小麦秸秆近零废弃生物精炼：多产品联产与组分全利用的创新策略

《Biomass and Bioenergy》：Maximizing wheat straw utilization: An integrated, near-zero-waste sequential biorefining approach

本文提出了一种集成式近零废弃生物精炼方法，通过酸-碱-次氯酸钠顺序处理实现小麦秸秆全组分高值化利用。该工艺同步获得乳酸（LA）、高纯度木质素（GSH型结构，IC50=0.7 mg/mL）、纤维素浆料（结晶度提升9.98%）及酚类提取物（含乙酰丁香酮等），并通过FTIR/NMR/XRD等技术验证组分结构完整性，为木质纤维素生物质（LCB）的循环经济模式提供了新范式。

　　

Highlight

小麦秸秆的收集与处理

小麦秸秆采集自印度旁遮普邦帕蒂亚拉附近村庄（坐标：30°18′39.4″N 76°25′32.5″E），经60°C烘箱过夜干燥后研磨过0.5毫米筛网，密封储存备用。实验所用硫酸（H₂SO₄）、氢氧化钠（NaOH）、次氯酸钠（NaClO₂）等试剂均为分析纯。

组分分析

通过预处理前后组分变化评估发现：原始小麦秸秆含纤维素43.51±0.2%、半纤维素14.07±0.13%、木质素20.17%（含酸溶木质素0.89%与酸不溶木质素19.28%）。稀酸预处理（1% H₂SO₄）优先降解半纤维素，释放木糖（9.59 g/L）和葡萄糖（25 g/L）；碱性处理（3% NaOH）实现最高木质素回收率（32.96±0.42%），同时获得富含乙酰丁香酮（27.20%）、对香豆酸（22.36%）的酚类提取物；最终次氯酸钠处理得到纤维素浆料（3.26 g），其FTIR谱图中木质素特征峰（1640 cm^?1、1514 cm^?1）完全消失，结晶度指数提升9.98%。

结论

本研究成功构建了小麦秸秆多联产精炼工艺，同步获得乳酸、高活性抗氧化木质素（ABTS自由基清除能力优于商业木质素）、高纯度纤维素及高值酚类化合物。该级联处理策略实现了生物质组分的近零废弃转化，为木质纤维素资源的高效利用提供了技术范例。