[發明專利]離子聚合物及其在生物質處理中的用途

有效

• 申請號: 201880074358.5
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN111356711B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: S·斯安克維奇;G·薩沃格利迪斯;P·J·戴森;Z·費
• 申請（專利權）人: 埃姆比昂技術公司
• 主分類號: C08F226/06
• 分類號: C08F226/06
• 代理公司: 北京匯知杰知識產權代理有限公司 11587
• 代理人: 楊巍;柴春玲

本發明提供了由陰離子和包含陽離子的聚合物主鏈組成的離子聚合物(IP)。本發明還提供了摻入膜中或附著于固體載體上的離子聚合物，以及該離子聚合物在生物質處理中的用途。

技術領域

本發明提供了由陰離子和包含陽離子的聚合物主鏈組成的離子聚合物(IP)。本發明還提供了摻入膜中或附著于固體載體上的離子聚合物，以及該離子聚合物在生物質處理中的用途。

背景技術

木質纖維素生物質(或簡稱生物質)主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，根據生物質的類型，它們是交聯的、被捕獲的(trapped)、或甚至是彼此非共價連接的、或彼此通過酸性殘基共價連接的?；瘜W鍵的選擇性斷裂導致形成不同類型的多糖和/或寡糖，例如，具有可變聚合度的β-葡聚糖、果聚糖、木聚糖、阿拉伯木聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖、或其組合。

被宿主微生物選擇性地利用以賦予健康益處的多酚和碳水化合物，包括一些多糖和寡糖，被稱為益生元(Glenn R.Gibson,Nature Reviews GastroenterologyHepatologyvolume 14,pages 491-502(2017))。目前大多數用作益生元的寡糖是由天然來源水解產生的，其是通過對多糖及其組合進行水熱水解、酶水解、或酸/堿水解而獲得。

通過水熱水解提取寡糖通常需要從原料中釋放多糖，然后解聚，但是通常使用高溫(190℃)，并且會形成糖脫水的副產物?；瘜W溶劑方法的主要缺點是寡聚物的水解是不可持續的，并且需要通過大量滲析或超濾來除去化學品，花費昂貴。另外，由于細胞壁聚合物結構的不受控制的裂解，觀察到副產物的形成。

可以更加有針對性地進行酶水解，以避免其他兩個方法中的一些副產物的形成，但是該方法的效率低得多，反應時間長，需要進行額外的預處理和后處理，并且產率和生產率較低。所使用的酶純度也是一個問題，其伴隨著所觀察到的導致副產物形成的背景活性。最后，由于所有這些缺點，用于益生元生產過程的酶水解通常比傳統的水和酸/堿水解更昂貴。

作為常規無機酸水解的替代方法，還存在其他幾種方法，例如使用固體酸催化劑，由于簡化了下游處理，因此被認為對環境更加友好。例如，磺酸(-SO₃H)官能化的固體催化劑對纖維素水解顯示出高效的催化性能，并且根據載體的形態表現出不同的催化作用。

作為進一步的選擇，離子液體(IL)已用于生物質的處理中。研究證明了在纖維素的水解中使用離子液體的益處。由于纖維素中糖苷鍵的可接近性，纖維素的溶解能夠增加反應速率。另一份報告再次建議了IL用作纖維素的溶劑的用途，但與固體酸催化劑一起用于纖維素的水解。盡管該體系證實了將纖維素轉化為單糖的能力，但由于混合效率低導致多相催化的產率較低。US2010/0319862A1(The Board of Trustees of the Universityof Alabama)公開了一種涉及包含離子液體(IL)和分餾聚合物(例如聚亞烷基二醇)的多相(例如，雙相)組合物在基本上不含水的情況下用于處理生物質的方法。

最近，含有酸性單元的IL在選擇性解構生物質以及成分的同時催化轉化方面顯示出高性能。例如，US8,575,374B1(DeLong等人)公開了涉及將生物質溶解在包含離子液體溶劑和作為解聚催化劑的離子液體催化劑的均一溶液中的解聚方法。通過加熱和攪拌離子液體溶劑和離子液體催化劑的溶液來促進解聚反應速率。然而，在用固體酸和/或IL水解期間的主要缺點是浸出和/或分離困難，這限制了它們的應用。