木質(zhì)纖維素作為豐富的可再生資源，其高效轉(zhuǎn)化利用意義重大。然而，預(yù)處理過程中不可避免的干燥環(huán)節(jié)會引發(fā)纖維素“角質(zhì)化”（分子間氫鍵重構(gòu)），顯著降低其可及性（即反應(yīng)活性），成為制約高效轉(zhuǎn)化的瓶頸。盡管已知木質(zhì)素和半纖維素可能抑制纖維素結(jié)晶，但二者在干燥過程中如何具體影響纖維素可及性下降，尚缺乏系統(tǒng)認知。

為此，中國科學(xué)院成都生物研究所李東研究員團隊的敖天杰博士與加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)Jack Saddler院士團隊合作，取得重要進展。研究以玉米秸稈為原料，通過多種預(yù)處理手段制備了富含全纖維素、纖維素-木質(zhì)素、纖維素-半纖維素的模型底物。研究系統(tǒng)地比較了冷凍干燥、空氣干燥和烘箱干燥三種方式對纖維素的影響，結(jié)合Simons染色、氮氣吸附分析和酶解實驗，深入探究了半纖維素與木質(zhì)素的作用機制。研究發(fā)現(xiàn)：冷凍干燥能有效保留纖維素結(jié)構(gòu)，減輕角質(zhì)化；而烘箱干燥和空氣干燥則導(dǎo)致纖維素可及性顯著下降。半纖維素與木質(zhì)素能有效抑制纖維素在干燥過程中的過度結(jié)晶，顯著提升干燥后纖維素的可及性。尤其在低酶負荷下，保留半纖維素對緩解干燥負面影響、維持酶解效率尤為關(guān)鍵。此外，纖維素聚合度降低會加劇干燥導(dǎo)致的酶解產(chǎn)率下降。該研究首次系統(tǒng)闡明了半纖維素和木質(zhì)素在干燥過程中通過抑制角質(zhì)化，對維持纖維素可及性和后續(xù)酶解效率具有關(guān)鍵保護作用。這一發(fā)現(xiàn)為生物質(zhì)預(yù)處理工藝（如制漿造紙、生物燃料生產(chǎn)）提供了重要科學(xué)依據(jù)：在需要干燥的環(huán)節(jié)，適當(dāng)保留半纖維素和木質(zhì)素，有助于平衡組分與可及性，從而顯著優(yōu)化后續(xù)轉(zhuǎn)化效率，降低工業(yè)酶用量和成本。

相關(guān)研究成果以“Influence of hemicellulose and lignin on the effect of drying of cellulose and the subsequent enzymatic hydrolysis”為題，發(fā)表于國際權(quán)威期刊Green Chemistry。論文第一作者為敖天杰博士。合作作者包括成都生物所李東研究員和羅倚坪青年副研究員、上海交通大學(xué)劉晨光教授、不列顛哥倫比亞大學(xué)Jie Wu教授、Scott Renneckar教授和Jack Saddler教授等。

該研究得到中國國家自然科學(xué)基金（32301538）和約翰·坦普爾頓基金的聯(lián)合資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D5GC02029H