近期，我校生物工程学院孙付保教授团队在木质纤维素高值化利用研究方面取得重要进展，研究成果“Polyethylene glycol-driven lignin-first biorefinery: A pathway for efficient conversion of lignocellulose to ethanol, furfural, and lignin-derived solid electrolytes”正式发表于《Chemical Engineering Journal》（一区，Top，影响因子：13.2）。
近年来，随着全球气候变化日益严峻，能源结构向可再生、低碳化转型已成为国际共识。在此背景下，生物质因其储量丰富、来源广泛、可再生性强，被认为是最具潜力的可再生碳源之一。据统计，我国每年可利用的农林剩余物高达20亿吨，这为构建绿色低碳能源体系提供了充足的原料基础。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素三大组分构成，其复杂且致密的多相结构导致其天然难降解特性。因此，如何有效打破木质纤维素结构，实现纤维素、半纤维素及木质素的高效分离与协同利用，已成为推动生物质原料绿色生物加工制造的技术关键。
传统生物炼制多聚焦于综纤维素水解产糖，而忽视了木质素的活性调控与高值利用，这不仅增加了水解酶投入和工艺成本，还限制了木质素在功能材料或化学品方面的增值利用。针对这些痛点，江南大学孙付保教授团队提出了基于聚乙二醇（PEG）辅助的“木质素优先”新型生物炼制策略。该策略在AlCl3/1,4-丁二醇预处理体系中引入PEG，通过预处理过程中原位修饰木质素而显著提高溶出木质素的化学反应活性，同时也减缓了底物中残留木质素的纤维素酶无效吸附。
研究表明，该体系在温和条件（130 °C，45 min）下便可实现木质纤维素的高效分离：纤维素保留率高达91.1%，半纤维素溶出率86.0%，木质素去除率达到80.2%。预处理后纤维质底物在低酶量（8 FPU/g）条件下可实现近90%的葡萄糖转化率。底物中残留木质素在预处理过程中与PEG发生醚化接枝反应，在显著提高其β-O-4键含量同时降低了酚羟基含量，从而增强了木质素部分水溶性，减弱了纤维素酶无效吸附。预处理体系中AlCl3的Lewis酸活性促使半纤维素直接脱水生成糠醛（产率可达50%以上），这为半纤维素的高值转化提供了新路径。值得关注的是，溶出木质素通过预处理阶段的PEG原位修饰而柔韧性更佳，锂离子传导性能显著提高，基于其制备的复合聚合物电解质离子电导率比未改性木质素提高70%以上，在固态锂电池等能源器件加工制备方面展现出良好的应用潜力。
江南大学2021级博士生宋国杰为该论文第一作者，Meysam Madadi副研究员为该论文通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金（22278189；22478154）和中央高校基础研究基金（江南大学，JUSRP202501024）等资助。近年来，我校生物工程学院孙付保教授团队在木质纤维原料的绿色生物加工制造方面取得明显进展，相关成果陆续发表在Chemical Engineering Journal (2025, 507: 160332; 2024, 481: 148713)、Journal of Colloid and Interface Science (2025, 687: 786-800)、Bioresource Technology (2025, 430: 132594)、Energy Conversion and Management (2024, 319: 118896)等本领域权威期刊。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.163530
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