近期，我校生物工程学院孙付保教授团队在研究先进预处理方法促进纤维质原料水解制糖方面取得重要进展，研究成果“Surfactant-aided acid glycerol pretreatment of sugarcane bagasse: Dual benefits of substrate and lignin modifications for improved enzymatic hydrolysis”正式发表于Energy (一区, Top, IF=9.4)。
近年来，随着全球气候变化日益加剧，推动能源结构向可再生、低碳方向转型已成为国际共识。在此背景下，木质纤维素类生物质因其储量丰富、来源广泛及可再生性，被视为最具潜力的可再生资源之一。据统计，我国每年可利用的农林剩余物高达20亿吨，这为构建绿色低碳能源体系提供了充足的原料基础。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。
木质纤维素精炼型生物制造工艺通常包括预处理、酶解、发酵和蒸馏等环节。其中，预处理是打破生物质复杂且致密结构以及增强后续底物酶解的关键步骤。现有预处理方法多依赖提高预处理强度来强化生物质解构，进而提升底物的可酶解性，但该过程往往降低了组分选择性，也加剧了残余木质素对纤维素酶的非生产性吸附，从而在一定程度上削弱底物的酶解效率。
针对上述问题，孙付保教授团队在酸催化甘油有机溶剂预处理体系中引入表面活性剂（PEG 4000、Tween 80、Triton X-100），以期通过表面活性剂作用强化组分分离选择性及其底物后续酶解产糖性能。实验结果表明，三种表面活性剂均可显著提高底物可酶解性，葡萄糖产率增幅达25%以上。深入分析发现，在预处理中添加某些表面活性剂（Tween 80和Triton X-100），可明显降低体系表面张力，便于溶剂和催化剂渗透至底物内部，从而促进生物质原料解构和组分选择性分离，尤其强化了半纤维素去除，并使底物的比表面积和孔容显著提高（40%–70%）。另一方面，研究发现表面活性剂可与木质素发生醚化接枝反应，使木质素的表面负电荷显著增加，同时其脂肪族羟基和酚羟基含量明显降低。尤其是，PEG 4000通过接枝作用有效提升了木质素的亲水性。最后，相关性分析揭示了“底物物理结构改善”与“木质素化学修饰”对底物酶解性能提升的相对贡献，其中由表面活性剂引发的木质素修饰作用占据主导地位。这为构建经济、高效的新型预处理方法提供了新的思路。
江南大学2021级博士生宋国杰为该论文第一作者，孙付保教授、Meysam Madadi副研究员和广西农业科学院张娥珍研究员为该论文共同通讯作者。上述研究工作得到国家重点研发计划项目（2022YFC2104601）、国家自然科学基金（22278189；22478154）等资助。近年来，我校生物工程学院孙付保教授团队在纤维糖的绿色生物制造方面取得明显进展，相关成果陆续发表在Advanced Science (2025, e10496)、Chemical Engineering Journal (2025, 507: 160332; 2024, 481: 148713)、Journal of Colloid and Interface Science (2025, 687: 786-800)、Bioresource Technology (2025, 430: 132594)等本领域权威期刊。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.135520
