利用生物质作为化学资源被视为推动循环经济的一条重要路径。其中,纤维素由葡萄糖单元聚合而成,是最丰富的生物质形态之一;葡萄糖则可作为多用途化学品的基础原料。不过,由于纤维素内部存在广泛的氢键网络,其结构稳定、难以降解,限制了后续转化效率。

据发表在《RSC Sustainability》的一项研究,Kobayashi、Nishimura及其同事报告称,通过一种简单的预处理即可显著提升纤维素反应性:将纤维素浸泡在温度低于−28°C的水性氢氧化钠(NaOH)溶液中,随后进行糖化处理,其糖化效率较未处理样品提高了2.2倍。

研究指出,纤维素的NaOH处理在工业上被称为丝光处理,是改善棉纤维性质的成熟工艺。该过程通常会使纤维素的天然晶体结构(纤维素I型)转变为另一种晶体形式(纤维素II型)。尽管低温条件被认为有助于提高这种结构转化的效率,但研究团队在此次实验中观察到,低温碱处理还会进一步提升纤维素的反应活性,提示冷处理可能对纤维素结构产生了除晶型转变之外的影响。

基于上述现象,研究团队对冷碱处理后的纤维素样品进行分析,发现纤维素II型中原本应形成的氢键出现高度紊乱。研究人员认为,这种氢键紊乱削弱了纤维素结构对水解反应的“保护”作用,从而使其更易被分解为糖。
研究团队表示,该结果有望为改进纤维素糖化工艺提供新的思路,并为拓展纤维素基材料的应用带来参考。
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