碱辅助球磨预处理优化棉秆与玉米秸秆纤维素转化的比较研究：机理与高效糖化策略

本文系统研究了固体碱(NaOH/Ca(OH)2)辅助球磨(BM)预处理对棉秆(CTS)和玉米秸秆(CRS)的协同作用机制。通过理化性质分析和20%高固含量酶解实验证实，机械力与碱处理的协同效应显著提升木质素脱除率（CTS-NaOH葡萄糖产率达68.52%），并揭示纤维素I晶型保留(CTS)与非晶态转化(CRS)的结构差异。PLS分析指出纤维素改性为影响酶解效率的关键因素，为生物质特异性预处理策略提供理论依据。

　　

Highlight

不同碱辅助球磨预处理秸秆的化学成分变化

如表1所示，经BM预处理的CTS与CRS展现出显著差异：CTS初始纤维素含量(43.64%)明显高于CRS(34.72%)。当采用NaOH处理时，两种秸秆木质素脱除率分别提升至19.90%和20.12%，而Ca(OH)₂对CTS的脱木素效果更优——这归因于CTS-Ca²⁺复合物更高的稳定性。有趣的是，BM过程中CTS纤维素I晶型得以保留，CRS纤维素则大多转化为非晶态结构。

结论

碱辅助BM预处理通过双重机制（机械力破坏+化学脱木素）有效提升秸秆酶解效率。尽管NaOH在化学成分调控方面表现更优，但Ca(OH)₂对CTS仍具应用潜力。PLS模型揭示纤维素结构改变（晶型破坏/非晶化）是驱动酶解效率的核心因素。在20 FPU/g酶载量条件下，CTS-NaOH与CRS-NaOH的葡萄糖产率分别达68.52%和80.43%，为生物质精炼工艺优化提供重要数据支撑。