低共熔溶劑在木質纖維素預處理中的應用

劉蘇玲 張莉莉 王志國

（南京林業大學輕工與食品學院，江蘇南京，210037）

新型綠色溶劑——低共熔溶劑（DES）是由兩種或多種不同熔點的固體、液體化合物按一定比例混合后形成的均勻混合物［1］。不同化合物之間存在范德華力、氫鍵和π-π作用力等，使得化合物晶格能下降，晶格結構破壞，化合物的熔點降低而發生共熔現象，形成熔點低于其任一組分的DES。DES通常由氫鍵供體（HBD）和氫鍵受體（HBA）組成，氯化膽堿是使用最廣泛的HBA，可從生物質中提取，其可與羧酸、酰胺、多元醇等HBD混合形成DES［2-3］。DES表現出較多類離子液體的特性，如低熔點、高溶解性、高穩定性等；但離子液體是離子化合物，DES是離子混合物；同時，DES成本更低、制備方法簡單、無毒可降解，是更具發展前景的新型綠色溶劑［4-6］。

木質纖維素是地球上最豐富的生物質資源，主要由木質素、纖維素和半纖維素組成。木質纖維素及其各組分可被轉化為生物燃料、化學品及其他衍生產品而被應用于不同領域。由于木質纖維素生物質在水和多數有機溶劑中溶解性較差，因此，相對于糖基生物質，木質纖維素生物質更難于被加工改造，加工技術相對落后［7］。DES在生物質加工領域表現出廣闊的應用前景，其具有優良的生物相容性和降解性，可提高酶等生物催化劑的穩定性和活性，為有效催化生物質轉化提供條件［8］。同時，DES制備工藝相對簡單，可通過將各組分混合攪拌、加熱等方法制得，使用時無需進一步純化，有較好的循環使用效果。DES可選擇性溶解木質纖維素各組分，在木質纖維素組分分離及其各組分的進一步分散加工利用中，表現出優越的性能［9-11］。本文介紹了DES的物理性質及其對木質纖維素的作用機理；綜述了DES在木質纖維素預處理應用中的研究進展；并展望了DES在木質纖維素生物質應用中的機遇與挑戰。

1 DES及其對木質纖維素的作用機理

DES的物理性質影響其對生物質的作用效果及生產加工中的適用性，探討DES凝固點、黏度和密度等物理性質對其作用效果的影響和DES對木質纖維素的作用機理，可對合成有益于生物質加工工藝的DES提供一定參考。

1.1 凝固點

DES凝固點低于其任一組分的凝固點，宏觀上多取決于其各組分性質；DES凝固點間接反映HBD和HBA氫鍵結合的強弱，氫鍵結合越強，DES凝固點越低。Abbott等［3］提出，DES各組分間的氫鍵相互作用會導致其凝固點下降，但下降程度與各組分的凝固點沒有明確相關性；DES凝固點主要取決于HBA和HBD的晶格能大小、相互作用方式及其形成液相過程中的熵變。Zhang等［12］通過綜述不同膽堿基DES的物理性質發現，膽堿鹽中陰離子和絡合劑相互作用越強，DES凝固點越低；同時，可通過調節膽堿鹽/絡合劑的摩爾比獲得凝固點較低的DES。不同于膽堿基DES，Zeng等［13］發現，甜菜堿/尿素基DES的凝固點較難測定，其玻璃化轉變溫度大幅下降。Sedghamiz等［14］發現，鹵化鈉鹽/乙二醇基DES的玻璃化轉變溫度低于其任一組分凝固點，可通過測定玻璃化轉變溫度間接確定凝固點。盡管DES凝固點低于其任一組分，但仍有部分DES凝固點超過80℃，室溫下會限制DES與生物質之間的相互作用。制備凝固點低于50℃、可在室溫下保存的液體DES，是工業和生物質加工等領域的研究重點。Kow等［15］通過加熱法和蒸發法成功合成了5種新型錳基DES；其中，二氯化錳/乙酰胺合成的DES凝固點可降至27.5℃。Alomar等［16］以甘油作為HBD，將其與不同磷、銨鹽混合，制備出凝固點為-34～22℃的DES。

1.2 黏度

DES各組分間的氫鍵結合使其流動性低、黏度高，進而影響其對木質纖維素的作用效果，因此，合成新型低黏度DES逐漸成為研究“熱潮”。添加水、正丁醇等物質可降低DES黏度；升高溫度可使DES分子獲得足夠動能，以克服分子間作用力，從而自由運動，分子間范德華力和氫鍵相互作用減弱；因此，DES黏度也降低。Dai等［17-18］在研究中發現，當溫度從20℃提高至40℃，葡萄糖/氯化膽堿基DES黏度可下降67%；隨后，Dai等通過向葡萄糖/氯化膽堿基DES中添加5%的水發現，DES黏度降低了33%，在丙二醇/氯化膽堿基DES中添加25%的水可使其黏度降低82%；研究還發現，當添加水量達到50%（最高）時，DES仍能保持超分子結構。Zhao等［19］指出，DES中羥基的存在可產生更多氫鍵，增加分子間吸引力，導致DES黏度增大；實驗還發現，相同溫度條件下，甘油/氯化膽堿的黏度為0.177 Pa·s，而比甘油羥基含量更高的木糖醇合成的DES黏度則為3.867 Pa·s。Alomar等［16］以甘油為HBD，不同磷、銨鹽為HBA，成功合成70種DES發現，銨鹽基DES黏度較低，且其黏度隨分子質量的增大而增大；磷鹽基DES黏度與其分子質量無明顯關系。Florindo等［20］發現，葡萄糖、果糖、甘露糖等合成的碳水化合物基DES黏度較高，其中，甘露糖/氯化銨合成的DES黏度最高可達12 Pa·s。Rodriguez等［21］利用對甲苯磺酸和不同HBA合成新型DES發現，其黏度普遍低于季銨鹽/羧酸基DES，同時，該DES黏度隨HBA中烷基鏈長度的延長、對稱性的提高而增大。

1.3 密度

DES密度大于水和多數傳統極性有機溶劑，并受溫度及其組分結構、比例等的影響。升高溫度可以增大分子動能和分子間距、提高分子流動性，使DES體積增大，進而降低DES密度。Craveiro等［22］利用氯化膽堿、有機酸、氨基酸、糖類等物質合成天然DES發現，其密度均比水高20%以上，而含有氯化膽堿的DES密度相對較低。Zhao等［19］通過實驗發現，氯化膽堿基DES密度隨溫度的升高而降低，HBD中羧酸的存在可提高DES密度，甘油/氯化膽堿DES密度高于草酸/氯化膽堿DES。Gajardo-Parra等［23］通過實驗進一步發現，有機酸中芳香基團數量的增多和烷基鏈的延長可降低DES密度。Mjalli等［24］通過將乙醇胺/甲基三苯基溴化磷的摩爾比從5∶1增至8∶1發現，DES密度隨HBD所占摩爾比的增大而降低，制備得到的DES密度從1.1958 g/cm3降至1.0998 g/cm3。Abbott等［25］的研究表明，乙酰胺/氯化鋅和尿素/氯化鋅合成的DES密度分別為1.36 g/cm3和1.63 g/cm3，兩種DES的密度均高于其有機組分（乙酰胺：1.16 g/cm3，尿素：1.32 g/cm3），同時，兩種DES的密度比近似于乙酰胺與尿素的密度比。

1.4 DES預處理木質纖維素的作用機理

新型綠色溶劑DES具有較強的氫鍵網絡結構，在預處理木質纖維過程中，DES較難實現對纖維素氫鍵結構的解離和重組，纖維素基本不溶于DES，但DES可高選擇性地溶出木質素，實現木質纖維素組分的分離。木質素和半纖維素之間存在氫鍵交聯形成的木質素-碳水化合物復合體（LCC），阻礙木質纖維素的解離；因此，Liu等［26］提出，可利用DES中的氯離子與LCC中羥基間的氫鍵“競爭”以斷裂LCC，從而分離出木質素和半纖維素。甘油基DES分離木質纖維素的效果較差，但路易斯酸（AlCl3、FeCl3、FeCl2、ZnCl2和CuCl2）的加入可提高DES的酸性和氫鍵接受能力［27］，顯著提高其分離木質素的效率。Xia等［28］提出，加入氯離子與木質素中的氫鍵競爭，有利于破壞木質纖維素的氫鍵網絡結構，加速木質素的分離。Alvarez-Vasco等［29］認為，有機酸基DES提供一種相對溫和的酸催化環境，作用機理和鹽酸催化木質素酸解的過程類似，即有機酸基DES可促進木質素苯丙烷結構單元間醚鍵的斷裂，結合DES自身溶劑作用從而加速木質素解聚并從木質纖維素中分離。Hou等［30］的研究也指出，與膽堿基離子液體相比，DES預處理木質纖維素的機理更近似于酸處理的機理，HBD中游離的質子（H+）催化木質素和半纖維素間酯鍵、醚鍵的裂解，從而分離提取木質素、半纖維素；在此過程中，DES的預處理效率受HBA和HBD氫鍵強度的影響。

研究DES物理性質及其對木質纖維素的作用機理，對研發新型生物質預處理溶劑體系、促進木質纖維素等生物質的應用具有重要意義。

2 DES在木質素分離中的應用

木質素是一種無定形芳香族天然高分子聚合物，是木質纖維素各組分的“黏結基質”；此外，木質素結構復雜且難溶，可抵抗多數微生物的降解并保護木質纖維素的整體組織結構。木質素外殼是生物質高效分解過程中的主要屏障，而DES可選擇性將木質素溶出，提取獲得高純度木質素，促進木質纖維素組分的分離，改善DES脫木質素后的纖維素水解糖化效率［31］，促進木質纖維素生物質的高效開發和利用［32-33］。

表1為不同類型DES對木質纖維素的脫木質素效率。由表1可知，羧酸基DES生物相容性好，脫木質素效率高，是木質纖維素預處理中廣泛使用的DES［34］。本課題組的前期研究表明［35-36］，利用乳酸/氯化膽堿合成的DES可以將楊木木粉中95%的木質素溶出，分離得到純度高達98%的木質素；楊木木片經該DES蒸煮后，脫木質素效率達78.3%。Lou等［37］利用乳酸/氯化膽堿DES從麥草中分離提取出粒徑為70～90 nm且分散良好的納米木質素。相比酸解法分離木質素，乳酸/氯化膽堿預處理過程中的副產物及酚類再縮合產物較少，對分離獲得高純度、低修飾的天然木質素具有重要意義［29］。DES結構、含水量、羧酸含量影響木質素的分離效率，并進一步影響木質纖維素的水解糖化效率。Kumar等［38］通過向乳酸基DES中添加5%的水發現，其對稻草的脫木質素效率提高了約22%。Zhang等［39］通過將乳酸/氯化膽堿摩爾比從2∶1提高至15∶1發現，其對玉米芯的脫木質素效率從64.7%提高至93.1%。羧酸中羧基數量越多，其與HBA結合形成的氫鍵網絡更緊密，限制了DES和木質纖維素的相互作用，降低木質素的提取效率。Tan等［40］的研究發現，含有更多羧基的二元羧酸基、三元羧酸基DES的脫木質素效率低于一元羧酸基DES，且DES的作用效果隨羧酸烷基鏈的增長而降低。Hou等［30］通過研究發現，DES中的羥基、氨基可提高DES分子間的氫鍵作用力，降低DES對木質纖維素的預處理能力。

由表1還可知，相比羧酸基DES，多元醇基、堿性、酚類DES的脫木質素效率略低，應用開發較少。多元醇基DES組分間較強的氫鍵結合限制了HBA和生物質高聚物分子內氫鍵的競爭，且其又近乎中性，因此，其對木質纖維素的預處理效率較低；可通過添加AlCl3以提高多元醇基DES的酸性，從而催化木質纖維素分離。甘油、乙二醇是合成多元醇基DES常用的HBD，Kumar等［41］發現，甘油/氯化膽堿DES對稻草的木質素脫除效率可達37%；Zulkefli等［42］的研究發現，乙二醇/鹽酸乙胺DES可脫除油棕木中36%的木質素，同時，其對半纖維素的脫除效率高達87%。對胺、酰胺、咪唑等堿性DES的研究較早，然其在木質素分離中的應用較少；木質素為堿溶性生物聚合物，增強DES的堿性可促進木質素的分離。Tan等［43］發現，pH值約為9.4的尿素/氯化膽堿DES對油棕果串的木質素脫除效率約為34%；Zhao等［44］對比了不同pH值的堿性胺基DES對麥草木質素的脫除效率發現，pH值越大、堿性越強的DES，其木質素脫除效率越高，其中，pH值為10.9的單乙醇胺/氯化膽堿DES的木質素脫除效率可達71%。

表1 不同DES的脫木質素效率Table 1 Efficiency of delignification of various DESs

目前，關于酚類化合物合成的DES研究較少，Malaeke等［46］探究了木質素在酚類DES中的溶解狀況發現，間苯二酚/氯化膽堿DES結合超聲輔助處理對木質素的溶解度最大可達48%。木質素是一種復雜酚類大分子，HBD中苯基的存在有利于木質素的溶解。Kim等［45］利用木質素衍生酚類化合物合成新型DES溶解分離柳枝稷中的木質素發現，鄰苯二酚/氯化膽堿DES的脫木質素效率約為49%。其中，含有酸性羧基基團的酚類化合物可促進DES對木質素的分離，對香豆酸/氯化膽堿DES的脫木質素效率為61%。

微波、超聲及組合預處理等技術可加強DES對木質纖維素的作用、促進木質素的分離。微波照射通過電磁場直接作用于被加熱物體的分子結構，引起分子碰撞導致生物質結構破壞，最大化DES的離子特性。Chen等［47］利用乳酸（LA）/氯化膽堿（ChCl）DES結合45 s微波照射，短時高效預處理木質纖維素發現，其對玉米秸稈的脫木質素效率最高可達80%（見圖1）。Malaeke等［46］在實驗中還發現，與DES結合的超聲處理可破壞、去除木質纖維素表面的蠟層和硅，降低可溶性木質素的顆粒尺寸，促進DES對木質素的溶解。Fang等［48］通過在DES預處理之前對木質纖維素進行水熱預處理發現，水熱預處理可降低木質纖維素抗性，將更多木質素暴露于細胞壁表面，提高DES對木質素的脫除效率。Hou等［49］利用兩種不同DES組合預處理木質纖維素發現，借助兩種DES的協同作用，可最大限度地分離木質纖維素組分。

3 DES在纖維素的納米分散、衍生化及其溶解中的應用

纖維素是由眾多葡萄糖單元連接而成的線型高分子化合物，為木質纖維素的主要化學成分。DES在纖維素及其衍生材料的制備中有較廣泛的應用，可作為預處理媒介制備納米纖維素，作為反應物、反應介質、催化劑改性纖維素，還可作為溶劑溶解纖維素。

3.1 纖維素的納米分散

筆者在之前的研究［50］中以漂白硫酸鹽闊葉木漿（HBKP）為纖維素原料，采用DES作為潤脹劑及分散劑，通過高強度的擠壓滲透作用，強化促進DES對于纖維素的滲透潤脹作用和表面酯化改性，使纖維素纖維由表及里高度滲透潤脹，結合膠體磨的高強機械分散，成功制得直徑在100 nm以內、長度在幾個微米的纖維素納米纖維（CNF）。Sirvi?等［51］首次提出利用尿素/氯化膽堿基DES作為預處理媒介、再經輕度機械分散，從漂白漿中剝離出直徑分布在15～30 nm的CNF，通過控制機械處理強度以調節CNF的尺寸。Suopaj?rvi等［52］進一步利用該DES預處理方法，以二次纖維為原料制備CNF，并對比盤磨和微射流兩種機械分散效果發現，盤磨制得的CNF尺寸略大，且存在少量微細纖維；而微射流對纖維剪切作用更強。Li等［53］的研究發現，經尿素/硫氰酸銨、尿素/鹽酸胍DES預處理的漂白漿纖維直徑顯著增加、長度基本不變，DES可有效潤脹、疏松纖維結構，斷裂、破壞纖維間氫鍵，再經機械分散成功制得聚合度、熱力學性能與纖維原料相近的CNF；而未經DES預處理的纖維易堵塞機器，難以分離制備CNF。Sirvi?等［54］利用二水合草酸/氯化膽堿DES作為預水解媒介部分水解纖維無定形區（見圖2），再經機械分散獲得直徑9～17 nm、結晶度66%～71%的纖維素納米晶（CNC）。Yu等［55］對比了尿素/氯化膽堿DES（尿素基DES）和二水合草酸/氯化膽堿DES（草酸基DES）作為預處理媒介對苧麻纖維的納米化效果發現，草酸基DES可降解苧麻纖維原料中部分低聚糖和無定形區，疏松纖維結構，顯著提高纖維納米化效率；尿素基DES僅能溶解部分半纖維素，作用效果略差。

圖1 微波輔助DES預處理快速提取木質素[47]Fig.1 Microwave-assisted deep eutectic solvents pretreatment for ultrafast fractionation of lignin

預處理過程中結合微波、催化劑等，可強化DES對木質纖維的作用效果，有效降低后期機械處理能耗。Liu等［56］的研究發現，DES預處理結合微波照射處理纖維素能提高DES的預處理效率；結果表明，80℃微波照射3 min后，可獲得高得率的CNC（直徑3～25 nm）。Yang等［57］的實驗發現，FeCl3與DES結合可提高DES對纖維的潤脹、水解能力，無需進一步機械分散，80℃反應6 h即可成功制備出結晶度80%、分散穩定的CNC，且該FeCl3/DES體系可經回收重復利用。DES預處理制備CNF無需昂貴、有毒化學品，操作方法簡單，制得的CNF及相關材料具有優良的機械性能。Laitinen等［58］研究發現，將DES預處理制得的CNF用于改性制備超吸收氣凝膠材料，該材料經機械擠壓30次后仍具有較高的吸收性能。

圖2 DES預處理結合機械分散制備CNC[54]Fig.2 DESpretreatment with mechanical disintegration for CNCproduction

3.2 纖維素衍生化

利用DES作為反應介質、催化劑、反應物改性修飾纖維素，可賦予纖維素新的功能與性質，拓寬其在生物醫學、環境保護等領域的應用［59］。Sirvi?［60］以甜菜堿陽離子化纖維素為原料，利用三乙基甲基氯化銨/咪唑合成的DES為反應介質、對甲苯磺酰氯為偶聯劑，在相對溫和的條件下對纖維素進行改性；結果表明，改性后的纖維素陽離子電荷約為1.95 mmol/g，在該DES中添加琥珀酸酐可使纖維素陰離子化，同時，可通過調節酸酐用量控制纖維表面羧基含量，羧基含量最高可達3.34 mmol/g。Sirvi?等［61］隨后又利用二甲脲/ZnCl2合成的反應型DES制備改性纖維素，在高溫、無其他溶劑的條件下，成功制備了可溶解于稀堿液的甲基纖維素氨基甲酸酯。Willberg-Keyril?inen等［62］利用尿素基DES作反應介質、反應物，改性制備纖維素氨基甲酸酯；結果表明，通過調節纖維素濃度和反應溫度可以控制纖維素氨基甲酸酯含氮量；纖維素濃度5%、95℃條件下制得的纖維素氨基甲酸酯含氮量為0.6%，纖維素濃度20%、120℃條件下制得的纖維素氨基甲酸酯含氮量增至7.4%。Li等［63］的研究發現，氨基胍鹽酸鹽/甘油DES和纖維原料在80℃條件下反應10 min，即可獲得表面電荷高達2.48 mmol/g的陽離子纖維素，該DES經回收利用5次仍保持和原DES相近的反應效率。Sirvi?等［64］利用氨基磺酸/尿素基DES改性纖維素發現，經該DES改性制備的硫化纖維素取代度最高可達0.68，硫化纖維素可進一步分散制備可用作流變改性劑的硫化CNF；結果表明，該DES是一種高反應活性的纖維素硫化劑。此外，Sir?vi?等［54］之前的研究也表明，二水合草酸/氯化膽堿DES預水解制備CNC的過程中伴隨有纖維素酯化改性；隨后，Laitinen等［65］將該酯化改性的CNC用作柴油-水乳液的穩定劑發現，當改性CNC用量為0.1%時，其可防止油滴凝結并形成穩定乳化層。

3.3 纖維素溶解

纖維素的溶解是將其轉化為高附加值產品的關鍵［66］；但纖維素分子內/間存在較強的氫鍵作用，因此，其不溶于水和多數有機溶劑［67］。DES溶解纖維素需破壞其原有的氫鍵網絡結構，并在二者間重建新的氫鍵結合。DES的氫鍵網絡結構限制其有效組分（氯化物等）對纖維素的作用；相比纖維素，DES中的氫鍵結構更易受外界作用影響，但這也是纖維素較難在DES中溶解的主要原因［7，68］。Cl-、OAc-、HCOO-、嗎啉、咪唑等氫鍵接受能力較強組分的引入，可削弱纖維素氫鍵作用，促進纖維素的溶解；同時，表面活性劑、超聲等輔助處理可通過提高DES的滲透性來改善其對纖維素的溶解能力。

表2 纖維原料在DES中的溶解Table 2 Solubility of cellulose in various DESs

表2列舉了不同纖維原料在DES中的溶解狀況。Tenhunen等［69］研究發現，纖維原料較難在尿素/氯化膽堿基DES中溶解。Ren等［70］利用烯丙基三乙基氯化銨和草酸合成高極性、低黏度的DES并將其用于棉短絨漿的溶解實驗發現，該DES可使棉短絨漿的溶解度提高至6.5%。Sirvi?［71］利用鹽酸胍/無水磷酸合成的DES溶解溶解漿發現，室溫下該DES對溶解漿的溶解度達5.0%，溶解后的溶解漿再經機械分散制得直徑6 nm的再生纖維素納米顆粒。Zhang等［72］的研究表明，乙酸膽堿/甲基三丁基氯化銨在110℃、10 min的條件下，可溶解6.0%的微晶纖維素。Ren等［73］利用聚乙二醇作助溶劑，可使咪唑/氯化膽堿DES對棉短絨漿的溶解度從2.5%提高至4.6%。Malaeke等［46］的研究也表明，利用氯化膽堿/間苯二酚DES結合超聲處理、溶解纖維素，其溶解度可達6.1%。

圖3 DES結合無機鹽預處理木質纖維素促進半纖維素水解[76]Fig.3 DEScombining inorganic salt pretreatment of lignocellulosic biomass improving hydrolysis of hemicellulose

4 DES在半纖維素降解轉化中的應用

半纖維素是由不同糖基、糖醛酸基組成的帶有支鏈的復合聚糖的統稱，包括聚木糖、聚甘露糖等；相比纖維素，其聚合度較低，約為100～200。半纖維素及其降解產物在生物、醫藥、食品、造紙等領域的應用引起研究者的廣泛關注，然而在木質纖維素加工過程中，半纖維素常以液體廢棄物的形式被排放，使用DES處理木質纖維素可促進半纖維素的回收利用及其降解產物的轉化生產。

Morais等［74］探究了聚木糖在DES中的溶解、萃取性能發現，80℃條件下，DES對聚木糖的溶解度最高可達328 g/L，且溶解的聚木糖經沉淀法可實現再回收，回收率為90%；但在溶解、回收過程中，可能造成原始聚木糖中少量低分子質量單元的降解。Liu等［75］在DES高效分離玉米秸稈木質素的基礎上協同有機酸預處理，可選擇性將半纖維素分解為低聚木糖（其中，聚合度小于5的功能性低聚木糖含量為35%），約占預處理產物總量的89.7%。Loow等［76］利用DES結合氯化銅處理木質纖維素以促進半纖維水解（見圖3）；結果表明，該方法可提高木糖回收率，其木糖產率比僅用氯化銅預處理的方法高25%。糠醛是由半纖維素生產的重要化學產品，傳統生產糠醛的條件嚴苛，多需高溫、高壓、無機酸等條件，能耗大、效率低、污染重［77］。Zhang等［78］利用羧酸基DES/金屬氯化物體系作反應介質、催化劑，在100℃條件下催化聚木糖轉化制備糠醛，其得率可達40%；同時，該DES/金屬氯化物體系經回收、重復利用5次仍保持較高的催化活性。Chen等［79］在研究中發現，酸性乙二醇/氯化膽堿DES可溶出柳枝稷中75.6%的聚木糖；隨后，利用此富含聚木糖的DES預處理濾液生產糠醛，在氯化鋁的催化作用下，糠醛產率高達90%。

5 結語及展望

新型綠色溶劑——低共熔溶劑（DES）具有易制備、低成本、可降解等優點，在木質纖維素預處理領域（木質素的分離，纖維素的納米分散、衍生化及其溶解，半纖維素降解轉化）具有廣泛的應用。DES種類繁多，但在木質纖維素預處理中的應用多采用羧酸基DES，對胺類、酚類等DES的研究較少。同時，高黏度是現階段DES的一大缺點，阻礙溶劑與木質纖維素的相互作用，降低DES的作用效率；關于改善DES黏度，拓寬溶劑選擇類型，篩選開發低黏度、預處理效率高的新型DES是未來研究的主要方向。

DES對木質纖維素的作用機理尚未完全明確，還需深入探究DES對木質素、纖維素、半纖維素的不同作用機理；將DES用于木質纖維處理中，可大量分離木質素和半纖維素，而對纖維素幾乎不產生影響，這為木質纖維原料三大組分的綠色分離提供了新思路。利用DES預處理制備得到的纖維素納米纖維更容易和其他聚合物基質復合制備復合材料，具有廣泛的應用潛質；同時，DES預處理也可用于其他生物質原料，如甲貝素、蠶絲蛋白等的微納/納米分散。

進一步發掘DES在生物質資源中的應用潛力，提高DES預處理效率，對可再生生物質材料的高效利用意義重大。