孙付保教授团队在Energy Conversion and Management发表利用碳正离子清除剂减缓木质素缩合从而有益于预处理后底物水解产糖的研究成果

近年来，我校hjc356黄金城首页线路孙付保教授团队在纤维质糖精炼型生物制造方面取得明显进展，相关成果陆续发表在Green Chem (2021, 23: 9600-9609)、Bioresouce Technology (2022, 344: 126264)、Bioresource Technology (2021, 338: 125505)、Industrial Crops & Products (2021, 171: 113975)。近期，研究团队在强化木质纤维素底物水解糖化方面取得重要进展，研究成果“Alleviating lignin repolymerization by carbocation scavenger for effective production of fermentable sugars from combined liquid hot water and green-liquor pretreated softwood biomass”正式发表于Energy Conversion and Management (IF=9.709) (https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114956)

碳达峰和碳中和目标已被纳入全球生态文明建设整体布局，我国“十四五”规划已将它列为必须着手推进的一项重点工作。我国每年可利用的农林纤维剩余物高达20亿吨，这为建立绿色低碳可再生能源体系提供坚实的原料保障。所以，木质纤维素精炼型生物制造已迎来前所未有的历史机遇。酶基生物质精炼工艺通常需要预处理，但预处理成本普遍过高是阻碍其产业化进程的关键技术瓶颈。其原因之一就是，在酸/水热等预处理时会发生木质素再聚合反应，这加剧了后续酶解时木质素表面屏障作用及对纤维素酶的无效吸附，从而严重削弱酶水解效率。针对以上问题，孙付保教授团队通过评估碳正离子清除剂（2-萘酚-7-磺酸盐、2-萘酚和甘露醇）在松木预处理过程中抑制木质素再聚合的有效性，证明这些碳正离子清除剂能有效提高预处理后底物的酶解效率。实验通过现代分析技术手段解析底物的理化结构特征，从而初步阐明碳正离子清除剂促进底物可酶解性的机理：碳正离子清除剂在预处理过程中修饰改进木质素结构，使其含有较少的酚羟基(PhOH)和较多的亲水基团，从而削弱木质素与纤维素酶的非特异性结合；此外，这些碳正离子清除剂也很可能是通过减少底物表面的木质素覆盖率和增加其孔隙率而显著降低了表面木质素的屏障作用。

图1碳正离子清除剂抑制木质素聚合从而提高预处理后底物水解产糖的机理

江南大学2021级博士后Meysam Madadi为该论文第一作者，孙付保教授为该论文的通讯作者。上述研究工作得到中国国家重点研发计划（2019YFE0114600）、国家自然科学基金（21776114）以及江苏省自然科学基金（BK20181347）和江苏省“六大人才高峰”（XNY-010）等项目的资助。