《Polymers》：Fractionation of Acacia Wood and Sugarcane Bagasse by Levulinic Acid–Choline Chloride Deep Eutectic Solvent Treatment Followed by Alkaline Washing
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深共熔溶剂（DES）是木质纤维素生物质分级分离的多功能介质，其实用相关性取决于其能否在结构与组成差异显著的原料上均保持有效性。研究人员以乙酰丙酸（LA）与氯化胆碱（ChCl）按2:1与3:1摩尔比构成DES，处理两种结构迥异的木质纤维素原料——金合欢木（Aca
深共熔溶剂（DES）是木质纤维素生物质分级分离的多功能介质，其实用相关性取决于其能否在结构与组成差异显著的原料上均保持有效性。研究人员以乙酰丙酸（LA）与氯化胆碱（ChCl）按2:1与3:1摩尔比构成DES，处理两种结构迥异的木质纤维素原料——金合欢木（Acacia wood）与甘蔗渣（sugarcane bagasse），以评估同一溶剂体系对对比结构原料的适用性而非单基质性能。提取在120、140、160 °C下分别进行1、2、4、6、8 h；通过DES处理后接碱性洗涤所得回收固体的得率与总木质素含量评价工艺性能。联合DES处理与后续碱性洗涤使两种原料均实现大幅脱木质素，但各步骤独立贡献无法区分。金合欢木回收固得率最高达89.20 ± 0.07%，总木质素可降至0.94 ± 0.21%；甘蔗渣在3:1、140 °C、6 h条件下获67.48 ± 0.15%得率与1.32 ± 0.77%总木质素。四因素多元分析揭示显著的“原料×配比×时间×温度”交互作用，表明虽溶剂对两类生物质均有效，但最优操作窗口须按原料定制：金合欢木在固体回收与脱木质素间存在明显权衡，甘蔗渣则可同时实现较高固收与低木质素残留。结果表明LA:ChCl分级工艺（含后续碱洗）适用于上述两种结构差异原料，同时凸显厘清各步骤独立贡献的必要性。
研究背景与问题提出
木质纤维素是地球最丰富的可再生碳源，由纤维素、半纤维素与木质素通过氢键和共价交联形成抗降解细胞壁架构，传统制浆与有机溶剂法常伴随苛刻条件、腐蚀性化学品及组分选择性不足。低共熔溶剂（DES，Deep Eutectic Solvent）因制备简便、低蒸气压与可调氢键环境，成为绿色分级新介质；其中LA:ChCl（乙酰丙酸-氯化胆碱）兼具生物基供体与高脱木质素能力。已有研究多聚焦单一原料，缺乏跨结构原料的统计学验证。研究人员据此开展：以金合欢木（硬木枝桠料，葡萄牙Mid?es采集）与甘蔗渣（巴西USP糖技术实验室提供）为对象，检验同一LA:ChCl体系在不同原料上的稳健性与参数依赖性。
主要研究内容与结论意义
研究人员构建2配比×3温度×5时间全因子设计，每条件双样重复，以回收固体得率与残余总木质素为响应，结合MANOVA、因子模型、Pareto与等权期望函数分析。结论表明：LA:ChCl联合碱洗对两原料均高效脱木质素（残木素＜1.5%），但存在显著“原料×配比×时间×温度”交互；金合欢木需牺牲固收换脱木素，甘蔗渣可兼顾高固收与低木素。意义在于为多原料柔性生物精炼提供定量依据，并指出步骤贡献解耦与溶剂回收为放大关键。
关键技术方法概述
研究人员采用全因子实验设计，样本为金合欢木（Acacia dealbata废弃枝，粒径0.25–0.84 mm）与甘蔗渣（Saccharum officinarum，粒径0.84 mm）；以LA:ChCl（2:1、3:1 mol）为DES，金属釜中高温处理；固液分离后依次水洗、10 wt% NaOH室温碱洗、中性水洗；组分分析依NREL两阶酸水解测酸不溶/酸溶木质素；统计上用R做四因素MANOVA与HC3稳健ANOVA，并以Pareto前沿与几何平均期望函数做多响应优化。
研究结果
3.1 原料与操作条件的总体影响
通过四因素MANOVA发现Pillai轨迹显著，证明两生物质的得率–木质素联合响应受“原料×配比×时间×温度”交互控制，主效应不可独立解释，须分原料建模。
3.2 金合欢木的分级行为
三因素交互对得率与残木素均显著。2:1温和条件利固收（89.20%得率但残木素16.26%）；3:1严苛条件利脱木素（140 °C 8 h残木素0.94%但得率仅30.05%）。等权期望最优为3:1、120 °C、6 h（得率52.93%、木素7.14%），显示强权衡。
3.3 甘蔗渣的分级行为
得率受交互影响，残木素主要由温度、时间及其交互主导，配比影响不显著。3:1、140 °C、6 h残木素1.32%且得率67.48%；160 °C 4 h（3:1）得率69.58%、木素1.81%，为短周期优选。Pareto前沿窄而高，表明固收与脱木素拮抗弱。
3.4 两原料对比与多响应优化
金合欢木最大固收与最低木素处实验域两端；甘蔗渣优区重合。估算木素移除率金合欢木35%–99%，甘蔗渣约89%–96%；但碳水回收与液相木素未计量，选择性仅为表观。
3.5 回收组分与实施考量
前期表征示3:1处理可获~96%纤维素但伴纤维素II化与聚合度下降；工业瓶颈在DES稀释后脱水回收、高黏度限制固载、碱洗废水与LA成本。
讨论与结论翻译
讨论指出：结果反映“DES+碱洗”整体效果，DES单独贡献未解耦；响应面缺乏拟合，选中条件为实验域内最优而非验证全局最优点；后续需做分步对照、质量平衡与循环回收。
结论：LA:ChCl DES对硬木与农业残渣均有效，但操作窗口须按原料定制；金合欢木呈固收–脱木素权衡，甘蔗渣可协同优化。残木素水平源于联合工序，多原料生物精炼可行性成立，但放大需确认重复性、溶剂复用与全生命周期评价。
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提炼本文可投稿的期刊与审稿亮点 设计解耦DES与碱洗贡献的实验方案 提炼本文可投稿的期刊与审稿亮点 设计解耦DES与碱洗贡献的实验方案
