本发明公开了一种水葫芦的预处理和糖化方法,属于化学工程领域。本研究开发一种新的DES试剂(氯化胆碱 乙二醇/氯化铁,[ChCl EG]/FeCl3)并与双氧水(H2O2)组合以模拟芬顿试剂(Fe3+/H2O2),实现木质纤维素原料的一锅两步连续预处理新工艺。该预处理工艺操作简便,原料价格低廉,避免了中间过程中残渣的洗涤步骤,过程绿色经济,并且DES可回收利用,具有被应用于工业领域的潜力。

本发明提供了一种新的DES([ChCl-EG]/FeCl3)，是由氯化胆碱、乙二醇和氯化铁按照摩尔比为1:(1.8-2.2):(0.02-0.03)混合，在pH 3.0–4.0，60–90℃下缓慢搅拌2–8h制得。

本发明还提供了所述DES在促进木质纤维素原料的纤维素分解及糖化的中的应用。

在一种实施方式中，所述应用是将DES与H2O2共用于连续预处理木质纤维素原料。

在一种实施方式中，述木质纤维素原料包括但不限于水葫芦。

在一种实施方式中，所述水葫芦还经过预处理。

在一种实施方式中，所述预处理是将水葫芦洗净晾干，于60–80℃烘干，粉碎至40–60目。

在一种实施方式中，所述应用是将DES与水葫芦按5:1–20:1的质量比混合，于110–160℃下预处理木质纤维素原料0.5–4h，将反应混合物过滤，纤维素残渣用去离子水洗涤三次，并于烘箱中烘干至恒重；将预处理后的纤维素残渣按1:10的比例加入到pH 4.8缓冲液中，并按30–70FPU/g生物量添加纤维素酶用于纤维素残渣的水解糖化，在50℃水解得到水葫芦的水解糖化液。

生物质能源具有来源广、成本低、污染小、再生周期短等优点，在如今全球范围愈发重视能源的清洁与可持续的背景下，是一种取代石化资源的理想原料。在这其中，木质纤维生物质是地球上含量最丰厚的可再生资源，可转化为能源、化学品和材料，开发木质纤维素原料有利于废弃物的高值化利用和缓解目前面临的环境污染、资源短缺等问题。在我国，水葫芦作为一种外来入侵物种，在长江流域等迅速生长繁殖。破坏当地生态系统的同时，所造成的人力、物力、财力的损失已是不可忽略。虽然水葫芦秸秆有着作为木质纤维素原料的潜力，但目前主要以打捞治理为主，针对其资源化利用并不多见。因此，将这一种入侵物种，变废为宝，开发其经济价值具有一定的现实意义。

由于木质纤维素高度致密的晶体结构以及木质素的阻碍作用导致酶水解速率和糖化率降低。因此，高效的预处理工艺成为木质纤维素原料开发利用的关键技术。目前，预处理方法大致可分为物理法、化学法、物理-化学法和生物法，但总体上存在能耗和成本高，污染严重等问题。因此，设计开发绿色的纤维素原料预处理工艺，实现预处理过程的低能耗、低污染、低排放，且高效经济地进行生物转化是至关重要的。

低共熔溶剂(DES)作为一种环境友好的新型溶剂，具有优异的溶解能力和可设计性，可高效地去除木质纤维素原料中的木质素，并且保留大部分的纤维素。此外，低共熔溶剂制备简单、无毒性和可循环使用等优点，近年来在木质纤维素的生物炼制方面应用广泛。然而，在实际应用中，为了获得更高的糖化率，通常需要与其他试剂进行分步组合预处理(Xing,W.R.,***,2018,333:712–720；Ho,M.C.,***,2019,26(16):8557–8573.)，这无疑增添了洗涤步骤，导致废水量的增加。

江南大学（Jiangnan University），坐落于无锡市，是中华人民共和国教育部直属高校，国家“双一流”建设高校， “211工程”、“985工程优势学科创新平台”重点建设高校，入选国家“111计划”、卓越农林人才教育培养计划、卓越工程师教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家级新工科研究与实践项目，是高水平行业特色大学优质资源共享联盟成员、“一带一路”高校食品教育科技联盟成员、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家大学生文化素质教育基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地。

本发明还要求保护所述方法在植物综合利用方面的应用。

在一种实施方式中，所述应用包括但不限于生产糖、乙醇或其下游产品。

在一种实施方式中，所述应用是将含木质纤维素的原料水解产糖，再发酵生产乙醇。

有益效果：本发明制备了一种新的DES([ChCl-EG]/FeCl3)，并与H2O2组合以模拟芬顿试剂(Fe3+/H2O2)，实现了DES-Fenton一锅连续预处理木质纤维素原料的工艺，该方法能够有效去除98.7％半纤维素和63.5％木质素，增强木质纤维素原料的高效酶解糖化，所得葡萄糖浓度为未处理的20倍，成本低廉，过程经济环保。

科技成果只有通过实施开发应用，使其转化为生产力，才能取得经济效益和社会效益。成果方目标是将科技成果转化为现实生产力，期待有意愿的企业或合作单位进行合作推广或者进行产品生产。考虑合作转化、许可+合作等转化方式与企业、科学技术研究开发机构和其他组织建立合作关系。