CN101285106B - 一种高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法，该方法包括：向经过物理粉碎的木质纤维素类生物质中加入磷酸进行酸水解；随后添加有机溶剂萃取木质素，经分层分相后，在减压蒸馏回收有机溶剂的同时提取出木质素；通过中和、过滤、酸化等步骤可回收磷酸，同时得到的半纤维素水解糖液；将剩余的纤维素进行酶解制备纤维素水解糖液。本发明不但可将木质素、半纤维素与纤维素分离，而且经过磷酸水解后的纤维素结晶度显著降低，酶解效率显著提高，制备的水解糖液不含发酵抑制物。该法处理条件温和，工艺简单，副反应少，磷酸与有机溶剂均可回收循环使用，环境友好，具有广泛的社会和经济效益。

Description

一种高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种高效水解木质纤维素类生物质的方法，可同时获得纤维素水解液、半纤维素水解液和木质素。

背景技术

木质纤维素类生物质包括农业生产的废弃物和剩余物(如农作物秸秆、谷壳、玉米芯、麸皮、蔗渣等)、林木(软木和硬木)及林业加工废弃物、草类等，是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。木质纤维素原料主要有机成分包括纤维素、半纤维素和木质素三部分，其中纤维素主要由葡萄糖分子以β-1，4糖苷键连接而成的复杂的高分子物质，经水解可生成葡萄糖；半纤维素是由聚戊糖、聚己糖及聚糖醛酸组成，经水解可生成木糖、***糖、半乳糖等；木质素是由苯基丙烷单元所组成的天然高分子化合物，可用于制备生物可降解材料，也可作为燃料。随着全球化石资源的逐渐匮乏，生物炼制成为重要发展方向，但是目前大宗生物炼制产品例如乙醇、有机酸、氨基酸、抗生素等直接以粮食淀粉经液化、糖化处理后作为发酵原料。随着生物炼制生产规模的不断扩大，对粮食的需求迅速增加，而全球粮食供应已逐渐紧张，不利于生物炼制产业的发展。我国每年形成的农业废弃物高达7亿吨，其中绝大部分被废弃或焚烧，若能把大量的农业木质纤维素原料及工业纤维废料中的纤维素、半纤维素经济有效地水解成还原糖，用于大宗生物炼制产品的生产，将有利于改善目前资源紧张、环境恶化的状况，对我国建立循环经济，实现可持续发展具有重要的经济和社会意义。

目前木质纤维素水解成还原糖可分为酸水解和酶水解两类方法。木质纤维素原料中半纤维素作为分子黏合剂结合在纤维素和木质素之间；而木质素具有的网状结构，作为支撑骨架包围并加固着纤维素和半纤维素，不利于纤维素的水解；同时半纤维素、木质素及其衍生物对纤维素酶的活性也具有明显的抑制作用；而纤维素的结晶结构显示出刚性和高度水不溶性严重阻碍纤维素的降解。因此在利用木质纤维素的过程中，必须改变天然纤维素的结构，破坏纤维素—木质素—半纤维素之间的连接，除去木质素和半纤维素，降低纤维素的结晶度，增加原料的疏松性。其中破坏纤维素的结晶结构，使纤维素结构松散，是提高水解效率的关键。

目前专利报道的木质纤维素酸水解工艺分为浓酸水解、稀酸水解及有机酸水解法。(1)浓酸水解，一般采用浓硫酸与浓盐酸，在较低的温度下进行(如美国专利US5562777)，可破坏木质素、半纤维素与纤维素的结合层，水解纤维素与半纤维素，糖产率高，副产的发酵抑制物较少，此外中国专利01113751.7采用8～20％的浓硫酸长时间浸泡原料(10～18小时)再进行高温水解可专一地降解半纤维素。但浓硫酸、浓盐酸的腐蚀性强，对设备材质要求很高，而且严重毒害环境，分离回收和再浓缩则大大增加了工艺的复杂性与成本。(2)稀酸水解法，一般采用稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸(如中国专利200710029054.0、02145150.8)，需要在高温下(100-220℃)进行长时间水解，稀酸水解往往只作用于半纤维素，不能水解纤维素，也不能脱除木质素，水解糖产率一般低于50％，并伴有单糖的降解，副产物多，对发酵有害，需要采用多种脱毒方法，工艺复杂。(3)有机酸水解，一般采用低沸点的有机强酸如三氟乙酸、三氟甲磺酸(如中国专利200710037882.9)，可降解半纤维素为低聚糖及单糖，并通过蒸馏回收有机强酸，但水解时间较长(1-12小时)，含氟有机强酸毒性大，三氟乙酸、三氟甲磺酸残留对发酵危害大。

酶水解是利用纤维素酶高效水解木质纤维素，生成单糖。酶水解工艺的优点在于：可在常温下反应，水解副产物少，糖化得率高，不产生有害发酵物质。但必须通过预处理使纤维素与木质素、半纤维素分离，将结晶态纤维素内部氢键打开，成为无定型纤维素，才能提高纤维素酶的催化效率。目前专利报道的预处理手段包括以下方法：(1)蒸汽爆裂法，用高压饱和蒸汽(如美国专利US4070232)处理生物质原料，然后突然减压，使原料爆裂降解，引起半纤维素降解，使纤维素溶解性增加，但该法木质素溶出较少，涉及高压装备，投资成本较高。(2)稀酸预处理法，稀酸可直接水解半纤维素使得原料变得多孔，有利于增大纤维素与纤维素酶的接触面积，但由于包裹纤维素的木质素在稀酸处理过程中未能有效脱除，使得基质结构仍然紧密，酶解效率依然不高，预处理过程中仍有大量抑制性副产物产生，需要采用多种脱毒方法，工艺复杂。(4)碱预处理法，根据木质素能够溶解于碱性溶液(如氢氧化钠、氨水溶液)的特点，利用OH^-削弱纤维素和半纤维素之间的氢键及皂化半纤维素和木质素分子之间的酯键，导致纤维素聚合度降低，结晶度下降，破坏其中木质素的结构(如中国专利200710175743.2)，但碱处理过程中需要长时间高温蒸煮，糖损失较多，碱不能回收，同时还存在中和、洗涤等问题。(5)有机溶剂法，利用木质素易溶于有机溶剂，在采用其它方法破坏了木质素和半纤维素与纤维素的结合层后，使用有机溶剂萃取木质素，并通过蒸馏回收有机溶剂，常用的有机溶剂包括乙醇、甲醇、丙酮、乙酸(如中国专利200710029054.0，200710037882.9)，但这些溶剂与水混溶，分相困难，溶剂回收率低，木质素纯度低，也有专利采用有机溶剂高温蒸煮萃取木质素(如中国专利200710175743.2)，时间长，温度高，能耗较高(100-200℃，0.5-6小时)。(6)其它预处理方法，如臭氧处理、氧化处理、生物处理等，但这些方法都因技术不成熟、成本过高或效率太低，缺乏竞争力。

由此可见，开发一种简单易行、环境友好的高效处理方法，将木质纤维素类生物质中的三种主要成分纤维素、半纤维素及木质素分离并加以利用，使用的各种反应剂及萃取剂可循环使用，降低生物质原料的处理成本，将有利于生物炼制产业的发展，具有重要的社会意义和巨大的经济效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效水解木质纤维素类生物质的方法，可同时获得纤维素水解糖液、半纤维素水解糖液和木质素。

为解决上述技术问题，本发明的思路是：通过磷酸水解，有效破坏木质素、半纤维素与纤维素的结合层，降低纤维素的结晶度，提高纤维素的水解效率，制备高质量的纤维素水解糖液，同时分离木质素、半纤维素水解糖液作为副产品，并实现磷酸与有机溶剂的回收与循环使用。通过本法制备的纤维素水解糖液可作为碳源用于发酵，木质素可用于制备材料，半纤维素水解糖液可用于提取木糖制备木糖醇，或作为碳源用于发酵。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1、将木质纤维素类生物质进行物理粉碎处理；

2、采用磷酸对木质纤维素类生物质进行水解；

3、向步骤2的反应体系中加入有机溶剂萃取；

4、步骤3的反应体系经固液分离后得纤维素固体，纤维素经酶水解，即得到纤维素水解糖液；步骤3的反应体系经固液分离后得到的清液部分经静置分层，有机相经蒸馏回收有机溶剂，即析出木质素，剩余的水相，将其中的磷酸回收，即得半纤维素水解糖液。

其中，所述的木质纤维素类生物质为玉米秸秆、玉米芯、稻草、麦草、甘蔗渣或锯木粉等农林业废弃物。

步骤1中，所述的物理粉碎处理为机械粉碎或研磨，将原料粉碎至10～150目。

步骤2中，磷酸的含量为50～90％，可由浓度为85～119％的磷酸配制，木质纤维素与磷酸的料液比为10～30％(w/v)(即木质纤维素与磷酸的料液比为10～30克/100毫升)，水解温度为30～70℃，水解时间为30～120分钟。用磷酸水解木质纤维素类生物质可彻底破坏木质素、半纤维素与纤维素的结合层，并显著降低纤维素的结晶度，同时将半纤维素水解为单糖，副反应少。

步骤3中，所述的有机溶剂为醇类、酮类或酯类化合物，优选乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯或甲酸乙酯等性质较为稳定、水溶解度小的酯类化合物，有机溶剂用量为5～30％(w/v)(即有机溶剂用量为5～30克/100毫升)，萃取温度为10～30℃，萃取时间5～60分钟，萃取过程要搅拌。萃取结束后，大部分木质素在有机溶剂相中，半纤维素水解糖在水相中，而纤维素既不溶于有机溶剂也不溶于水，遂以固相形式存在。

步骤4中，所述的固液分离方法为离心或过滤。固液分离后，可用有机溶剂反复洗涤固体部分1～4次，进一步提取出纤维素固体中残留的木质素，洗涤液与固液分离后得到的液体部分合并。

步骤4中，得到的固体纤维素，其结晶度显著降低，基本不含木质素、半纤维素等纤维素酶抑制物。酶水解前可采用热水洗涤纤维素固体，回收被纤维素吸附的糖及残留的磷酸，洗涤液与水油分离后的水相合并。纤维素的水解酶为纤维素酶(含内切β-1，4-葡聚糖酶、外切β-1，4-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶，也称为纤维二糖酶)，底物质量分数为5～30％(w/v)(即底物浓度为5～30克/100毫升)，纤维素酶添加量为1～5％(w/w)，酶水解温度为35～60℃，pH为4.0～6.0，水解时间为24～72小时。酶水解反应得到的纤维素水解糖液主要含葡萄糖，不含糠醛类、有机酸及酚类等发酵抑制物，可作为碳源用于发酵。

步骤4中，有机溶剂的回收采用减压蒸馏法回收有机溶剂，木质素逐渐沉淀析出，经过离心或过滤可获得木质素固体，干燥后用作化工原料或制备新材料。

步骤4中，回收磷酸的方法为，在水相中加入氢氧化钙或碳酸钙，形成磷酸钙沉淀同时实现对水解糖液的脱毒，经过滤将磷酸钙沉淀与半纤维素水解糖液分离，磷酸钙沉淀加入50～98％的浓硫酸进行酸化，经过滤分离可回收磷酸并获得副产品硫酸钙。得到的半纤维素水解糖液主要含木糖、***糖，不含糠醛、有机酸及酚类等抑制物，可用于提取木糖制备木糖醇或作为碳源用于发酵。得到的硫酸钙可作为制造建材的原料或直接作为化工原料。

步骤4中，回收的磷酸返回步骤2，回收的有机溶剂返回步骤3。

本发明的有益效果：本发明采用磷酸水解、有机溶剂萃取与酶水解相结合的方式处理木质纤维素类生物质，浓磷酸属于中强酸，不易挥发，不易分解，不属于氧化性酸，具有较好的水解能力，腐蚀性小，条件温和，水解副反应少，可有效破坏木质素、半纤维素与纤维素的结合层，将半纤维素水解为单糖，纤维素的结晶度显著降低；采用的酯类萃取剂在酸性环境中性质稳定，溶剂回收率高，萃取的木质素纯度高，可作为副产品；磷酸回收工艺简单，并可同时完成对半纤维素糖液的分离及脱毒处理，副产品硫酸钙可作为建筑材料；在此基础上可实现纤维素的高效酶解，纤维素水解率达80％以上；本法制备的各种水解糖液质量高，不含发酵抑制物，适于作为发酵碳源。本发明通过对木质纤维素类生物质的多级处理，不仅可以促进农林业废弃物的综合利用，减少环境污染，而且有利于降低原料成本，推动生物炼制产业的发展，促进可持续发展，具有广泛的经济和社会效益。

附图说明

图1为高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法流程图。

具体实施方式：

下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。以下实施例中的定量检测方法：木质素采用改进的Klason法，纤维素采用硝酸乙醇法，半纤维素采用间苯三酚重量法，糠醛、酚类、乙酸均采用HPLC法，磷酸含量采用GB-T 2091-2003容量法，总还原糖采用DNS比色法，纤维素结晶度由X射线衍射测定(Cu靶，自动单色器滤波，波长1.54056A，管压40kV，管流200mA，在10～50°进行扫描，Segal法计算)。

实施例1：

取干燥的玉米秸秆，经机械粉碎至40目，取5g玉米秸秆粉(纤维素含量24.7％，半纤维素20.1％，木质素15.6％)，加入85％磷酸，固液含量为12.5％(w/v)，反应液于50℃下恒温搅拌水解60分钟，降温至30℃，加入50mL乙酸丙酯(10％w/v)搅拌萃取10min，过滤，滤饼用乙酸丙酯(10％w/v)洗涤3次，将洗涤液与滤液合并，分层，减压蒸馏有机相回收萃取剂，乙酸丙酯回收率为92％，沉析出木质素固体，经离心干燥，得到木质素0.73g(纯度96％)，木质素去除率89.8％。

采用热水洗涤纤维素固体，将洗涤液与油水分离后的水相合并，向溶液中加入碳酸钙进行反应，将磷酸钙沉淀与半纤维素水解糖液过滤分离，分离的水解糖液中总还原糖含量为16g/L，合计0.8g，半纤维素水解得糖率为79.6％，未检测到糠醛、酚类、乙酸等抑制物。磷酸钙中加入98％硫酸酸化，回收磷酸含量为81％，磷酸回收率为94％。

分离后的纤维素结晶度由61％降至26％，底物质量分数为10％(w/v)，加入纤维素酶5％(w/w)，酶水解温度为50℃，pH4.8，水解48h。固液分离获得纤维素酶水解糖液，总还原糖含量为20g/L，合计1.07g，纤维素水解率为87％，未检测到发酵抑制物糠醛、酚类、乙酸。而相同条件下，未经处理的纤维素水解率仅为42％。

在相同预处理条件下如采用丙酮萃取，丙酮回收率仅为55％，木质素去除率67.7％，木质素纯度为83％，磷酸回收率为85％，纤维素结晶度仅降至41％，纤维素水解率为74％。

实施例2：

取干燥的玉米芯，经机械研磨粉碎至60目，取5g玉米芯粉(纤维素含量29.8％，半纤维素32.4％，木质素18.3％)，加入80％磷酸，固液含量为20％(w/v)，反应液于60℃下恒温搅拌水解30分钟，降温至20℃，加入乙酸乙酯(20％w/v)搅拌萃取30min，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤3次，合并滤液，分层，减压蒸馏有机相，乙酸乙酯回收率为95％。沉析出的木质素固体，经过滤干燥，得到木质素0.94g(纯度95％)，木质素去除率97.4％。

采用热水洗涤纤维素固体，将洗涤液与水油分离后的水相合并，向溶液中加入碳酸钙进行反应，将磷酸钙沉淀与半纤维素水解糖液过滤分离，分离的水解糖液中总还原糖含量为44g/L，合计1.45g，半纤维素水解得糖率为89.6％，未检测到糠醛、酚类、乙酸等抑制物。磷酸钙中加入98％硫酸酸化，回收磷酸含量为78％，磷酸回收率为96％。

分离后的纤维素结晶度由66％降至35％，底物质量分数为25％(w/v)，加入纤维素酶3％(w/w)，酶水解温度为45℃，pH5.0，水解24h。固液分离获得纤维素酶水解糖液，总还原糖含量为66g/L，合计1.32g，纤维素水解率为88.3％，未检测到发酵抑制物糠醛、酚类、乙酸。而相同条件下，未经处理的纤维素水解率仅为36％。

在相同预处理条件下如采用甲醇萃取，甲醇回收率仅为73％，木质素去除率87％，木质素纯度为90％，磷酸回收率为75％，纤维素结晶度仅降至54％，纤维素水解率为81％。

实施例3：

取干燥的甘蔗渣，经机械粉碎至20目，取5g甘蔗渣颗粒(纤维素含量38.2％，半纤维素22.5％，木质素19.8％)，加入50％磷酸，固液含量为25％(w/v)，反应液于40℃下恒温搅拌水解40分钟，降温至30℃，加入甲酸乙酯(30％w/v)搅拌萃取20分钟，过滤，滤饼用甲酸乙酯洗涤2次，合并滤液，分层，减压蒸馏有机相，甲酸乙酯回收率为85％。沉析出的木质素固体，经离心干燥，得到木质素1.02g(纯度93％)，木质素去除率96％。

采用热水洗涤纤维素固体，将洗涤液与水油分离后的水相合并，向溶液中加入氢氧化钙进行反应，将磷酸钙沉淀与半纤维素水解糖液过滤分离，分离的水解糖液中总还原糖含量为19g/L，合计0.74g，半纤维素水解得糖率为65.8％，未检测到糠醛、酚类、乙酸等抑制物。磷酸钙中加入98％硫酸酸化，回收磷酸含量为80％，磷酸回收率为92％。

分离后的纤维素结晶度由67％降至46％，底物质量分数为20％(w/v)，加入纤维素酶2％(w/w)，酶水解温度为40℃，pH4.5，水解42h。固液分离获得纤维素酶水解糖液，总还原糖含量为60.5g/L，合计1.57g，纤维素水解率为82.2％，未检测到发酵抑制物糠醛、酚类、乙酸。而相同酶水解条件下，未经处理的甘蔗渣纤维素水解率仅为39％。

在相同预处理条件下如采用乙醇萃取，乙醇回收率仅为75％，木质素去除率82％，木质素纯度为69％，磷酸回收率为85％，纤维素结晶度降至51％，纤维素水解率为69％。

实施例4：

取干燥的稻草，经机械粉碎至80目，取5g稻草粉末(纤维素含量33.5％，半纤维素23.0％，木质素11.6％)，加入75％磷酸，固液含量为10％(w/v)，反应液于30℃下恒温搅拌水解120分钟，加入乙酸乙酯(25％w/v)搅拌萃取40分钟，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤2次，合并滤液，分层，减压蒸馏有机相，乙酸乙酯回收率为93％。剩余的溶液中逐渐沉析出的木质素固体，经过滤干燥，得到木质素0.5g(纯度97％)，木质素去除率84％。

采用热水洗涤纤维素固体，将洗涤液与水油分离后的水相合并，向溶液中加入碳酸钙进行反应，将磷酸钙沉淀与半纤维素水解糖液过滤分离，分离的水解糖液中总还原糖含量为14.3g/L，合计0.86g，半纤维素水解得糖率为74.8％，未检测到糠醛、酚类、乙酸等抑制物。磷酸钙中加入98％硫酸酸化，回收磷酸含量为78％，磷酸回收率为90％。

分离后的纤维素结晶度由60％降至37％，底物质量分数为5％(w/v)，加入纤维素酶1％(w/w)，酶水解温度为50℃，pH4.8，水解36h。固液分离获得纤维素酶水解糖液，总还原糖含量为16g/L，合计1.60g，纤维素水解率为95.5％，未检测到发酵抑制物酚类、乙酸，糠醛。而相同酶水解条件下，未经处理的稻草纤维素水解率仅为37％。

实施例5：

取干燥的麦草，经机械粉碎至10目，取5g麦草颗粒(纤维素含量37.0％，半纤维素25.0％，木质素23.1％)，加入85％磷酸，固液含量为30％(w/v)，反应液于70℃下恒温搅拌水解30分钟，降温至20℃，加入乙酸丁酯(15％w/v)搅拌萃取15分钟，离心分层，用乙酸丁酯洗涤固体残渣3次，滤液与有机相合并，减压蒸馏回收有机溶剂，乙酸丁酯回收率为97％。沉析出的木质素固体，经离心干燥，得到木质素1.14g(纯度93％)，木质素去除率94％。

采用热水洗涤纤维素固体，回收被纤维素吸附的糖及残留的磷酸，将洗涤液与分离有机相后的料液合并，向溶液中加入氢氧化钙进行反应，将磷酸钙沉淀与半纤维素水解糖液过滤分离，分离的水解糖液中总还原糖含量为37.9g/L，合计1.138g，半纤维素水解得糖率为91.0％，未检测到糠醛、酚类、乙酸等抑制物。磷酸钙中加入90％硫酸酸化，回收磷酸含量为79％，磷酸回收率为88％。

分离后的纤维素结晶度由62％降至40％，底物质量分数为10％(w/v)，加入纤维素酶4％(w/w)，酶水解温度为50℃，pH5.5，水解32h。固液分离获得纤维素酶水解糖液，总还原糖含量为30.2g/L，合计1.49g，纤维素水解率为80.3％，未检测到发酵抑制物糠醛、酚类，乙酸。而相同酶水解条件下，未经处理的麦草纤维素水解率仅为35％。

实施例6：

取干燥的锯木粉，经机械粉碎至150目，取5g锯木粉(纤维素含量44.2％，半纤维素10.3％，木质素26.0％)，加入90％磷酸，固液含量为10％(w/v)，反应液于70℃下恒温搅拌水解30分钟，降温至10℃，加入乙酸乙酯(30％w/v)搅拌萃取60分钟，离心分层，用乙酸乙酯洗涤固体残渣4次，滤液与有机相合并，减压蒸馏回收有机溶剂，乙酸乙酯回收率为97％。沉析出的木质素固体，经离心干燥，得到木质素1.34g(纯度89％)，木质素去除率92％。

采用热水洗涤纤维素固体，回收被纤维素吸附的糖及残留的磷酸，将洗涤液与水油分离后的水相合并，向溶液中加入氢氧化钙进行反应，将磷酸钙沉淀与半纤维素水解糖液过滤分离，分离的水解糖液中总还原糖含量为18.5g/L，合计0.51g，半纤维素水解得糖率为99.0％，未检测到糠醛、酚类、乙酸等抑制物。磷酸钙中加入50％硫酸酸化，回收磷酸含量为85％，磷酸回收率为89％。

分离后的纤维素结晶度由69％降至37％，底物质量分数为10％(w/v)，加入纤维素酶4％(w/w)，酶水解温度为50℃，pH4.8，水解72h。固液分离获得纤维素酶水解糖液，总还原糖含量为35.5g/L，合计2.05g，纤维素水解率为93.0％，未检测到发酵抑制物糠醛、酚类，乙酸。而相同酶水解条件下，未经处理的锯木粉纤维素水解率仅为45％。

实施例7：

采用与实施例2相同的原料、预处理及酶解条件，但采用磷酸与乙酸乙酯均来自分离过程中的回收品，玉米芯处理结果为：木质素去除率95.3％，半纤维素水解得糖率为91.4％，纤维素水解率为87.0％，水解糖液中均未检测到抑制物，与采用新鲜磷酸与乙酸乙酯处理的效果无显著差异。

Claims (7)

1.一种高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)将木质纤维素类生物质进行物理粉碎处理；

(2)采用磷酸对木质纤维素类生物质进行水解；

(3)向步骤(2)的反应体系中加入有机溶剂萃取；

(4)步骤(3)的反应体系经固液分离后得纤维素固体，纤维素经酶水解，即得到纤维素水解糖液；步骤(3)的反应体系经固液分离后得到的清液部分经静置分层，有机相经蒸馏回收有机溶剂，即析出木质素，剩余的水相，将其中的磷酸回收，即得半纤维素水解糖液；

步骤(2)中，磷酸的含量为50～90％，木质纤维素与磷酸的料液比为10～30％(w/v)，水解温度为30～70℃，水解时间为30～120分钟；

步骤(3)中，所述的有机溶剂为酯类化合物，有机溶剂用量为5～30％(w/v)，萃取温度为10～30℃，萃取时间5～60分钟，萃取过程要搅拌；

步骤(4)中，纤维素的水解酶为纤维素酶，底物质量分数为5～30％(w/v)，纤维素酶添加量为1～5％(w/w)，酶水解温度为35～60℃，pH为4.0～6.0，水解时间为24～72小时。

2.根据权利要求1所述的高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法，其特征在于所述的木质纤维素类生物质为玉米秸秆、玉米芯、稻草、麦草、甘蔗渣或锯木粉。

3.根据权利要求1所述的高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法，其特征在于步骤(1)中所述的物理粉碎处理为机械粉碎或研磨，将原料粉碎至10～150目。

4.根据权利要求1所述的高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法，其特征在于步骤(3)中所述的有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯或甲酸乙酯。

5.根据权利要求1所述的高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法，其特征在于步骤(4)中，所述的固液分离方法为离心或过滤。

6.根据权利要求1所述的高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法，其特征在于步骤(4)中，回收磷酸的方法为，在水相中加入氢氧化钙或碳酸钙，形成磷酸钙沉淀，经过滤将磷酸钙沉淀与半纤维素水解糖液分离，磷酸钙沉淀加入50～98％的浓硫酸进行酸化，经过滤分离回收磷酸并获得副产品硫酸钙。

7.根据权利要求1所述的高效水解木质纤维素类生物质同时制备多组分糖液及木质素的方法，其特征在于步骤(4)中，回收的磷酸返回步骤(2)，回收的有机溶剂返回步骤(3)。

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