非酶法转化生物质生产还原糖.doc

γ辐照对于非酶转化生物质G-戊内酯制取还原糖产量的影响摘要： 广泛生产生物质衍生的燃料和化学品的需要经济有效的处理为打破纤维素和半纤维素成其组成的糖在这里，我们报告实验室规模的生产，从玉米秸秆，硬木，软木和可溶性碳水化合物以高的产率（70％至90％）在源自生物质的克戊内酯（GVL），水和稀释的溶剂混合物酸（0.05％（重量）H 2 SO 4）GVL推动通过完整的热催化糖化增溶作用的生物质，包括木质素级分碳水化合物可以回收并浓缩（高达每升127克）通过从GVL萃取到水相中，通过加入NaCl或液态二氧化碳这种策略非常适合催化升级到呋喃或发酵升级乙醇在高滴度和附近的理论产量我们通过初步的技术经济评估造型的整体过程可能是成本竞争力的用于乙醇生产，生物质预处理后的酶水解生物质是一种新兴的可再生可能替代的基于石油的资源鉴于日益增加的环境中， 经济和政治上的困难有关与化石燃料的提取和使用因此，源自生物质的糖已经被提出作为中间体，用于生产可再生燃料（1-3）和化学品（4-6）然而，生产从木质纤维素的水溶性碳水化合物生物质裂解需要的醚键在半纤维素（主要是木聚糖）和纤维素（葡聚糖）链，同时尽量减少进一步恶化所得的C5和C6糖（主要是 木糖和葡萄糖），以不溶性的降解产物。

含有不幸的是，在水溶液中低酸的浓度[<10重量 百分比（wt％）]糖降解率高反应与解聚多糖相比就必须不切实际的反应转化的固体生物质，例如协议在高温，短停留时间（10毫秒到1分钟）的温度（520至670 K）中，以获得高 葡萄糖的产率（7）由于顽固的结晶纤维素的解构，高产率在较低的反应温度只能是 通过使用浓无机酸得到和或离子液体（8,9）然而，复苏的无机酸是对的经济学临界 过程，以及离子液体的成本可禁止（8-10）同样，纤维素酶在温度约32操作系统可以实现将纤维素转化时，高糖产量通过热化学预处理提供访问但是，与制造相关的成本相比这些酶可能是巨大的与最终产品的价值[与估计0.32美元至1.47美元每加仑木质纤维素衍生乙醇（11，12）]去耦固体的停留时间碳水化合物的聚合物，其可溶性对应加热填充流动的溶剂生物质可以尽量减少糖的降解床使用低的酸浓度时（13）这些系统通常受限于他们的能力生产浓缩可溶性碳水化合物的解决方案（例如，45〜55％的葡萄糖产量的制造时，有2至4重量％的糖溶液在水中用1wt％的H 2 SO 4）（13）在最近的工作中，我们已经表明γ-戊内酯的液体溶液（GVL）和含水稀无机酸的浓度（<0.1M的H 2 SO 4） 可完全溶解木质纤维素生物质 （固体的可忽略量被回收，用 通过使用0.22毫米的过滤器，或用离心过滤）并且被用于产生乙酰丙酸和糠醛（6，14）。

在这项工作中，我们提出一个处理 使用GVL/水解决方案策略生产可溶性碳水化合物，更多功能生物质平台，从玉米秸秆，硬木，和软木的流通式反应器使用来自一个渐进的温度上升430〜490度（图1）此外，我们证明这些糖的距离的有效分离GVL成浓缩水相，即随后升级化学兼容或生物过程2，A和B，显示可溶性糖的浓度达到在GVL/水溶剂作为溶剂的函数体积通过填充反应器流出玉米秸秆（图S1）中，用于容纳混合物80重量％GVL和20重量％的水（80/20 GVL/水），并含有90重量另一种混合物％GVL和10重量％的水（90/10 GVL/水两种溶液含有低浓度的无机酸：5mM的H 2 SO 4（〜0.05重量％）在相比之下，生物质稀释的酸预处理典型地具有至少0.5〜2％（重量）H 2 SO 4（15）在这两种情况下，该浓度C5（木糖和木糖低聚物）和C6糖 （葡萄糖和葡萄糖寡聚体）达到最大值时的温度之间430和470 K表[其中，低聚物被定义为可溶性碳水化合物种类与一个以上的葡聚糖或木聚糖单体（补充材料）相反，当使用水作为溶剂（图2C），该C 6 -C浓度随着不断增加温度高达490 K和潜在以外当一个替代的有机溶剂如乙醇代替GVL，该C 6 -C糖浓度的示出了类似的配置文件，以与所获得 GVL，但低的3（图2D）的一个因素。

因此，GVL的存在促进了纤维素解构，其中大多数发生在低于480 K. 。