熱水預水解提取半纖維素及其還原糖的研究進展

許成功， 崔金龍， 陳志偉， 郭貴寶

(內蒙古科技大學 化學與化工學院， 內蒙古 包頭 014010)

面對全球日益嚴重的能源危機與資源短缺，生物質資源由于具有可再生性和環保性而越來越受到世界各國科研人員和政府的高度重視。同時，生物質材料是一類具有發展潛力的功能性材料,它可以替代傳統材料，減少對化石資源的依賴和環境污染等問題。在制備生物質化學品過程中可以分級有效利用纖維素、半纖維素和木質素，進而生產增值產品，故此，高效提取生物質半纖維素的研究也愈發成熟[1-2]。半纖維素的用途主要是包裝食品薄膜、涂層以及生物醫學應用，其透氧性可與直鏈淀粉和支鏈淀粉等其他生物聚合物膜相當[3]。半纖維素是木材原料中第二大糖類組分，與纖維素不同，不同類型植物中的半纖維素結構和含量有明顯不同[4]。半纖維素進行熱解處理后以小分子酸類、酮類和醛類等為主要產物[5]，因此，半纖維素可以更好地分級利用。然而，在實際化工生產過程中生物質半纖維素并不能得到有效利用，例如，在化學法制漿過程中，半纖維素大部分溶于蒸煮廢液后進行燃燒，并不能得到有效利用。結合生物質精煉的理念[6]，可以在植物纖維原料蒸煮之前進行預水解，提取部分半纖維素。抽提出的半纖維素經分離，既可以在造紙、制藥、食品包裝、保健食品開發利用以及生物質能源轉化方面得到綜合利用，又可以為制漿造紙帶來高附加值，并且可以結合現代技術，研究和應用新型半纖維素基智能水凝膠[7]和具有匹配特性的半纖維素基新糖結合體[8]。在植物細胞壁中半纖維素與木質素以化學鍵相連，與纖維素以非化學鍵緊密結合，因此，將其從植物細胞壁中完整地分離出來存在很大困難[9]。預處理技術可有效提高半纖維素的提取，對于傳統化學預處理技術，其能耗大、環境污染嚴重、設備要求復雜、半纖維素降解程度大；生物預處理技術雖然對環境無污染且成本較低，但其轉化率較低；熱水預處理技術不僅利用水作為反應試劑，對環境友好、操作成本低，而且優化反應條件所需參數后，可盡量保留生物大分子的結構并一定程度地破壞植物細胞壁的致密結構，可適性更強[10]。筆者將近十年來國內外在熱水預水解提取半纖維素領域取得的成果進行了綜述，以期提高熱水預處理提取半纖維素的效率。

1 熱水預水解過程中半纖維素的變化

熱水預水解生物質屬于物理化學法[11]，實質上是稀酸處理法的延伸[12]。一方面在高壓下，水仍可以維持液態，其介電常數隨溫度的升高而增大，在200 ℃左右時，純水的pH值接近5[13]；另一方面，水浴溫度較高時，含有乙酰基支鏈的戊聚糖脫乙酰基生成乙酸，使熱水呈弱酸性同時為半纖維素的分離提供催化劑[14]。在高溫高壓下，液態水可以穿透生物質的細胞壁，水合纖維素，進而有效提取細胞壁中的半纖維素。須使反應條件最優，否則，熱水可使生物質中的半縮醛鍵斷裂并生成酸，會導致半纖維素苷鍵的斷裂。綜上,在200 ℃以下的高溫熱水預水解過程中，水解液呈弱酸性，溶出的半纖維素主要以低聚糖形式存在。

2 熱水預水解提取半纖維素及其還原糖的研究現狀

2.1 國內研究現狀

國內在熱水預處理技術提取半纖維素的研究領域已經取得一定的成果，正逐步推廣，將此技術應用于化工生產、制漿造紙等行業。于建仁等[15]以桉木為原料，在溫度170 ℃，升溫時間40～60 min，保溫60 min的條件下進行熱水預處理，半纖維素提取率為33%，對預處理后的木片與原料木片在相同的工藝條件下進行了燒堿-蒽醌法制漿，結果表明：半纖維素預提取后所得漿料的黏度、卡伯值和粗漿得率降低，白度升高，其次，在適當條件的高溫熱水預處理，有利于后續蒸煮過程中木質素的脫除。在相同液比和保溫時間的條件下，隨著預處理溫度的升高，半纖維素中木糖提取率顯著增加[16]。徐紹華等[17]優化桉木高溫熱水預處理的工藝條件，其最佳預處理條件為溫度180 ℃、時間20 min、絕干木粉與水1∶20(g∶mL)，此條件下，預處理液中半纖維素木糖的轉化率達到81.93%，桉木木粉經最優條件預處理后，大部分半纖維素被水解為小分子還原糖，利于提取。李新平等[18]對馬尾松制人造纖維漿粕過程中的預水解工藝進行研究表明：在170 ℃下，隨著保溫時間的延長，半纖維素提取率升高。這主要是因為馬尾松半纖維素中含有一定量的含半乳糖基較多的聚半乳糖葡萄糖甘露糖，這是一種分子質量較低的水溶性聚糖，其水解生成的酸性物質促使半纖維素苷鍵的斷裂，隨著時間的延長，酸度不斷提高，使得更多的半纖維素溶出。李紅斌等[19]對預水解桉木片提取半纖維素的工藝進行優化，在最優條件下，半纖維素的提取率達到48.57%。劉軒等[20]設定溫度為150和160 ℃時，以4種不同的反應時間進行桉木片熱水預處理提取半纖維素及后續燒堿-蒽醌法和硫酸鹽法制漿的實驗，結果表明：改變熱水預處理條件參數，對提高半纖維素提取率有明顯的作用。

在粵西地區，田紅等[21]以稻草、玉米稈、玉米芯、荔枝枝條及龍眼枝為研究對象，對其熱水預水解特性曲線和機理采用TG-DSC分析，結果表明：試樣稻草、荔枝枝條及龍眼枝均出現一個明顯的DTG峰，而玉米稈的半纖維素熱解生成的活性中間產物再次以等值的熱解速率(即等DTG值)發生二次熱解，生成氣體析出，導致在其2個DTG峰之間出現1個近似水平平滑的肩狀峰。玉米稈和玉米芯熱解的質量變化所占比例、揮發分綜合釋放特性指數、活化能及頻率因子均隨熱解溫度區段的升高而逐漸增大，在其熱解中半纖維素也受到很大程度的影響，發生二次熱解，由此說明，熱解的溫度對產物的種類有明顯的影響。

劉長水等[22-23]以玉米秸稈為原料，將水熱法和堿液處理相結合，分別確定2種方法的最佳條件，結果表明水熱法最佳條件為提取溫度170 ℃、保溫時間30 min、玉米秸稈與水質量比1∶15，半纖維素的提取率為32.21%；堿法最佳條件為堿液體積分數10%、溫度75 ℃、固液比1∶20,半纖維素的實際得率為45.18%。將2種方法聯合應用，以水熱法最佳工藝處理秸稈后，以堿法處理剩余殘渣，兩步半纖維素的得率分別為32.21%和37.35%，最終半纖維素的總得率為69.56%。劉凱旋[24]為優化玉米秸稈半纖維素的提取，先用80 ℃水浸提2 h，再用60 ℃乙醇浸提4 h，然后利用體積分數10% NaOH溶液提取，半纖維素提取率為88.07%。于慶雪[25]對玉米芯中半纖維素的提取方法進行研究，確定玉米芯中半纖維素的熱水預處理法最佳提取工藝為最高加熱溫度170.04 ℃、保溫時間31.40 min、水與玉米芯質量比14.19∶1，在此條件下，實際半纖維素得率為50.03%。程合麗等[26]在160 ℃保溫210 min條件下，總木糖得率最高，質量分數達到70%。

馬浩等[27]探究麥草熱水預水解研究表明：在水解液中麥草與水質量比為1∶11.67、水解時間57.76 min 和水解溫度173.96 ℃的條件下，半纖維素木糖的生成量達到最高,為83.91 mg/g。梅凱[28]以水為介質對麥草進行蒸煮前的預水解處理，以最大限度地溶出麥草中的半纖維素，為提取半纖維素水解產物，減少蒸煮黑液碳水化合物含量創造條件。以松木為原料，熱水預水解對其中主要碳水化合物的影響實驗說明水解過程只有部分半纖維素被降解，大量半纖維素還將依賴后續蒸煮和漂白過程予以除去，半纖維素的提取效果較差[29]。

在熱水預處理過程中，楊木中的半纖維素能夠較好地溶出時，P因子(乙酸和醛類物質含量隨預水解時間的比值)較適宜的范圍為685～1 225，此時，半纖維素木糖溶出率可達51.8%。在預水解液中，木糖、酸溶木質素、乙酸、糠醛等含量隨P因子的增加而上升，低聚合度木聚糖含量隨P因子的增加變化有所不同，表現為先增加后降低。當P因子為717時，水解液中低聚合度木聚糖的量達最大值10.24 g/L，此時原料中總木糖溶出率為44.2%，且酸溶木質素、乙酸、糠醛等非糖類物質含量很低，這有利于后續功能性低聚木糖化學品的生產[30]。 張曾等[31]和遲聰聰等[32]利用熱水預水解法先提取桉木片中的半纖維素，然后進行硫酸鹽法蒸煮水解后的木片，研究桉木木片在不同溫度下的高溫預水解反應歷程、P因子與熱水預水解及后續硫酸鹽法制漿結果之間的關系和熱水預水解提取液中戊糖和糠醛等成分隨P因子變化的特點，就P因子變化對提取液和黑液中糖類組分的影響進行分析，結果顯示：熱水預水解中P因子的含量以及pH值會對半纖維素產生一定的影響。段超等[33-34]利用熱水預水解提取半纖維素，效果明顯，實驗證明：P因子可較好地控制預水解反應過程，預水解處理能提高后續硫酸鹽法蒸煮脫木質素的效果，降低蒸煮用堿量，但會增大后續漿料打漿難度；但隨著P因子增大，預水解液的pH值不斷降低，最終導致水解木片的效率也會不斷降低。對楊木木粉、溶解漿預水解液、堿性過氧化氫機械漿(APMP)制漿造紙廢液中采用堿抽提乙醇沉降法提取3種原料中的半纖維素，結果表明：楊木木粉、APMP廢液半纖維素的得率分別為0.06 g/g、3.28 g/L，而溶解漿預水解液中半纖維素質量濃度最高為5.33 g/L，有效地提高了半纖維素的提取率[35]。

以楠竹為原料進行研究表明：楠竹在楠竹屑與水質量比1∶10、溫度140～170 ℃、保溫時間0～300 min條件下，半纖維素水解過程存在明顯的快反應和慢反應，而且溫度對熱水預水解影響很大，必須嚴格控制反應溫度以達到在短時間內提取半纖維素的目的[36]。張京[37]以毛竹為原料，采用熱水抽提，隨即60%乙醇沉淀，得到水提粗半纖維素，通過傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和核磁共振氫譜(1H NMR)的分析表明，水提粗半纖維素含有木聚糖等多糖。張曉君等[38]對稻草高溫熱水預提取半纖維素的條件進行了研究，結果表明：預提取溫度和時間影響水解液中還原糖的含量。從提取率和還原糖含量2個方面考慮，最佳的預提取條件為150 ℃、升溫1 h、保溫1.5 h，此時水解液中還原糖質量濃度為4.65 g/L。

采用熱的亞臨界水法分別處理小麥和玉米秸稈，以水可溶部分的總還原糖含量為響應值，通過中心組合設計優化處理溫度和時間，亞臨界水預處理能有效提取小麥和玉米秸稈中的半纖維素，保留90%以上的纖維素，提高了酶解-發酵過程的效率，同時提高提取半纖維素的效率[39]。Yu等[40]對甘蔗渣(SB)分別進行了液態熱水(LHW)、稀鹽酸和稀氫氧化鈉的處理后，對比LHW和氨水結合處理結果，提出了液態熱水和氨水預處理相結合的聯合預處理法，以減少能量的輸入，提高糖的回收率，為提高半纖維素的溶出率提供了組合方法。姚雙全[41]以甘蔗渣為原料，在熱水預處理的過程中為了減少纖維素和木質素的降解并同時獲得高相對分子質量的半纖維素，采用3.9 mol/L氫氧化鈉溶液對抽提液的pH值進行調節，有效減少了纖維素和木質素的降解，獲得了高相對分子質量的半纖維素。張永超等[42]在基于生物質精煉的理念上，研究了溫度140～180 ℃對慈竹熱水預水解提取半纖維素及后續燒堿-蒽醌法和硫酸鹽法制漿的影響，結果表明：熱水預水解過程中慈竹中的半纖維素較易溶出，在水解液中糖類以低聚糖為主；隨著預水解溫度的升高，半纖維素戊糖提取率以及水解液中單糖、低聚糖組分的含量均呈增加趨勢；與未經預水解的慈竹的堿法制漿相比，熱水預水解有利于加強后續堿法蒸煮過程中木質素的脫除，獲得性能優良的紙漿。

2.2 國際研究現狀

半纖維素提取的研究起源于造紙技術，Bhaduri等[43]發現在紙漿中添加半纖維素對提高紙張耐破損度和耐撕裂指數效果顯著，直接增加半纖維素含量對紙張強度更加有利。Sch?nberg等[44]通過選擇性地除去漿纖維中的木聚糖，并把木聚糖吸附到漿纖維上，研究了云杉木硫酸鹽漿中木聚糖纖維對鹽漿特性的影響，通過分析纖維及除去的木聚糖的組分，發現木聚糖可以影響紙張的強度。Molin等[45]配制化學組分不同的云杉木硫酸鹽漿，待各種漿成紙后，進行各項物理檢測的結果顯示：在相同紙張密度下，隨著半纖維素含量的增加，紙張撕裂指數會下降、抗張指數會升高。由此，逐步展開了對提取半纖維素的研究。

以玉米秸稈為原料的研究很多，Rubio等[46]首先對玉米秸稈進行粉碎處理，接著進行不添加任何化學物質的熱水預處理，在提取的半纖維素中，木糖的產率為53%，而葡萄糖產率8%以下；若以玉米芯為原料進行熱水預處理，半纖維素木糖的最高產率可達到72%[47]；Wyman等[48]的研究進一步表明：對玉米纖維進行熱水預處理的最佳溫度為150～160 ℃，此時提取率可達90%以上。

有研究表明，在200～230 ℃的高壓水和生物質混合狀態下，持續15 min后，約40%～60%的生物質(包括4%～22%的纖維素、35%～60%的木質素以及所有的半纖維素)被溶解。設定熱水預處理時間2 min，把蔗渣的熱水預處理溫度從200 ℃提高到220 ℃時，半纖維素木糖溶解率從34%上升為88%；溫度在200 ℃以下時，當把甘蔗渣的預處理時間從2 min 增加到10 min，半纖維素木糖的溶解率也會從34%上升到84%。2組實驗對比可知熱水預處理的溫度和時間是關鍵的2個因素，在熱水預處理的最優條件下，半纖維素幾乎全部溶出[49-50]。

Tunc等[51]對混合南方闊葉木(包括楊木、楓木、樺木和橡木等)通過預水解提取半纖維素的情況進行了研究，分別探討了時間和溫度對預水解提取半纖維素效果的影響，并建立了木聚糖脫除的動力學模型。實驗結果表明：相對于半纖維素，僅有非常少的纖維素在提取過程中脫除。這是因為木聚糖內的糖苷鍵比纖維素降解快1 500倍。木聚糖脫除反應具有2種不同的反應速率，60%～70%的木聚糖在初始快速反應階段被水解，殘留的木聚糖此后以較慢的速率脫除。半纖維素的分子質量和化學結構以及半纖維素和木質素的連接決定了半纖維素溶出的速率，低分子質量的半纖維素比高分子質量的半維素溶解更為容易，且支鏈多的半纖維素更易溶于水。半纖維素的快速初始溶解速率可能是由于高支鏈低分子質量的半纖維素水解造成的，此后較慢的半纖維素溶解速率是由支鏈少的高分子質量半纖維素的水解造成的。

另外，Gütsch等[52]做了熱水預水解和酸催化預水解藍桉的比較研究，結果表明：熱水預水解和乙酸催化預水解的各項試驗指標變化趨勢相同，并且在熱水預水解過程中，水能非常容易地滲透到木片中，熱水預水解反應進展程度均勻，這是因為在闊葉材細胞中，木聚糖主鏈中的乙酰基裂解，直接形成水解反應的催化劑——乙酸，故熱水預水解過程相當于乙酸催化預水解。通過硫酸和草酸催化，可以降低預水解反應時間和反應溫度，減少水解液中不溶木質素的含量，但是纖維鏈很大程度上被切斷，因此，在相同預水解程度下，熱水預水解過的木片比用酸催化預水解過的木片制漿后漿得率和漿黏度要高。

此外，Yoon等[53-54]研究了熱水預抽提松木片對硫酸鹽制漿和造紙特性的影響。實驗采用加壓熱水升高溫度到170 ℃，在反應因子(溫度與半纖維素提取率的比值)達到200～500時預抽提松木片，然后進行硫酸鹽法蒸煮。結果表明：在預抽提木片硫酸鹽制漿過程中，隨著半纖維素提取率升高，脫木質素率提高，磨漿能耗降低，但是制漿得率降低，紙頁抗張強度降低。

Al-Dajani等[55]對蔗渣的熱水抽提進行了實驗研究。蔗渣在160 ℃下保溫30 min進行熱水抽提，可以溶解15%左右的物質。依據熱水萃取動力學[56]，首先去除木質生物質中的提取物和半纖維素餾分，雖然纖維素和木質素絕大部分仍殘留在木質基體中，但是提取液中的萃取物和半纖維素大部分被去除，提取物中的低聚木糖和乙酸是最有發展潛力的主要成分。通過電滲析對水解液進行解毒，以預處理后的水解液為底物，進行分批培養，有效地提高甘蔗渣半纖維素酸水解液中還原糖的濃度，還原糖質量濃度從28 g/L至63.5 g/L[57]；采用低強度的熱水預處理[58]，然后酶水解來生產可溶性糖，預處理會影響異質細胞壁的物理化學性質，酶能有效地解構細胞壁，以此可以設計優良的催化劑，提高半纖維素提取率。

采用木質素沉淀-透析聯合工藝從熱水提取物(HWE)中回收半纖維素低聚糖(OS)，研究表明：聚合氯化鋁(PAC)沉淀對大分子木質素具有高度特異性，通過電荷中和機理，木質素去除率可達25.1%，半纖維素低聚糖(OS)損失可忽略不計[59]。以楓木、楊木和樺木質量比為7∶2∶1的混合物為原料，進行熱水預水解，去除半纖維素，研究了時間、溫度、乙酸添加量、原料種類等因素對預水解的影響，對預水解液中的不同糖、乙酸和糠醛的形成進行了定量測定[60]，結果表明：預水解過程是一個動態過程，半纖維素的提取率隨時間增加而增加，而酸水解使半纖維素轉化為單糖，部分木糖轉化為糠醛。最高溫度是半纖維素提取和轉化的最關鍵參數，170 ℃是半纖維素提取的最佳溫度，此時木糖轉化為糠醛的轉化率較低，在170 ℃時，約11%的木聚糖(單體和低聚物)被去除。樺樹產生的木糖量最高，其次是楓樹，楊樹產生的最少。Ma等[61]用三倍體毛白楊的脫蠟樣品通過水熱預處理提取半纖維素還原糖，結果表明熱水預處理在210 ℃和4 min的蒸汽爆破預處理條件下能夠得到41%的木糖液相回收率。

3 熱水預水解的優缺點

熱水預處理技術在盡量保留天然大分子原位結構的基礎上，通過條件參數優化可以一定程度地破壞植物細胞壁的致密結構，而且僅利用水作為反應試劑，具有無化學藥劑使用、對環境友好、操作成本低等優點。熱水預處理使生物質細胞壁中的木質素-碳水化合物復合體(LCC)中的化學鍵斷裂，進而提取細胞壁中的部分半纖維素[62]。胡湛波等[63]對結合生物質煉制的植物纖維原料制漿的方法進行研究表明：在蒸煮制漿前，熱水預處理提取半纖維素等糖類物質，進行分離提取產物，對液體組分采用生物轉化或化學轉化的方法生產乙醇或其他化學品；殘渣可制成紙漿。

熱水預水解抽提半纖維素工藝簡單，反應可以在蒸煮鍋中進行。熱水預水解過程中不使用酸，所以降低了進行緩沖與中和處理的化學藥品用量，減少了成本，對環境污染小。半纖維素的水解率與回收率高，并且水解產物中pH值為中性的殘余物數量少[64]。預處理后的生物質的造紙性能被提高，并且具有極高的酶消化性。同時預處理過程可以得到半纖維素轉化而來的糖，產率高，而且水解產物可以直接用來發酵生成乙醇[65]。基于慈竹組分的綜合利用，最佳的預水解溫度為170 ℃，此溫度下，戊糖提取率為21%，水解液中單糖質量濃度為0.99 g/L，低聚糖的質量濃度為8.53 g/L。在預水解過程中產生的乙酸和糠醛的含量較低，后續采用堿法制漿可以獲得性能良好的漿料[39]。

熱水預抽提半纖維素后固相和液相產物的綜合利用面極其廣闊，液相產物：1)水解熱水提取物，將會產生新的小分子化合物，提高利用率，加大精煉力度；2)對水解物進行分離提純，提取有經濟效用價值的化學藥劑或其他化學品；3)通過對液態混合物的發酵，合成糖類乙醇和生物聚合物加以利用。固相產物：1)熱水提取后的固相產物繼續制漿、漂白和造紙；2)利用殘余木質生物質生產重組木產品;3)剩余木質生物質進一步分離和水解,制作葡萄糖和芳烴等化合物[66]。熱水預抽提半纖維素具有能耗量低和環保性能好等優點，而且其預處理后再利用的效用價值很高，對于傳統制漿造紙行業提升附加值、提高競爭力有實際意義，為生物質精煉與制漿造紙的結合提供了理論基礎。

然而，熱水預水解法的原理類似于弱酸的作用，使多糖降解為單糖，使用該法抽提出的半纖維素聚合度不高，為改善熱水法抽提的這一缺點，Azhar等[67]通過一種新的機械預處理方法將木屑分成纖維束，再對纖維化的木材在不同溫度和處理時間條件下進行熱水處理，得到相對分子質量更高的半纖維素。在90 ℃,120 min條件下，該法可從木材中得到半乳甘露聚糖，提取量為6 mg/g，這種提取量是未經預處理直接從木材中提取的3倍，提取的碳水化合物的分子質量也高達60 ku。另外，由于預水解液中存在生成的酸，會使部分單糖進一步水解為醛，主要是戊糖轉化成糠醛以及六碳糖轉化成5-羥甲基糠醛，它們對微生物的發酵都有抑制作用[68]。此外，熱水預水解具有處理溫度高、保溫時間長、能耗高等缺點。

4 研究前景

熱水預水解作為生物質精煉的主要技術，不使用酸，水解液呈微酸性，所以在微生物發酵過程中，不需使用化學藥品進行中和處理，降低了成本，對環境污染小。但是熱水預水解由于具有處理溫度高、保溫時間長、能耗高等缺點，所以熱水預水解必將沿著降低反應強度和節約能耗的方向發展。

隨著熱水預處理半纖維素精煉提取技術的發展以及生物質精煉理論的提出，兩者相互結合，是未來熱水預處理技術提取半纖維素的重要研究方向[69-72]。由此，隨之附加的生物質精煉廠可以生產高附加值的生物質燃料和生物質化學品，大多數產品都來自半纖維素，依靠純熟的熱水預處理提取技術得到。同時，能夠繼續生產出傳統的制漿造紙產品，在減少環境污染和提高能源使用效率的同時從林業生物質資源中獲得最大收益。以農業殘留物作為原料，采用熱水預處理技術提取半纖維素，進而生產生物乙醇、生物能源和生化產品，可以有效減輕氣候變化，增強能源安全[73-75]。

利用熱水預處理技術精煉提取半纖維素，進而開展制漿造紙與生物質精煉相結合的研究對國內外生物質的高效利用、 環境保護以及提高制漿造紙工業和森林工業的經濟效益都具有重要的意義[75]。例如，加拿大森林工業半纖維素基生物精煉廠提出了發展綜合森林生物煉油廠的實用指導方針，有效加強了生物質精煉理念，為熱水預處理提取半纖維素的科學研究提供了實際平臺[76]。印第安納州在生物質源附近尋找轉化點，而玉米秸稈是一種較便宜的殘渣，富含玉米秸稈的地區就可以做生物質源轉化點，應用熱水預處理技術提取半纖維素[77]。木材半纖維素對于包裝應用有一定的效用價值，但是在潮濕條件下性能受到限制[78]。

5 結 語

熱水預處理技術為精煉生物質提取半纖維素提供了技術支持和研究方向，更進一步加強了對半纖維素的利用研究。近年來，隨著熱水預處理技術提取半纖維素受到全球高度關注，對生物質原料中半纖維素的分離分級利用受到研究者重視。將可以用作提取半纖維素的生物質原料和其他抽提組分在生化過程中有效分離，以此用來發酵生產燃料乙醇或其他化學品，用于制藥、食品、農業和造紙等領域，對高效地利用半纖維素資源具有現實和長遠的意義，對熱水預處理提取半纖維素技術的要求也更加嚴格，使這項技術發展的更加高效精煉、節能環保、簡單適用。