超声波与深共晶溶剂预处理对甘蔗叶片生物转化生成乙醇的协同效应

本研究探讨超声与深熔盐溶剂（DES）结合预处理对甘蔗叶成分及产乙醇效率的影响。采用EG/CA和ChCl/CA两种DES体系，通过超声辅助优化预处理参数，显著提升还原糖浓度至8.49 g/L，乙醇产率达17.14%，并验证了FT-IR表征的有效性。

　　

摘要

甘蔗农业废弃物的不断积累给环境带来了严峻挑战，这凸显了迫切需要创新性的资源化策略，例如通过高效的预处理技术将甘蔗叶片转化为生物乙醇。因此，本研究探讨了使用超声波和深共晶溶剂（DESs）组合（乙二醇：柠檬酸（EG/CA）及氯化胆碱：柠檬酸（ChCl/CA）对甘蔗叶片成分和性质的影响。DES辅助预处理在固液比为1:5（w/w）、温度为90°C、搅拌速度为100 rpm的条件下进行，时间为3.15小时。超声波辅助预处理的振幅和持续时间也经过了优化。处理后，还原糖浓度相比未处理样品（3.75 g/L）提高了2.89倍（EG/CA处理）和3.41倍（ChCl/CA处理）。然而，将EG/CA预处理与40%振幅的超声波处理结合使用30分钟后，还原糖浓度提升至8.49 g/L，并且结晶度指数（CrI）达到最高值50.09%。在DES处理之前进行超声波预处理显著提高了糖的释放效率，乙醇产率达到17.14%。此外，还利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）技术分析了生物质的化学结构变化，验证了超声波辅助DES预处理的有效性。这些发现表明，超声波辅助DES预处理是处理木质纤维素生物质的有效替代方法。

图形摘要

甘蔗农业废弃物的不断积累给环境带来了严峻挑战，这凸显了迫切需要创新性的资源化策略，例如通过高效的预处理技术将甘蔗叶片转化为生物乙醇。因此，本研究探讨了使用超声波和深共晶溶剂（DESs）组合（乙二醇：柠檬酸（EG/CA）及氯化胆碱：柠檬酸（ChCl/CA）对甘蔗叶片成分和性质的影响。DES辅助预处理在固液比为1:5（w/w）、温度为90°C、搅拌速度为100 rpm的条件下进行，时间为3.15小时。超声波辅助预处理的振幅和持续时间也经过了优化。处理后，还原糖浓度相比未处理样品（3.75 g/L）提高了2.89倍（EG/CA处理）和3.41倍（ChCl/CA处理）。然而，将EG/CA预处理与40%振幅的超声波处理结合使用30分钟后，还原糖浓度提升至8.49 g/L，并且结晶度指数（CrI）达到最高值50.09%。在DES处理之前进行超声波预处理显著提高了糖的释放效率，乙醇产率达到17.14%。此外，还利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）技术分析了生物质的化学结构变化，验证了超声波辅助DES预处理的有效性。这些发现表明，超声波辅助DES预处理是处理木质纤维素生物质的有效替代方法。

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