楊木水熱預(yù)處理過(guò)程中水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究

吳 彥， 田中建,,， 陳嘉川， 張鳳山， 房桂干， 吉興香*

(1.齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)生物基材料與綠色造紙國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250353； 2.華泰集團(tuán)，山東 東營(yíng) 257335； 3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所，江蘇 南京 210042)

楊木由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大組分及抽出物、無(wú)機(jī)物和植物膠等少量其他成分組成。楊木是常用的闊葉材制漿造紙?jiān)现?，在我?guó)制漿造紙發(fā)展歷程中發(fā)揮了重要作用。傳統(tǒng)化學(xué)法制漿保留木質(zhì)纖維原料中絕大部分的纖維素和少量的半纖維素，大部分脫出的木質(zhì)素在堿回收中被燃燒回收熱量，其余都變成廢棄物而丟棄，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，同時(shí)增加環(huán)境污染負(fù)荷[1]。在滿足紙漿性能要求的前提下，在傳統(tǒng)制漿工藝流程中引入適合的預(yù)處理技術(shù)，將部分半纖維素、木質(zhì)素或兩者一起分離提取出來(lái)，并將其用于生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，以提高木質(zhì)纖維生物質(zhì)資源的利用率、減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，是解決傳統(tǒng)化學(xué)法制漿造紙企業(yè)資源利用率低的有效途徑之一，對(duì)生物質(zhì)的資源化利用具有重要意義[2-3]。在實(shí)際生產(chǎn)中常用的預(yù)處理方法有高溫?zé)崴?水熱)法、酸處理、堿處理、蒸汽爆破法、微波熱分餾法[3]等。水熱預(yù)處理具有無(wú)需添加任何化學(xué)藥品、環(huán)境友好、設(shè)備要求相對(duì)較低、對(duì)纖維素的破壞作用較小等優(yōu)點(diǎn)，因此在生物質(zhì)精煉中的應(yīng)用與研究比較廣泛。闊葉木中與半纖維素結(jié)合的乙酰基含量較高，這有利于半纖維素降解和木質(zhì)素脫出，因此水熱預(yù)處理在闊葉木生物質(zhì)精煉中應(yīng)用更為廣泛[4]。水熱預(yù)處理可以將楊木中大部分半纖維素溶出，同時(shí)有少量木質(zhì)素和纖維素降解溶出，得到富含半纖維素糖類的預(yù)處理液。預(yù)處理液中的糖類可以生產(chǎn)乙醇、木糖醇、食品添加劑等多種產(chǎn)品。目前對(duì)水熱預(yù)處理的研究主要集中在工藝條件的優(yōu)化、原料各組分的溶出規(guī)律、后續(xù)酶解效率等方面。Yuan等[5]引用綜合強(qiáng)度因子(CSF)對(duì)楊木水熱預(yù)處理和后續(xù)酶水解進(jìn)行探究，半纖維素的脫除率為 74.7%，后續(xù)酶解率達(dá)到83.92%。Dai等[6]利用響應(yīng)面法優(yōu)化北美雜交楊木水熱預(yù)處理?xiàng)l件，在200 ℃，保溫22 min條件下，總糖得率達(dá)到72%。雖然水熱預(yù)處理具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但預(yù)處理液中大量的糖降解產(chǎn)物會(huì)限制其后續(xù)利用效率，阻礙該預(yù)處理技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制水熱預(yù)處理過(guò)程，減少或避免目標(biāo)單糖產(chǎn)物過(guò)度降解為發(fā)酵抑制物，建立或優(yōu)化相關(guān)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型是重要途徑[7]。因此，本研究對(duì)預(yù)處理液中葡萄糖和木糖含量的主要影響因素進(jìn)行探究，引用木質(zhì)纖維素雙相動(dòng)力學(xué)模型用于探討楊木水熱預(yù)處理的動(dòng)力學(xué)，定量分析木聚糖快速水解階段和慢速水解階段的反應(yīng)速率常數(shù)，計(jì)算得出楊木水熱預(yù)處理的反應(yīng)活化能和指前因子，以期為楊木生物質(zhì)精煉提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料、試劑與儀器

楊木片，取自山東太陽(yáng)紙業(yè)有限責(zé)任公司，經(jīng)人工篩選得到合格木片，自然風(fēng)干后備用。木片中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、苯醇抽出物和灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)按照NREL/TP-510- 42623方法進(jìn)行測(cè)定[8]，結(jié)果如下：纖維素43.57%、半纖維素25.67%、酸不溶木質(zhì)素22.18%、酸溶木質(zhì)素2.6%、苯醇抽出物2.03%、灰分0.42%。苯、乙醇(純度95%)、硫酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%)，均為市售分析純。

KRK旋轉(zhuǎn)式蒸煮器，日本熊谷理機(jī)工業(yè)株式會(huì)社；ICS5000離子色譜儀，美國(guó)Thermo Fisher公司；Waters E2695高效液相色譜儀，美國(guó)Waters公司；Agilent 8454紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，美國(guó)Agilent公司。

1.2 楊木的水熱預(yù)處理

取楊木片50 g(絕干)置于旋轉(zhuǎn)式蒸煮器中，按照固液比(g ∶mL，下同)1 ∶6加入去離子水，將蒸煮器升溫至150～190 ℃(溫度梯度為10 ℃)，保溫15～120 min后，用冷水迅速冷卻終止反應(yīng)，真空抽濾，將處理后楊木片與預(yù)處理液分離，分別裝入樣品袋和樣品瓶中備用。

1.3 預(yù)處理液的分析檢測(cè)

1.3.1單糖濃度 預(yù)處理液中單糖的質(zhì)量濃度通過(guò)離子色譜儀進(jìn)行測(cè)定。色譜條件：CarboPac PA20分析柱(150 mm×3 mm)；EC檢測(cè)器(工作電極為Au電極，參比電極為Ag/AgCl電極)；進(jìn)樣量為25 μL；柱溫30 ℃；流動(dòng)相為250 mm/L的NaOH和蒸餾水梯度洗脫，流速0.4 mL/min。準(zhǔn)確稱取D-(+)-葡萄糖、D-(+)-木糖標(biāo)準(zhǔn)品各100 mg，用適量超純水溶解于25 mL燒杯中，然后轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中并定容，得到質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)糖溶液。將配置好的標(biāo)準(zhǔn)糖溶液稀釋至0.5、 1.0、 2.0、 5.0和10.0 mg/L，并用0.22 μm無(wú)機(jī)針頭過(guò)濾器過(guò)濾至樣品瓶中，用于離子色譜分析。以標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)樣質(zhì)量濃度(mg/L)為橫坐標(biāo)，相應(yīng)峰面積值為縱坐標(biāo)，繪制不同組分的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.2酸醛類產(chǎn)物濃度 預(yù)處理液中甲酸、乙酸、糠醛和5-羥甲基糠醛(5-HMF)質(zhì)量濃度采用高效液相色譜(HPLC)儀進(jìn)行測(cè)定。2489 UV檢測(cè)器；Bio-Rad Aminex HPX-87H分析柱(300 mm×7.8 mm)；柱溫50 ℃；洗脫液為 5 mmol/L的H2SO4，流速0.6 mL/min。取甲酸、乙酸、糠醛和5-HMF標(biāo)準(zhǔn)品各200 mg 于100 mL容量瓶中定容，得到2 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，依次稀釋至100、 200、 500和1 000 mg/L，并用0.22 μm無(wú)機(jī)針頭過(guò)濾器過(guò)濾至樣品瓶中，用于HPLC分析。以標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)樣質(zhì)量濃度(mg/L)為橫坐標(biāo)，相應(yīng)峰面積值為縱坐標(biāo)，繪制不同組分的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 計(jì)算方法

預(yù)處理液中某種組分的質(zhì)量濃度(Cx)按式(1)計(jì)算：

Cx=CCX×D/1000

(1)

式中：CCX—離子色譜/液相色譜測(cè)得某組分的質(zhì)量濃度，mg/L；D—預(yù)處理液稀釋倍數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)降解產(chǎn)物的影響

2.1.1木糖、葡萄糖質(zhì)量濃度 由圖1(a)可知，預(yù)處理溫度和預(yù)處理時(shí)間都對(duì)預(yù)處理液中木糖的質(zhì)量濃度有明顯影響。當(dāng)預(yù)處理時(shí)間≤90 min時(shí)，預(yù)處理液中木糖質(zhì)量濃度隨預(yù)處理溫度上升而增加。當(dāng)預(yù)處理溫度≤160 ℃時(shí)，預(yù)處理液中的木糖質(zhì)量濃度隨預(yù)處理時(shí)間增加而增大。當(dāng)預(yù)處理溫度為150 ℃ 時(shí)，預(yù)處理液中木糖溶出較少，最高僅為2.27 g/L。預(yù)處理溫度為160 ℃時(shí)，前90 min木糖質(zhì)量濃度增加較快；超過(guò)90 min后，預(yù)處理液中木糖質(zhì)量濃度增加緩慢。半纖維素是由幾種不同類型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，糖基組合方式有多種，降解所需活化能不同，斷裂難易程度不同，木聚糖不同位置的糖苷鍵斷裂難易程度也不同。Vázquez等[9]認(rèn)為反應(yīng)溫度較低時(shí)，只有一部分半纖維素參與水解反應(yīng)，即半纖維素的易水解部分(快速反應(yīng)部分)在較短的時(shí)間內(nèi)迅速完全斷裂降解，預(yù)處理液中木糖的濃度達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)；而不水解或緩慢水解的半纖維素是難水解部分(慢速反應(yīng)部分)，在易水解部分達(dá)到穩(wěn)定時(shí)才開(kāi)始逐漸緩慢斷裂[4]。當(dāng)預(yù)處理溫度≥180 ℃時(shí)，木糖質(zhì)量濃度隨預(yù)處理時(shí)間延長(zhǎng)呈先增后降的趨勢(shì)，整個(gè)水解過(guò)程中木聚糖降解生成低聚木糖和木糖，木糖繼續(xù)分解生成糠醛等產(chǎn)物，是同時(shí)進(jìn)行、動(dòng)態(tài)變化的。預(yù)處理液中木糖質(zhì)量濃度的變化取決于木糖的生成和分解速率，在190 ℃、預(yù)處理60 min時(shí)，木糖質(zhì)量濃度最高為8.72 g/L，60 min之后木糖質(zhì)量濃度的降低是因?yàn)槟咎前l(fā)生分解生成糠醛的速率超過(guò)了木聚糖降解生成木糖的速率[10]。

圖1 不同預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)木糖(a)和葡萄糖(b)質(zhì)量濃度的影響

由圖1(b)可知，預(yù)處理液中葡萄糖質(zhì)量濃度的變化規(guī)律與木糖相似但又有所不同。當(dāng)預(yù)處理時(shí)間相同時(shí)，預(yù)處理液中葡萄糖質(zhì)量濃度隨溫度升高而增大。當(dāng)預(yù)處理溫度低于170 ℃時(shí)，葡萄糖質(zhì)量濃度與預(yù)處理時(shí)間成正比，這是因?yàn)樵谒膺^(guò)程中，產(chǎn)生的乙酸隨著時(shí)間延長(zhǎng)而不斷積累，H+濃度增大，進(jìn)一步促進(jìn)葡聚糖水解成葡萄糖[11]。預(yù)處理溫度180～190 ℃時(shí)，葡聚糖快速降解生成葡萄糖，使得預(yù)處理液中葡萄糖的濃度在較短時(shí)間(45 min)內(nèi)達(dá)到最大值，但進(jìn)一步延長(zhǎng)預(yù)處理時(shí)間會(huì)使葡萄糖濃度降低，這是因?yàn)檩^高溫度下，不斷增加的H+濃度加速葡萄糖的分解轉(zhuǎn)化[12]。

2.1.2甲酸、乙酸、糠醛和5-HMF質(zhì)量濃度 預(yù)處理時(shí)間為60 min時(shí)，預(yù)處理溫度對(duì)酸醛類產(chǎn)物的影響結(jié)果見(jiàn)圖2(a)。預(yù)處理液中的甲酸、乙酸、 5-羥甲基糠醛和糠醛質(zhì)量濃度隨溫度升高而逐漸增加，并且在溫度較低(160 ℃以下)時(shí)增長(zhǎng)較為緩慢，高于160 ℃，乙酸、糠醛質(zhì)量濃度都隨溫度升高而快速增加，而甲酸隨溫度變化不明顯。預(yù)處理溫度為170 ℃時(shí)，預(yù)處理時(shí)間的影響結(jié)果見(jiàn)圖2(b)。由圖2(b)可知，延長(zhǎng)預(yù)處理時(shí)間同樣會(huì)增加預(yù)處理液中的甲酸、乙酸、 5-HMF和糠醛質(zhì)量濃度。綜合來(lái)看，預(yù)處理過(guò)程中糠醛的質(zhì)量濃度要高于5-HMF，糠醛的生成量與預(yù)處理溫度和預(yù)處理時(shí)間成正比，說(shuō)明反應(yīng)過(guò)程中木糖一直在降解[9]。乙酸是半纖維素聚合物中乙酰基水解的產(chǎn)物，水解過(guò)程中乙酸濃度上升最顯著，說(shuō)明反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)乙酸都有明顯影響。乙酸濃度的增加會(huì)降低預(yù)處理液pH值，在酸性條件下戊糖酸解生成糠醛，己糖酸解生成5-HMF，且5-HMF會(huì)繼續(xù)分解產(chǎn)生甲酸[13]。

圖2 預(yù)處理溫度(a)和預(yù)處理時(shí)間(b)對(duì)酸醛類產(chǎn)物質(zhì)量濃度的影響

2.2 楊木水解的動(dòng)力學(xué)分析

2.2.1單糖分解動(dòng)力學(xué)模型的構(gòu)建 木質(zhì)纖維原料水熱預(yù)處理是一個(gè)多步驟水解的復(fù)雜過(guò)程[10]，在建立反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型之前需要對(duì)影響水熱預(yù)處理的因素進(jìn)行簡(jiǎn)化。Saeman等[14]在假設(shè)葡萄糖的生成及分解反應(yīng)為均相一級(jí)反應(yīng)的基礎(chǔ)上提出了纖維素水解動(dòng)力學(xué)模型。

(2)

式中：Cglu—葡萄糖質(zhì)量濃度，g/L；CG,0—葡聚糖初始質(zhì)量濃度，g/L；k1—葡萄糖生成速率常數(shù)，min-1；k2—葡萄糖分解速率常數(shù)，min-1；t—預(yù)處理時(shí)間，min。

有研究者[15-17]通過(guò)驗(yàn)證后認(rèn)為Saeman模型還可以用于其他均聚物和半纖維素水解動(dòng)力學(xué)；另一些研究者[18-20]則認(rèn)為，由于半纖維素組成的復(fù)雜性，Saeman模型無(wú)法準(zhǔn)確擬合半纖維素的水解。半纖維素被認(rèn)為是由快速反應(yīng)和慢速反應(yīng)兩個(gè)部分組成，每個(gè)部分都按照均相一級(jí)動(dòng)力學(xué)定律反應(yīng)，改良得到半纖維素水解雙相動(dòng)力學(xué)模型如下：

(3)

式中：Cxyl—木糖質(zhì)量濃度，g/L；CX,0—總木聚糖初始質(zhì)量濃度，g/L；kf—快速反應(yīng)木聚糖降解速率常數(shù)，min-1；ks—慢速反應(yīng)木聚糖降解速率常數(shù)，min-1；k′2—木糖分解速率常數(shù)，min-1。

根據(jù)阿倫尼烏斯公式，可用于求解木質(zhì)纖維原料水解反應(yīng)活化能，其公式如下：

(4)

式中：k—水解過(guò)程中聚糖降解或單糖分解速率常數(shù)，min-1；A—指前因子，min-1；E—水解反應(yīng)活化能，kJ/mol；R—通用氣體常數(shù)，8.314 J/(mol·K)；T—絕對(duì)溫度，K。

公式(4)兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)得：

(5)

2.2.2木聚糖降解及木糖分解的動(dòng)力學(xué)分析 木質(zhì)纖維原料水解過(guò)程中，將木聚糖分為易降解部分和難降解部分，并引入易降解木聚糖在總木聚糖中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(α)。將式(3)修改為可用于預(yù)處理液中木糖生成及分解動(dòng)力學(xué)分析公式：

(6)

式中：CX—總木聚糖質(zhì)量濃度，42.783 g/L；α—易降解木聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，通常取0.5～1 g/g。

將木糖實(shí)驗(yàn)曲線通過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件Matlab R2018b與式(6)進(jìn)行非線性曲線擬合，獲得相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 木聚糖降解和木糖分解的動(dòng)力學(xué)參數(shù)

圖3 木聚糖降解和木糖分解的阿倫尼烏斯曲線Fig.3 Arrhenius curves of xylan degradation and xylose degradation

由表1可知，在150 ℃條件下，ks和k′2均為負(fù)數(shù)，表明此溫度下沒(méi)有發(fā)生慢反應(yīng)部分的木聚糖降解以及木糖分解。在木質(zhì)纖維原料水解過(guò)程中，反應(yīng)速率常數(shù)kf、ks和k′2隨反應(yīng)溫度上升而提高。kf值增速大于ks值，但是k′2值增速大于kf和ks，表明提高反應(yīng)溫度使得木聚糖降解生成木糖速率升高，但木糖分解速率提升更快[2]。α也隨著溫度上升而不斷升高，在160～190 ℃之間α的取值為0.62～0.89，這表明此溫度區(qū)間內(nèi)大部分木聚糖是易于降解的。180 ℃條件下楊木水熱預(yù)處理所得α值與Borrega等[4]在相同溫度下使用間歇式高溫反應(yīng)器水熱處理樺木得到的半纖維素易水解部分質(zhì)量分?jǐn)?shù)(78%)相接近。

將木聚糖降解速率常數(shù)代入式(5)中，利用最小二乘法在Origin 2020軟件中對(duì)lnk與1/T進(jìn)行線性回歸擬合，從圖3中通過(guò)斜率和截距確定楊木水熱預(yù)處理半纖維素降解的E和A，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，易降解木聚糖活化能(78.35 kJ/mol)與難降解木聚糖的活化能(88.97 kJ/mol)接近。但是易降解木聚糖的指前因子(8.37×106min-1)比難降解木聚糖的指前因子(5.54×107min-1)小一個(gè)數(shù)量級(jí)，木糖分解的活化能和指前因子分別為80.17 kJ/mol和3.33×107min-1。李丹等[21]探究不同溫度下桉木水熱預(yù)處理過(guò)程中戊聚糖降解歷程，得到木聚糖降解反應(yīng)活化能(72.62 kJ/mol)與本研究結(jié)果接近。Vallejos等[2]利用廢棄蔗渣進(jìn)行水熱預(yù)處理，計(jì)算得到木聚糖降解活化能為60 kJ/mol，低于楊木半纖維素降解活化能的原因在于楊木相較于蔗渣可及度更低，更難降解。

表2 木聚糖降解和木糖分解的Arrhenius參數(shù)

2.2.3葡聚糖降解及葡萄糖分解的動(dòng)力學(xué)分析 與木聚糖降解相似，葡聚糖降解[22]也可分為易降解部分和難降解部分，易降解部分主要是半纖維素中的葡聚糖，而難降解部分主要是纖維素?zé)o定形區(qū)的葡聚糖。水熱預(yù)處理往往達(dá)不到纖維素結(jié)晶區(qū)的降解條件，因此水解液中的葡萄糖幾乎來(lái)自半纖維素[23]。將式(2)修改為可用于預(yù)處理液中葡萄糖生成及分解動(dòng)力學(xué)分析的公式(7)：

(7)

式中：Cglu,0—葡萄糖初始質(zhì)量濃度，g/L；CG,0—葡聚糖初始質(zhì)量濃度，72.62 g/L；β—易降解葡聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)；k3—葡聚糖降解速率常數(shù)，min-1。

將實(shí)驗(yàn)所得預(yù)處理液中葡萄糖質(zhì)量濃度曲線與式(7)進(jìn)行非線性曲線擬合，獲得相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 葡聚糖降解和葡萄糖分解的動(dòng)力學(xué)參數(shù)

由表3可知，160 ℃以后的k2值比k3值大1個(gè)數(shù)量級(jí)，表明水解過(guò)程中葡萄糖分解速率比生成速率快。在150 ℃時(shí)只有3.2%的葡聚糖易水解，而190 ℃時(shí)增加到16%。這是由于在較低的水解溫度下，葡萄糖主要由半纖維素中的葡聚糖生成；但是，在相對(duì)較高的溫度下，部分纖維素?zé)o定型區(qū)的葡聚糖開(kāi)始發(fā)生降解，從而增加了葡萄糖濃度。因此，提高水解溫度能促進(jìn)纖維素的降解[24]。

圖4 葡聚糖降解和葡萄糖分解的阿倫尼烏斯曲線Fig.4 Arrhenius curves of glucan degradation and glucose degradation

將葡聚糖降解速率常數(shù)代入式(5)中，利用最小二乘法對(duì)lnk與1/T進(jìn)行線性回歸擬合，通過(guò)圖4中斜率和截距確定不同水解條件下的E和A，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，楊木水熱預(yù)處理過(guò)程中葡聚糖降解活化能(48.06 kJ/mol)遠(yuǎn)小于葡萄糖分解活化能(90.18 kJ/mol)，同時(shí)葡聚糖降解指前因子(2.39×103min-1)遠(yuǎn)小于葡萄糖分解指前因子(6.75×108min-1)，說(shuō)明在較低溫度下，葡萄糖不易分解，楊木水熱預(yù)處理過(guò)程主要以葡聚糖降解生成葡萄糖為主，這與Girisuta等[25]進(jìn)行酸催化水解纖維素實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

表4 葡聚糖降解和葡萄糖分解的Arrhenius參數(shù)

3 結(jié) 論

3.1對(duì)楊木水熱預(yù)處理過(guò)程中木糖、葡萄糖及酸醛類成分質(zhì)量濃度的分析結(jié)果表明：預(yù)處理溫度和時(shí)間是影響預(yù)處理液中單糖濃度的主要因素，在150～190 ℃范圍內(nèi)預(yù)處理液中葡萄糖質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)與木糖一致。190 ℃下預(yù)處理60 min時(shí)，木糖質(zhì)量濃度最高，為8.72 g/L；190 ℃下預(yù)處理45 min時(shí)，葡萄糖質(zhì)量濃度最高，為1.81 g/L，表明預(yù)處理過(guò)程中葡聚糖降解較少。水熱預(yù)處理是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，預(yù)處理液中各類組分的生成和降解均同時(shí)進(jìn)行，甲酸、乙酸、 5-HMF和糠醛質(zhì)量濃度隨著溫度升高而逐漸增加，與預(yù)處理液中糖類物質(zhì)變化趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。

3.2水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明：楊木水熱預(yù)處理過(guò)程中，葡萄糖比木糖更加穩(wěn)定，木糖分解的活化能(80.17 kJ/mol)低于葡萄糖分解活化能(90.18 kJ/mol)。葡聚糖(48.06 kJ/mol)比木聚糖(Ef=78.35 kJ/mol、Es=88.97 kJ/mol)更易降解，但易降解的葡聚糖基本來(lái)自于半纖維素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較小(β=0.032～0.16)。水熱預(yù)處理溫和的處理?xiàng)l件可有效防止纖維素和單糖的大量降解，是目前理想的預(yù)處理方式。