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在莱赛尔纤维生产中，其副产物纤维素颗粒利用价值低。研究人员开展了莱赛尔副产物纤维素颗粒结构特性及应用的研究。结果显示该颗粒酶解糖化效果好，可转化为高浓度糖浆和 l - 乳酸。这为生物炼制提供了新原料，拓展了莱赛尔工艺产品种类。
在全球人口不断增长的大背景下，人们对织物的需求持续攀升。人造再生纤维素纤维，像粘胶、莫代尔和莱赛尔（lyocell）等，因其在生产过程中用水少、二氧化碳排放低，逐渐受到人们的关注。其中，莱赛尔纤维更是被视为最环保的人造再生纤维素纤维之一。它的生产过程是先从木材中分离出纤维素制成溶解木浆（DWP），再将其溶解在 N - 甲基吗啉 - N - 氧化物（NMMO）中，通过纺丝工艺制成纤维。
然而，在莱赛尔纤维生产过程中，会产生约 1% 的纤维素纺丝副产物。以往，这些副产物大多经过 NMMO 回收处理后，被当作固体燃料使用，这无疑是对资源的一种浪费。毕竟，这些再生纤维素残渣已经经过了一系列预处理，理论上非常适合作为第二代生物炼制的原料。但过去的研究多集中在实验室生产的再生纤维素上，对于工业规模生产的莱赛尔颗粒（LGs）研究较少，尤其是凝固浴温度对其水解的定量影响尚不明确。此外，利用莱赛尔衍生糖浆生产 l - 乳酸时，乳酸杆菌对残留 NMMO 的反应也有待研究。
为了解决这些问题，来自国外（Lenzing AG 相关研究人员参与，可推测主要研究机构为国外机构 ）的研究人员开展了一项关于莱赛尔副产物纤维素颗粒的研究。他们对 LGs 的结晶度、形态、多晶型、保水值（WRV）、表面积和酶水解性等特性进行了全面表征，并探究了凝固浴温度对这些特性的影响。研究结果意义重大，该研究不仅为莱赛尔纤维生产厂开辟了新的盈利途径，使其能够生产第二代纤维素糖和聚酯前体等额外产品，还为纺织品的设计提供了新的思路，有助于开发更易回收或生物降解的纺织品。该研究成果发表在《Carbohydrate Polymers》上。
研究人员在研究过程中用到了几个主要关键的技术方法。首先是通过筛析法测定颗粒大小；然后利用多种手段对 LGs 和参考材料的结构特性进行表征，以此来分析其酶解糖化的可行性；还进行了酶解糖化实验，探究不同条件下的糖化效果；最后通过发酵实验，验证莱赛尔衍生糖浆用于生产 l - 乳酸的可能性 。
下面来看具体的研究结果：
- 纤维素底物：研究使用的 LGs 和完全漂白的 DWP 均来自 Lenzing AG 的生产工厂，颗粒经过洗涤，有湿态和对流干燥两种状态，而完全漂白的木浆则是通过镁亚硫酸氢盐制浆和全无氯漂白工艺从山毛榉木获得。
- 莱赛尔颗粒和纤维素参考材料的表征：高效的酶解糖化依赖于底物的特性，LGs 不含木质素等抑制剂、纤维素结晶度低且可及性高，是极具潜力的第二代生物质糖底物。研究发现，LGs 具有独特的结构特征，低结晶度和高孔隙率、表面积及保水值，这些特性使其能够实现高效的酶促糖化。而且，通过调整凝固浴温度，可以调节颗粒的结构，形成外层结晶度较高、内核结晶度较低的结构。
- 酶解糖化实验：在低酶剂量（<4 滤纸单位 /g）下，LGs 在 72 小时内的转化产率超过 70%，优于其他不含抑制剂的富含纤维素的底物，如 Avicel? PH-101 和溶解木浆。即使在高达 20% 的高固体负载下，LGs 仍能保持较高的转化效率，可产生高浓度糖浆。
- 发酵实验：研究人员利用乳酸肠球菌（Enterococcus mundtii）对获得的糖浆进行发酵，结果显示可产生 0.88 g/g 的光学纯 l - 乳酸。并且当纤维素溶剂 NMMO 的浓度低于 10% w/v 时，不会对发酵产生抑制作用。
研究结论表明，莱赛尔纤维生产过程中产生的几乎纯纤维素残渣（LGs），由于其特殊的微观结构特征，仅需低剂量的酶就能转化为高浓度葡萄糖糖浆。而且，所得糖浆对乳酸杆菌无毒，可进一步发酵生产 l - 乳酸。这一研究成果不仅为莱赛尔纤维生产过程中的副产物找到了高价值的利用途径，推动了生物炼制产业的发展，还为可持续纺织品的设计和开发提供了理论依据，对实现资源的高效利用和环境保护具有重要意义。
