微波协同稀酸-四氢呋喃序贯预处理稻秆的高效糖化与平台化学品联产：可持续生物精炼新策略

本研究针对木质纤维素生物质（LCB）预处理效率低、能耗高的问题，开发了微波辅助稀酸-四氢呋喃（MW-DASQ）序贯预处理技术。通过对比单步与两步法处理稻秆（RS），发现MW-DASQ可实现96.8%总还原糖（TRS）得率，并同步获得11种平台化学品，为绿色生物精炼提供了低能耗、高附加值解决方案。

　　

随着全球60余国推行生物燃料计划，木质纤维素生物质（LCB）作为第二代生物燃料原料备受关注。然而，其复杂的纤维素-半纤维素-木质素交联结构导致预处理能耗高、糖得率低，且传统方法易产生抑制物。稻秆（RS）等农业废弃物虽储量丰富，但现有预处理技术难以兼顾高效组分分离与低环境负荷。

为突破这一瓶颈，印度科技部INSPIRE奖学金资助团队创新性地提出微波（MW）协同稀酸（DA）与四氢呋喃-水（THF-H₂
O）的序贯预处理系统（DASQ）。研究对比了单步优化法（OPT-SS）、自水解-有机溶剂序贯法（AHSQ）及DASQ三种策略，发现MW-DASQ在80.9%总生物质糖得率基础上，同步获得67.5%单体糖（TMS），显著优于传统热反应器（TR）系统。论文发表于《Biomass and Bioenergy》。

关键技术包括：1）微波反应器与热反应器的平行对照实验；2）傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析预处理后RS的官能团变化；3）X射线衍射（XRD）测定结晶度指数（CrI）；4）液相色谱-高分辨质谱（LC-HRMS）鉴定平台化学品。

【Sacchari?cation yield of the pretreated RS】
通过优化THF-H₂
O体系在60-145°C的混溶间隙特性，MW-DASQ使RS侧序指数（LOI）从0.77降至0.75，CrI由52.1%降至41.3%，显著提升酶解效率。

【Structural characterization】
FTIR显示MW-DASQ处理后纤维素特征峰（897 cm^-1
）增强，证实木质素-碳水化合物复合体（LCC）键断裂。XRD证实预处理使纤维素Iβ晶型向无定形转化。

【Platform chemicals detection】
LC-HRMS从水解液中鉴定出糠醛、5-羟甲基糠醛（HMF）等11种高值化学品，证实THF对木质素衍生物的定向萃取能力。

该研究证实MW-DASQ系统兼具三重优势：1）低温（100°C）短时（40分钟）的低能耗特性；2）THF-H₂
O体系对木质素的选择性溶解；3）微波非热效应促进键断裂。Lakshana G Nair和Pradeep Verma指出，该方法为构建"预处理-糖化-化学品联产"一体化生物精炼提供了新范式，其平台化学品产率较传统方法提升2.1倍，且溶剂可循环利用。研究不仅推动LCB高值化利用，更为实现碳中和目标提供了可规模化的技术路径。