生物質半纖維素稀酸水解反應

1、引言生物質半纖維素稀酸水解反響木質纖維素類生物質包括農業(yè)林業(yè)生產的剩余物、廢棄物和草類 8.51010 噸。因此，將這些豐富和廉價的生物質轉化用于生物燃料、生物基化學品、生物材料、食品等的生產，具有寬闊的前景。中半纖維素一般占 20%35%分解劑等，其經水解可制備功能性低聚糖，可生產木糖、阿拉伯糖和半乳糖等，得到的糖還可進一步生產燃料乙醇、木糖醇、 2，3-丁二醇、有機酸、單細胞蛋白、糠醛等工業(yè)產品。在半纖維素轉化生產乙醇開發(fā)的稀酸水解預處理-酶解發(fā)酵工藝已成為纖維素乙醇中試生產中比較成熟的工藝之一。與其他方法相比如蒸氣爆破、堿處理等，稀酸可以有效水解半纖維素，轉化8090的半纖維素糖，并有利

2、于纖維素的酶水解糖化，且本錢較低。然而，半纖維素由于其組成、構造、性質和反響條件的差異，水解產物簡單多樣，從而制約反響有助于半纖維素資源的高效利用?？隙ǖ闹笇б饬x。半纖維素的構造與性質維素如木聚糖與纖維素微細纖維之間以氫鍵和范德華力結合，與木質素間以化學鍵構成木素-碳水化合物復合體，還與局部蛋白質以以及各種色譜、光譜、質譜、電鏡和核磁共振等技術爭辯覺察，大多 -1，4-糖苷鍵連接，分支度高，一般占一半以上。針葉木中主要的半纖維素是聚-O-乙?；咸烟歉事短?，含局部聚阿拉伯糖-4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖和少量聚阿拉伯糖半乳糖。闊葉木中的半纖維素主要是聚-O-乙?；?4-O- 本科植物主要的半纖維

3、素是聚阿拉伯糖-4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖， 其典型構造式為：D-木糖基以 -1，4-糖苷鍵連接形成主鏈，L-呋喃4-O-甲基-D-吡喃式葡萄糖醛酸基分別連接在主鏈的C2 C3 O-乙?；?。半纖維素分在水中的溶解度愈高。它的聚合度較低，所含糖單元數(shù)在60200，排列松散，一般無晶體構造，比較簡潔被稀酸水解。半纖維素的糖基纖維素降解，其中甲基阿拉伯糖基水解速率最快，葡萄糖基最慢。半纖維素中的阿拉伯糖和木糖能將酸液中水分子固定于半纖維素的不 同構造上，從而降低了其黏性。半纖維素稀酸水解機理H3O糖苷鍵的氧原子快速質子化，形成共軛酸，使苷鍵鍵能減弱而斷裂，者又與水反響生成水合氫離子，連續(xù)參與的水解反

4、響。依據反響溫度的凹凸，半纖維素稀酸水解可分為高溫160 纖維素的去除，剩余纖維素幾乎可 100%轉化成葡萄糖。在較低溫度下纖維素的酸降解速率。超低酸水解是指用 0.1%以下的酸在較高溫度下催化水解生物質；無H+OH，具備素的氧-乙酰基、糠醛酸取代物，生成了乙酸及其他有機酸，使半纖維素自催化水解，同時，也會水解少量的纖維素。可控pH 值的液態(tài)高，他們多用于水解生產低聚糖、糠醛和乙酰丙酸等。依據酸種類的不同，還可分為無機酸和有機酸水解。無機酸包括硫酸、鹽酸、磷酸和硝酸等。一般來說，無機酸的水解效果優(yōu)于有機酸。然而 Mosier 0.2M 15090%的木50%元羧酸，氫離子不完全解離，解離的氫離

5、子使糖苷鍵斷裂，未離解的產物降解少。其他有機酸如甲酸、乙酸、草酸和水楊酸等也可以到達無機酸同樣的水解效果，同時，脫除了局部木質素。硫酸、磷酸、硝酸、甲酸在溶液中，還簡潔在分子間通過氫鍵形成大分子，而氫鍵的速率。物質種類、產地、粒徑、酸種類和濃度、反響溫度準時間等因素的影途徑多、產物簡單多樣，可能的機理是：水分子與糖環(huán)上的羥基競爭質子，并形成氫鍵，從而弱化了CC 鍵和CO 鍵，反響路線可能隨CC CO 鍵的相對穩(wěn)定而轉變。通過羥基與糖相連的水分兩分子的水生成糠醛。Antal 250高溫液態(tài)水中爭辯了木糖的成乳酸、甘油醛和羥基乙醛等產物。此外，高溫液態(tài)水中水解產生的木糖還可能發(fā)生熱解反響和水解產物聚合反響，產生腐殖質等物質。己糖在溶液中先異構化成123脫氧-5-5-HMF 外，還有其他簡單的反響