文献综述
目前，人类主要使用的能源仍是化石资源，但化石资源可再生周期长，现存储备也日益减少，煤炭等类型的能源燃烧后生成的二氧化碳、二氧化硫等气体对环境有一定的负面影响。因此，科学家们致力于寻找可再生周期短，储备丰富，并且对环境更加友好的新型能源。木质纤维素原料符合上述三个条件，因而如何将木质纤维素原料转化成可直接利用的能源材料成为了各国研究的热点。
木质纤维素原料的高效利用方式之一，是将其转化为生物乙醇。生物乙醇的转化过程可概括为四大步骤：预处理、酶水解、发酵和纯化。由于木材结构复杂，很难直接被转化为可利用的生物质能源和材料，因此预处理是转化过程中至关重要的一步。为了实现木质纤维材料全组分的分级转化利用，本课题以氯化胆碱-甲酸低共熔溶剂预处理为研究对象，组合运用光谱、波普、色谱等技术。一方面从预处理液中半纤维素及木质素的降解产物组成、分布及结构特性入手，研究氯化胆碱-甲酸低共熔溶剂预处理中半纤维素和木质素的解聚机理；另一方面通过研究不同预处理强度对纤维素糖化关联因子的影响作用以及这些关联因子的变化与纤维素糖化效率的关系，揭示氯化胆碱-甲酸低共熔溶剂预处理对木质纤维素的酶促机制。课题研究可为木质纤维资源“抗解聚屏障”的解除和全组分高值化利用提供理论依据和技术支撑。
1、木质纤维原料
随着世界工业化进程的飞速发展，寻找资源节约型、环境友好型的新型可再生能源迫在眉睫。木质纤维素原料是现存的储备最丰富、可再生周期较短、拥有巨大发展潜力的新型生物质能源。木质纤维原料转化和利用，对于克服资源短缺，解决环境问题将具有里程碑式的意义。木质纤维原料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其主要来源于树木及草类、麻类等禾本科类植物，可再生且能够天然降解。
1.1 纤维素
纤维素是高等植物成熟细胞壁的主要成分，是世界上储备最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。在一般的木材中，纤维素的含量占大约40~50%。纤维素的化学通式以(C6H10O5)n 表示，是D-葡萄糖以beta;-1,4-糖苷键联接而成的大分子多糖。纤维素的结晶区和无定形区交替排列，结晶区内有大量羟基，基本上全部形成氢键。因此，结晶区内纤维素链分子取向好，排列紧密而有规则。在对木质纤维原料直接进行酶水解时，无定形区易被水解，而结晶区难以被水解，其致密的结构阻碍了纤维素与纤维素酶之间的可及性，因而阻碍了纤维素的酶水解反应。
1.2 半纤维素
半纤维素是植物纤维原料中的另一个主要成分，是除纤维素以外的碳水化合物（按照惯例，淀粉和果胶除外）。半纤维素通常由两种或两种以上的糖基构成（包括中性、脱氧、酸性糖基），且常常含有乙酰基，是具有侧链或支链结构的非均一高聚糖。在陆生植物中，大多数半纤维素是由下列四组单糖组成：戊糖基、己糖基、糖醛酸基、脱氧己糖基。半纤维素聚合度较低，在外界条件的影响下，比纤维素更容易发生化学反应。半纤维素在预处理过程中比较容易被降解，可以增加纤维素的孔隙度，有利于提高酶水解的效率。但是，半纤维素损失过量会导致单糖得率降低，导致酶水解效率下降。
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