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《Industrial Crops and Products》：Enhancing beneficial microbe viability and tobacco black shank disease control via sodium alginate–polyethylene glycol–glycerol hydrogel seed coating

高效利用竹材残余资源，本研究开发出一种基于TEAC/AEEA的碱性深共熔溶剂（DES），在140℃、2小时条件下实现91.21%的葡聚糖和89.76%的木糖保留率，同时获得41.75%高纯度（>99.92%）的未缩合木质素。该DES系统具有优异的水耐受性（最高添加40%水仍保持77.30%的脱 lignin率），并通过四次循环使用验证其重复性（第四次循环仍保持71.69%的脱 lignin率和77.69%的葡萄糖产率）。酶解实验显示葡萄糖和木糖产率分别达87.23%和94.60%，且木质素结构分析表明其β-O-4连接比例高（70.81%），适用于高附加值化学品生产

　　### 竹材资源高效利用的碱性深共熔溶剂体系研究

随着化石资源的快速枯竭和环境污染问题的加剧，全球范围内对可再生、环保资源的探索逐渐成为研究热点。木质纤维素生物质作为一类非食用性资源，主要由碳水化合物和芳香族化合物组成，被认为是最具潜力的替代非可再生化石资源的原料之一。木质纤维素生物质具有广泛的应用前景，可以用于生产高附加值的化学品和燃料。然而，其复杂的结构使得木质纤维素的高效利用面临巨大挑战，尤其是如何在去除木质素的同时保留高纯度的碳水化合物，成为当前研究的重点。

为了实现这一目标，本研究构建了一种新型的碱性深共熔溶剂（Deep Eutectic Solvent, DES）体系，用于竹材的高效预处理。深共熔溶剂作为一种新兴的绿色溶剂，因其良好的化学稳定性、热稳定性、环境友好性和低成本而受到广泛关注。与传统的酸性DES相比，碱性DES在预处理过程中能够减少木质素的缩聚反应，同时保护碳水化合物结构，从而提高后续糖化和发酵的效率。此外，碱性DES还具有优异的水容忍性，能够在添加一定比例的水后仍保持较高的预处理效率，这为实现低成本、环保的生物质资源利用提供了新的思路。

本研究中，采用四乙二醇（TEAC）和N-羟乙基乙二胺（AEEA）作为碱性DES的组成成分，通过精确的摩尔比例混合，并在80℃下加热搅拌4小时，最终获得均匀透明的DES溶液。该DES体系在预处理竹材时表现出良好的性能，尤其是在140℃、2小时的预处理条件下，能够实现91.21%的葡萄糖保留率和89.76%的木聚糖保留率，同时获得41.75%的高纯度木质素回收率。此外，该碱性DES体系在预处理过程中能够保持较高的糖化效率，通过酶解反应，可获得87.23%的葡萄糖和94.60%的木糖产率，显示出其在生物质资源转化方面的巨大潜力。

在预处理过程中，水的添加对DES体系的性能具有重要影响。研究发现，当水含量增加时，DES的极性和粘度会发生变化，从而影响生物质的解离效率。在40%的水含量条件下，该体系仍能保持77.69%的葡萄糖产率和94.47%的木糖产率，这表明其具有良好的水容忍性。这种特性不仅有助于提高预处理效率，还能降低对新鲜溶剂的需求，从而减少生产成本和环境负担。

此外，本研究还评估了碱性DES体系的可回收性。在不分离木质素的情况下，该体系在四次预处理循环后仍能保持较高的木质素去除率和碳水化合物回收率，显示出良好的稳定性和重复使用性能。这一特性对于工业应用具有重要意义，因为它可以显著降低溶剂的使用成本和废水处理负担，提高整个生物质转化过程的经济性和可持续性。

通过化学成分分析和先进表征技术，如傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和核磁共振（NMR），进一步验证了该碱性DES体系对竹材预处理的效果。结果显示，预处理后的固体残渣中，碳水化合物的保留率显著提高，而木质素的结构得到了有效破坏，有利于后续的高效转化。同时，回收的木质素表现出高纯度和良好的结构特性，富含β-O-4键，这使其在高附加值芳香化合物的生产中具有重要应用价值。

在XPS分析中，不同水含量下的预处理固体残渣的化学组成和功能团分布也得到了详细研究。结果表明，随着水含量的增加，木质素的沉积和结构变化对碳水化合物的回收率产生了一定影响，但总体而言，该体系在不同条件下均能保持较高的效率。此外，NMR分析进一步揭示了木质素结构的变化，显示出在添加水的情况下，木质素的某些结构单元（如B单元）的信号减弱，而A单元的信号则保持稳定，表明木质素的β-O-4键得到了有效保护，减少了其在预处理过程中的缩聚反应。

综上所述，本研究构建的TEAC/AEEA碱性DES体系在竹材的高效预处理方面展现出显著优势。它不仅能够实现高保留率的碳水化合物和高纯度木质素的回收，还具备良好的水容忍性和可回收性，为生物质资源的高效利用提供了新的技术路径。该体系的开发和应用有望推动绿色化学和可持续能源的发展，为实现生物精炼过程的高效益和环保性提供有力支持。