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多位受氢体低共熔剂解离厨余生物质糖类凝聚结构及超声协同机制

批准号:
32072174
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
周存山
依托单位:
学科分类:
食品生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周存山

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
低共熔剂制备简单、价廉、溶解性优良等优势为生物质糖类资源化绿色利用提供了崭新的溶剂平台。最近我们发现,常规氯化胆碱类二元低共熔剂缺乏有效的活性氢质子和酸位点数,且粘度高,导致其无法有效解离生物质糖类凝聚结构及作用效率低。本申请项目利用Lewis酸性和多位点数的特性,以及超声仿真破坏钢筋混凝土式结构的冲击作用,构建多位受氢体低共熔剂及超声协同技术。然而,该新型溶剂如何解离生物质凝聚结构、超声协同的量化机制等尚不清楚。为此,项目采用设计、计算、模拟和验证紧密结合,设计高氧化态(≥+3)金属卤化物的Lewis酸解救被“封堵”的Cl-活性位点和融合声学监测的策略,计算低共熔剂形成与模拟解离过程,用于厨余生物质糖类解离与酶解验证,建立多维的细胞壁结构和组分分布及动态溶解模型,阐释该体系的解离机理及超声协同机制,这些对丰富厨余生物质糖类绿色资源化利用的理论与技术具有重要意义。
英文摘要
Deep eutectic solvents have become more promising as new green solvents for resource green utilization of biomass carbohydrate because of their simple preparation, low cost and better solubility. Recently, we found that conventional binary choline chloride deep eutectic solvents lack effective active hydrogen protons and sites, and the viscosity is also high, which makes them unable to effectively cleavage the biomass carbohydrate complexes and low efficiency. This project utilizes Lewis acidity and multi-sites characteristics and simulate the impact force of destroying reinforced concrete structures, and proposes the technology of multimode ultrasound combined with multiple hydrogen bond acceptor deep eutectic solvents. However, it is not clear how the new solvent can cleavage the biomass carbohydrate complexes and the quantitative mechanism of synergy of ultrasound. Therefore, we use design, calculate, simulate and verify methods. Firstly, the strategy of high oxidized (>+3) metal halide Lewis acid to rescue the "trapped" Cl-active sites and acoustic monitoring were designed, then the formation of the deep eutectic solvents and the cleavage of biomass carbohydrate complexes were calculated and simulated, and last the cleavage and enzymolysis of kitchen food waste biomass carbohydrate complexes were verified. The establishment of multi-dimensional cell wall structure, component distribution and dynamic dissolution model to explain the formation mechanism of biomass cell wall resistance, and clarify mechanism of the formation of cell wall resistance and cleavage of biomass carbohydrate complexes by synergy of ultrasound and multiple hydrogen bond acceptor deep eutectic solvents, which is of great significance to the theory and technology of resource green utilization of kitchen food waste biomass carbohydrate complexes.
项目利用低共熔剂融合声谱监测技术,探索超声促进低共熔剂绿色高效解离生物质糖类凝聚结构的溶剂效应和声学机制,认识解离过程和产物的复杂性,突破解离行为与转化效率。针对多位受氢体低共熔剂解离生物质糖类凝聚结构及超声协同过程中所涉及的关键科学问题,基于量化计算揭示了多位受氢体低共熔剂的离子对、分子几何构型、电子结构、氢键类型及强度、氢键酸性及受体能力等形成规律,明晰了低共熔剂的形成和解离生物质糖类凝聚结构的行为和过程。建立了多维的细胞壁结构和组分分布及动态溶解模型,阐明增强的低共熔剂多位受氢体和多模式超声场协同脱除部分木质素或半纤维素,实现了酶对纤维素的可及性增强。增强的低共熔剂溶剂化能力,解决了低共熔剂粘度高引起预处理效率低的问题,融合声学监测技术,阐释该体系的解离机理及超声协同机制。项目研究发表SCI论文26篇,其中影响因子5.0以上或领域top期刊20篇以上。申请发明专利6件,已授权2件。培养研究生7名,其中博士2名,招收博士后1名。参加国内、国际学术交流大于12人/次。项目负责人获神农英才计划青年科技人才、江苏省333学术技术带头人、以第一完成人获安徽省科技进步二等奖等。
低共熔剂双水相多级串联体系构建及其精炼厨余木质素制备酚类研究
  • 批准号:
    22378175
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    周存山
  • 依托单位:
基于Hnts-ILs催化/sc-CO2萃取双效体系的食品加工糖类副产物绿色转化研究
  • 批准号:
    21676125
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    周存山
  • 依托单位:
磁酸性离子液[CnMIM]/YmX3m+1的合成、物性及其催化农林生物质糖类制备5-HMF研究
  • 批准号:
    31170672
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    周存山
  • 依托单位:
国内基金
海外基金