纤维素和木质素是组成木质纤维素的主要成分，它们之间通过共价和非共价键结合形成致密的结构，阻碍了纤维素酶对木质纤维素的降解，因此在将木质纤维素酶解发酵之前必须对其进行预处理。
预处理是木质纤维素转化为生物燃料和各种平台化合物的关键步骤，其主要作用是破坏纤维素、半纤维素和木质素连接的致密性，降低纤维素的结晶度和聚合度，从而提高纤维素的酶解效率。木质纤维素的预处理可分为物理、化学、生物以及联合法等四大类型，常用的预处理技术有热处理法、化学处理法和生物处理法等三种。然而，现有的预处理方法均存在一定缺陷，例如，蒸汽爆破法投资规模大，对设备要求高，规模化应用受到制约；酸法预处理对设备要求高，且易产生发酵抑制物如糠醛、5-羟甲基糠醛等，不利于后续发酵；生物法预处理周期长，后续酶解率较低。
相比之下，离子液体由于具有超强的溶解能力和可设计性，成为木质纤维素预处理研究的热点之一。常见的用于木质纤维素预处理的离子液体多为传统的咪唑类和嘧啶类离子液体，该类离子液体对水分较为敏感、毒性较强且生物可降解性差。低共熔溶剂是在室温或接近室温（低于100℃）下由多种组分反应形成的类似于离子液体的液体物质，与传统的有机溶剂和离子液体相比，低共熔溶剂具有低熔点、低成本、低毒性、易制备、可再生、可生物降解等优点，可用于木质纤维素的预处理。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用甜菜碱低共熔溶剂预处理木质纤维素的方法，该方法能够有效增强木质纤维素的酶解效率，成本低廉，可操作性强，环境友好。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种利用甜菜碱低共熔溶剂预处理木质纤维素的方法，包括如下步骤：
以甜菜碱低共熔溶剂和水的混合溶液作为预处理溶剂，按照木质纤维素与预处理溶剂质量比为1:5~1:30将木质纤维素原料与预处理溶剂混合均匀，于50~140℃下搅拌2~48 h，随后将预处理混合物冷却至室温，进行固液分离，得到预处理后的固相纤维素渣；其中，所述甜菜碱低共熔溶剂是以甜菜碱为氢键受体，天然氨基酸为氢键供体的低共熔溶剂。
所述的天然氨基酸包括：L-丙氨酸，L缬氨酸，L-亮氨酸，L-异亮氨酸，L-脯氨酸，L-苯丙氨酸，L-色氨酸，L-蛋氨酸，L-甘氨酸，L-丝氨酸，L-苏氨酸，L-半胱氨酸，L-酪氨酸，L-天冬酰胺，L-谷氨酰胺，L-赖氨酸，L-精氨酸，L-组氨酸，L-天冬氨酸，L-谷氨酸中的一种或多种。
所述的甜菜碱低共熔溶剂的制备：甜菜碱和天然氨基酸以摩尔比10:1~1:10，于20~50℃下搅拌2~72 h制备而成。
所述的预处理溶剂中甜菜碱低共熔溶剂与水的质量比为1%~100%；优选甜菜碱低共熔溶剂与水的质量比为20%~60%。
所述的木质纤维素为玉米芯、玉米秸秆、麦秆、稻草、甘蔗渣、松木、杨木、桉木和糠醛渣中的一种或多种。
优选地，所述的木质纤维素原料的粒径小于40目。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点：
（1）本发明利用甜菜碱低共熔溶剂预处理木质纤维素，明显增强了木质纤维素的酶解效率。
[甜菜碱][氨基酸]低共熔溶剂的制备工艺简单，且具有低毒、绿色环保、可生物降解、可再生等优点；以该类低共熔溶剂加水作为木质纤维素的预处理溶剂，可有效降低低共熔溶剂的粘度，减少低共熔溶剂的用量；并且在预处理前，无需对低共熔溶剂及木质纤维素进行干燥除水，预处理工艺简单且环境友好，可操作性强，成本低廉。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面通过实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
a)50 wt%[甜菜碱][甘氨酸]低共熔溶剂的制备：将质量分数46%的甜菜碱溶液在搅拌下逐滴添加于甘氨酸水溶液，甜菜碱和甘氨酸的摩尔比为 1:5，于20℃下反应12 h。
b)预处理：按照固液比1:5的比例将烘至绝干的玉米芯粉末和[甜菜碱][甘氨酸]低共熔溶剂（水分含量为50 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，50℃下搅拌6 h；待固液混合物冷却至室温后加入1倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体多次直到上清液无色，随后将固体烘至绝干得到预处理后的玉米芯。
c)酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1 g玉米芯和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加10 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应48 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为80%。
实施例2
a)60 wt%[甜菜碱][赖氨酸]低共熔溶剂的制备：将质量分数46%的甜菜碱溶液在搅拌下逐滴添加于赖氨酸水溶液，甜菜碱和赖氨酸的摩尔比为1:10，于30℃下反应24 h。
b)预处理：按照固液比1:10的比例将烘至绝干的玉米芯粉末和[甜菜碱][赖氨酸]低共熔溶剂（水分含量为40 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，70℃下搅拌10 h；待固液混合物冷却至室温后加入1倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体多次直到上清液无色，随后将固体烘至绝干得到预处理后的玉米芯。
c)酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1 g玉米芯和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加10 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应48 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为82%。
实施例3
a) 70 wt%[甜菜碱][精氨酸]低共熔溶剂的制备：将质量分数46%的甜菜碱溶液在搅拌下逐滴添加于精氨酸水溶液，甜菜碱和精氨酸的摩尔比为 1:15，于40℃下反应48 h。
b) 预处理：按照固液比1:20的比例将烘至绝干的玉米秸秆粉末和[甜菜碱][精氨酸]低共熔溶剂（水分含量为30 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，90℃下搅拌12 h；待固液混合物冷却至室温后加入1倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体多次直到上清液无色，随后将固体烘至绝干得到预处理后的玉米秸秆。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g玉米秸秆和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加10 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应48 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为79%。
实施例4
a) 80 wt%[甜菜碱][组氨酸]低共熔溶剂的制备：将质量分数46%的甜菜碱溶液在搅拌下逐滴添加于组氨酸水溶液，甜菜碱和组氨酸的摩尔比为10:1，于50℃下反应2 h。
b) 预处理：按照固液比1:5的比例将烘至绝干的甘蔗渣粉末和[甜菜碱][组氨酸]低共熔溶剂（水分含量为20 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，120℃下搅拌24 h；待固液混合物冷却至室温后加入1倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体多次直到上清液无色，随后将固体烘至绝干得到预处理后的甘蔗渣。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g甘蔗渣和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加10 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应48 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为85%。
实施例5
a) 90 wt%[甜菜碱][谷氨酸]低共熔溶剂的制备：将质量分数46%的甜菜碱溶液在搅拌下逐滴添加于谷氨酸水溶液，甜菜碱和谷氨酸的摩尔比为5:1，于20℃下反应72 h。
b) 预处理：按照固液比1:10的比例将烘至绝干的麦秆粉末和[甜菜碱]谷氨酸]低共熔溶剂（水分含量为10 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，140℃下搅拌2 h；待固液混合物冷却至室温后加入1倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体多次直到上清液无色，随后将固体烘至绝干得到预处理后的麦秆。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g麦秆和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加10 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应48 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为89%。
实施例6
a) 100 wt%[甜菜碱][天冬氨酸]低共熔溶剂的制备：将质量分数46%的甜菜碱溶液在搅拌下逐滴添加于天冬氨酸水溶液，甜菜碱和天冬氨酸的摩尔比为2:1，于30℃下反应48h。
b) 预处理：按照固液比1：15的比例将烘至绝干的杨木粉末（粒径小于40目）和[甜菜碱][天冬氨酸]低共熔溶剂（水分含量为0 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，50℃下搅拌48 h；待固液混合物冷却至室温后加入1倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体多次直到上清液无色，随后将固体烘至绝干得到预处理后的杨木。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g杨木和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加20 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应24 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为90%。
实施例7
a) 1 wt%[甜菜碱][丙氨酸]低共熔溶剂的制备：将质量分数46%的甜菜碱溶液在搅拌下逐滴添加于丙氨酸水溶液，甜菜碱和丙氨酸的摩尔比为1:3，于45℃下反应24 h。
b) 预处理：按照固液比1:30的比例将烘至绝干的松木粉末（粒径小于40目）和[甜菜碱][丙氨酸]低共熔溶剂（水分含量为99 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，70℃下搅拌10 h；待固液混合物冷却至室温后加入1倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体多次直到上清液无色，随后将固体烘至绝干得到预处理后的松木。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g松木和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加20 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应24 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为75%。
实施例8
a) 70 wt%[甜菜碱][甘氨酸]低共熔溶剂的制备：将质量分数46%的甜菜碱溶液在搅拌下逐滴添加于甘氨酸水溶液，甜菜碱和甘氨酸的摩尔比为1:5，于50℃下反应2 h。
b) 预处理：按照固液比1:30的比例将烘至绝干的桉木粉末（粒径小于40目）和[甜菜碱][甘氨酸]低共熔溶剂（水分含量为30 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，100℃下搅拌48 h；待固液混合物冷却至室温后加入1倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体多次直到上清液无色，随后将固体烘至绝干得到预处理后的桉木。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g桉木和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加20 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应24 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为95%。
以上实施例同时做了对应的空白对比例，与采用本发明方法的实施例进行木质纤维素酶解葡萄糖浓度及得率的比较。由表1可见，本发明方法可以高效提高不同木质纤维素底物的酶解葡萄糖得率，与空白例相比，提高的葡萄糖得率为45~75%。
实施例9
a) 20 wt%[甜菜碱][赖氨酸]低共熔溶剂的制备：将质量分数46%的甜菜碱溶液在搅拌下逐滴添加于赖氨酸水溶液，甜菜碱和赖氨酸的摩尔比为1:1，于25℃下反应24 h。
b) 预处理：按照固液比1:20的比例将烘至绝干的甘蔗渣粉末（粒径小于40目）和[甜菜碱][赖氨酸]低共熔溶剂（水分含量为80 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，90℃下搅拌12 h；待固液混合物冷却至室温后加入2倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体5次，随后将固体烘至绝干得到预处理后的甘蔗渣。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g甘蔗渣和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加20 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应24 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为92%。
对比实施例1：
a) [胆碱][赖氨酸]离子液的制备：在氮气氛围下，将质量分数46%的胆碱溶液在搅拌下逐滴添加于赖氨酸水溶液，胆碱和赖氨酸的摩尔比为1:1，于25℃下反应48 h。旋蒸去水随后干燥保存。
b) 预处理：按照固液比1:20的比例将烘至绝干的甘蔗渣粉末（粒径小于40目）和[胆碱][赖氨酸]离子液在250 mL的单口烧瓶中混合，90℃下搅拌12 h；待固液混合物冷却至室温后加入2倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体5次，随后将固体烘至绝干得到预处理后的甘蔗渣。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g甘蔗渣和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加20 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应24 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为86.7%。
对比实施例2：
a) 20 wt%[胆碱][赖氨酸]离子液的制备：在氮气氛围下，将质量分数46%的胆碱溶液在搅拌下逐滴添加于赖氨酸水溶液，胆碱碱和赖氨酸的摩尔比为1:1，于25℃下反应48 h。
b) 预处理：按照固液比1:20的比例将烘至绝干的甘蔗渣粉末（粒径小于40目）和[胆碱][赖氨酸]低共熔溶剂（水分含量为80 wt%）在250 mL的单口烧瓶中混合，90℃下搅拌12 h；待固液混合物冷却至室温后加入2倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体5次，随后将固体烘至绝干得到预处理后的甘蔗渣。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g甘蔗渣和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加20 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应24 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为74%。
对比实施例3：
a) [氯化胆碱][乙醇胺]低共熔溶剂的制备：将以1.5:1的摩尔比混合的胆碱和乙醇胺加热到90℃，在500 rpm下维持30 min，冷却即为氯化胆碱/乙醇胺低共熔溶剂。
b) 预处理：按照固液比1:20的比例将烘至绝干的甘蔗渣粉末（粒径小于40目）和[氯化胆碱][乙醇胺]低共熔溶剂在250 mL的单口烧瓶中混合，90℃下搅拌12 h；待固液混合物冷却至室温后加入2倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体5次，随后将固体烘至绝干得到预处理后的甘蔗渣。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g甘蔗渣和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加20 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应24 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为88.5%。
对比实施例4：
a) [甜菜碱][异丙醇胺]低共熔溶剂的制备：将以2:1的摩尔比混合的甜菜碱和异丙醇胺加热到90℃，在500 rpm下维持30 min，冷却即为甜菜碱/异丙醇胺低共熔溶剂。
b) 预处理：按照固液比1:20的比例将烘至绝干的甘蔗渣粉末（粒径小于40目）和[甜菜碱][异丙醇胺]低共熔溶剂在250 mL的单口烧瓶中混合，90℃下搅拌12 h；待固液混合物冷却至室温后加入2倍与预处理溶剂体积相同的去离子水混合后离心使固液分离，再用3倍体积的去离子水洗涤固体5次，随后将固体烘至绝干得到预处理后的甘蔗渣。
c) 酶解：在50 mL醋酸盐缓冲液（50 mM，pH 5.5）中进行酶解，底物浓度为2%。将1g甘蔗渣和缓冲液置于150 mL锥形瓶中。添加20 FPU/g葡聚糖的纤维素酶，在200 r/min、50℃的摇床中反应24 h，定期取样，离心后利用SBA生物传感仪测定葡萄糖浓度，计算得到的最终葡萄糖收率为80.3%。
与[胆碱][赖氨酸]离子液、20 wt%[胆碱][赖氨酸]离子液、氯化胆碱/乙醇胺低共熔溶剂和甜菜碱/异丙醇胺低共熔溶剂酶解甘蔗渣所得到的葡萄糖得率的对比如下表所示，经过对比发现，本发明提出的20 wt%[甜菜碱][赖氨酸]处理过的甘蔗渣酶解后葡萄糖得率最高；甜菜碱低共熔溶剂的制备过程简单易行，使用的氢键供体为无毒的天然氨基酸，且制备过程无需氮气保护。
实施例9葡萄糖得率（%） 空白对比例葡萄糖得率（%） 对比实施例1葡萄糖得率（%） 对比实施例2葡萄糖得率（%） 对比实施例3葡萄糖得率（%） 对比实施例4葡萄糖得率（%）
92.0 40 86.7 74 88.5 80.3
需要说明的是，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用甜菜碱低共熔溶剂预处理木质纤维素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
以甜菜碱低共熔溶剂和水的混合溶液作为预处理溶剂，按照木质纤维素与预处理溶剂质量比为1:5~1:30将木质纤维素原料与预处理溶剂混合均匀，于50~140℃下搅拌2~48 h，随后将预处理混合物冷却至室温，进行固液分离，得到预处理后的固相纤维素渣；其中，所述甜菜碱低共熔溶剂是以甜菜碱为氢键受体，天然氨基酸为氢键供体的低共熔溶剂。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述的天然氨基酸包括：L-丙氨酸，L缬氨酸，L-亮氨酸，L-异亮氨酸，L-脯氨酸，L-苯丙氨酸，L-色氨酸，L-蛋氨酸，L-甘氨酸，L-丝氨酸，L-苏氨酸，L-半胱氨酸，L-酪氨酸，L-天冬酰胺，L-谷氨酰胺，L-赖氨酸，L-精氨酸，L-组氨酸，L-天冬氨酸，L-谷氨酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述方法，其特征在于所述的甜菜碱低共熔溶剂的制备：甜菜碱和天然氨基酸以摩尔比10:1~1:10，于20~50℃下搅拌2~72 h制备而成。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述方法，其特征在于所述的预处理溶剂中甜菜碱低共熔溶剂与水的质量比为1%~100%。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述方法，其特征在于所述的木质纤维素为玉米芯、玉米秸秆、麦秆、稻草、甘蔗渣、松木、杨木、桉木和糠醛渣中的一种或多种；优选所述木质纤维素原料的粒径小于40目。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述方法制得的预处理后的固相纤维素渣在生物化学品制备中的应用，包括将固相纤维素渣经酶法水解后获得糖类混合物。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111423399A (zh) * 2020-04-08 2020-07-17 武汉轻工大学 一种将综纤维素转化为糠醛类平台化合物的方法
CN112250729A (zh) * 2020-09-16 2021-01-22 中科萱嘉医养(珠海)健康科技有限公司 一种低共熔混合物及利用其萃取鱼籽蛋白质的方法
CN113080445A (zh) * 2021-05-18 2021-07-09 北京晚安科技有限责任公司 一种药食同源食材的处理方法
CN113278305A (zh) * 2021-06-17 2021-08-20 广西壮族自治区农业科学院 一种从百香果果皮中同时提取天然色素和果胶的方法
CN113956299A (zh) * 2021-11-18 2022-01-21 北京林业大学 一种基于des的双相体系预处理桉木分级木质素并联产糠醛的方法
CN114045315A (zh) * 2021-11-16 2022-02-15 中国科学院广州能源研究所 一种提高甘草渣酶解效率的方法
CN114806972A (zh) * 2022-06-07 2022-07-29 中国海洋大学 一种利用天然低共熔溶剂制备高活性乳酸菌发酵剂的方法
CN114941254A (zh) * 2022-06-16 2022-08-26 淮阴工学院 木质纤维素生物质的预处理方法、应用以及提高其酶解效率的方法
CN115894961A (zh) * 2022-10-12 2023-04-04 华南理工大学 一种绿色的木质素分离方法及其产物与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103045700A (zh) * 2012-12-12 2013-04-17 华南理工大学 一种利用可再生离子液体水溶液预处理木质纤维素的方法
CN106086106A (zh) * 2016-06-14 2016-11-09 江南大学 一种多氢键供体低共熔溶剂预处理玉米秸秆及其循环利用方法
CN108441530A (zh) * 2018-03-13 2018-08-24 北京化工大学 一种利用碱性低共熔溶剂预处理木质纤维素的方法
CN108797115A (zh) * 2018-06-21 2018-11-13 东华大学 一种基于低共熔溶剂的织物多功能耐久后整理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103045700A (zh) * 2012-12-12 2013-04-17 华南理工大学 一种利用可再生离子液体水溶液预处理木质纤维素的方法
CN106086106A (zh) * 2016-06-14 2016-11-09 江南大学 一种多氢键供体低共熔溶剂预处理玉米秸秆及其循环利用方法
CN108441530A (zh) * 2018-03-13 2018-08-24 北京化工大学 一种利用碱性低共熔溶剂预处理木质纤维素的方法
CN108797115A (zh) * 2018-06-21 2018-11-13 东华大学 一种基于低共熔溶剂的织物多功能耐久后整理方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111423399A (zh) * 2020-04-08 2020-07-17 武汉轻工大学 一种将综纤维素转化为糠醛类平台化合物的方法
CN112250729A (zh) * 2020-09-16 2021-01-22 中科萱嘉医养(珠海)健康科技有限公司 一种低共熔混合物及利用其萃取鱼籽蛋白质的方法
CN113080445A (zh) * 2021-05-18 2021-07-09 北京晚安科技有限责任公司 一种药食同源食材的处理方法
CN113278305A (zh) * 2021-06-17 2021-08-20 广西壮族自治区农业科学院 一种从百香果果皮中同时提取天然色素和果胶的方法
CN113278305B (zh) * 2021-06-17 2022-08-12 广西壮族自治区农业科学院 一种从百香果果皮中同时提取天然色素和果胶的方法
CN114045315A (zh) * 2021-11-16 2022-02-15 中国科学院广州能源研究所 一种提高甘草渣酶解效率的方法
CN113956299A (zh) * 2021-11-18 2022-01-21 北京林业大学 一种基于des的双相体系预处理桉木分级木质素并联产糠醛的方法
CN113956299B (zh) * 2021-11-18 2023-07-21 北京林业大学 一种基于des的双相体系预处理桉木分级木质素并联产糠醛的方法
CN114806972A (zh) * 2022-06-07 2022-07-29 中国海洋大学 一种利用天然低共熔溶剂制备高活性乳酸菌发酵剂的方法
CN114806972B (zh) * 2022-06-07 2023-12-08 中国海洋大学 一种利用天然低共熔溶剂制备高活性乳酸菌发酵剂的方法
CN114941254A (zh) * 2022-06-16 2022-08-26 淮阴工学院 木质纤维素生物质的预处理方法、应用以及提高其酶解效率的方法
CN115894961A (zh) * 2022-10-12 2023-04-04 华南理工大学 一种绿色的木质素分离方法及其产物与应用

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