琥珀酸作为最重要的工业平台化合物之一，在可降解材料、医药及食品等领域具有重要的应用价值。利用丰富、可再生的农林加工废弃木质纤维素作为琥珀酸生产原料，不仅有助于减轻废弃物处置及利用化石原料合成琥珀酸过程中的污染，还能促进农民增收和工农业生产过程的减碳。在木质纤维素生物炼制过程中，如何从原料中获得高浓度可发酵糖并实现高效转化是当前面临的主要挑战。
基于木质纤维素原料清洁生产琥珀酸工艺。中国农业科学院麻类研究所供图
为了减少木质纤维素预处理过程的环境污染，科研人员采用水热预处理技术降低木质纤维素原料抵抗酶解的结构壁垒，通过探究影响预处理效果的关键工艺参数并进行优化，显著提高了木质纤维素底物的可降解性。借助酶解体系复配及分批补料等策略构建木质纤维素预处理残渣免洗、免干燥的高效糖平台，不仅获得了高浓度可发酵糖，还大幅降低了预处理过程中的水耗、能耗和废液排放。在充分评估水热预处理废液对琥珀酸发酵效率影响的基础上，构建了预处理液部分回补的琥珀酸发酵工艺，在充分利用废液中戊糖的同时还可有效降低琥珀酸生物炼制过程中的废液排放。
该研究得到了中国农业科学院科技创新工程和国家麻类产业技术体系等项目的支持。