木质素是自然界中仅次于纤维素的第二大生物聚合物，也是地球上可直接供给芳香环结构的丰厚可再生资源。不过，因为结构较为杂乱、性质不均一等，现在木质素的开发使用程度还相对滞后。因而，木质素高值转化对完成生物炼制规模化出产、进步经济性和资源使用率具有极端重大意义。

  近来，来自北京化工大学的研讨团队提出了一种将复原催化分馏（RCF）工艺和发酵进程级联的战略——一体化生物炼制战略（ integrated biorefinery strategy），该战略可将杨木锯末有用转化为木质素油（lignin oil）和生物乙醇。研讨成果为，依据这种一体化生物炼制工艺，1 kg 杨木锯末可出产出 206.5 g 木质素油和 104.4 g 生物乙醇。

  这项研讨现已宣布在Biotechnology for Biofuels and Bioproducts上 。论文的首要作者之一是中国工程院院士谭天伟，通讯作者是北京化工大学生命科学与技能学院副教授蔡的（Di Cai）。他的要点研讨范畴是生物/化学催化制备生物基燃料及化学品、新式生化别离技能开发与应用以及生物炼制系统开发与集成。

  复原催化分馏是近年来一种新式的木质素优先生物炼制技能，可将生物质分馏与木质素解聚相结合。其中心是多相催化的整合，克服了木质素重新聚合的趋势。这种办法通过溶剂促进木质素从生物质基质中解聚溶出，随后在氧化复原催化剂和氢源的效果下原位氢解，制备高得率的木质素芳香单体。既可以出产半纤维素产品，还可以出产富含功用化酚类物质的木质素生物油。

  从前范畴内现已对复原催化分馏技能应用于木质素生物炼制进行了很多研讨剖析，这些研讨标明假如要进步复原催化分馏工艺的适用性，一定要通过改善工艺继续强化复原催化分馏出产生物乙醇的才能。

  在这项研讨中，为了使木质素和碳水化合物组分增值，该团队将复原催化分馏和发酵进程相结合，为从杨木锯末出产木质素油和生物乙醇供给了经济可行的战略。

  在实验中，该团队以雷尼镍（Raney Ni）作为加氢催化剂，以 2-PrOH 作为氢供体和溶剂，2-PrOH-H2O 为初始溶液，对杨木锯末进行前期氢搬运分馏得到木质素油和木浆。研讨团队研讨了 2-PrOH 与 H2O 份额对出产木质素油和木浆的影响，研讨标明木质素油的产率和化学组成受 2-PrOH 份额的影响，且初始液体中 2-PrOH 份额添加会促进木质素油产值添加。

  ▲图 RCF 纸木浆分馏中不同份额 2-PrOH:H2O 的组分剖析（来历：上述论文）

  然后，该团队研讨剖析了初始液中 2-PrOH 份额对 RCF 工艺复原反响的影响，并对木质素油中的木质素单体含量进行了定量剖析。成果显现，木质素油样品中的首要单体类型是 S/G 型单体。跟着初始液中 2-PrOH 份额添加，RCF 进程中的去甲基化会增强。

  随后，测定了 RCF 纸浆的化学成分，并进一步研讨了 RCF 木浆的糖化效果。依据成果得出，不管固体负载量怎么，糖产率都保持在适当高的水平。

  接下来，研讨团队构建了工程酿酒酵母菌株作为底盘细胞，以 RCF 木浆水解产品中的有用成分为底物，成功将水解产品中的单糖转化为生物乙醇。通过比照，菌株 YL23-1 可以更加好促进细胞成长速率，更适合作为底盘细胞。紧接着，研讨团队剖析了该菌株的发酵功能，相比之下，2-PrOH:H2O 份额为 5:5（v/v）组溶液出产的乙醇浓度最高，达到了 25.49±1.02 g/L，产率为 0.423±0.017 g/g。

  最终，该团队使用质量平衡办法核算了依据一体化生物炼制工艺出产木质素油和生物乙醇的产值。在溶液中 2-PrOH:H2O 的份额为 2-7:3 （v/v）时，RCF 木浆中固相收回率较高，从 1 kg 杨木锯末中收回 579.6 g RCF 木浆，出产乙醇的产率高达 104.4 g，还可以生成 206.5 g 木质素油。

  质量平衡核算可以将反响进程中不知道或难以计量的物质质量做出定量，最根底中心的概念其实便是质量守恒定律。

  “这项工作为有用分馏和使用杨木锯末的三种首要成分即纤维素、半纤维素和木质素供给了一种经济可行的办法，也显现出经济化和规模化出产第二代生物乙醇的潜力。”