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近日，化工學(xué)院青年教師徐環(huán)斐副教授團(tuán)隊(duì)在基于低共熔溶劑（DES）綠色工藝實(shí)現(xiàn)花卉高值化利用領(lǐng)域取得系列新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)技術(shù)壁壘，在前期已授權(quán)10項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利的基礎(chǔ)上，持續(xù)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，近期發(fā)表多篇SCI一區(qū)TOP期刊論文。

團(tuán)隊(duì)結(jié)合密度泛函理論和機(jī)器學(xué)習(xí)方法，利用104種低共熔溶劑（DES）的Kamlet-Taft參數(shù)和極性值建立了內(nèi)在關(guān)系模型。通過(guò)氫鍵酸度（α）、氫鍵堿度（β）、極化（Π^*）和分子極性指數(shù)（MPI）的協(xié)同組合，有望篩選出對(duì)花卉的根莖葉中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素處理效率高的DES。該模型給出了預(yù)處理效率高的參數(shù)范圍。在本研究給出的4個(gè)參數(shù)范圍內(nèi)，可以選擇DES的組成和比例，以確保至少保留80%的纖維素和去除50%的木質(zhì)素。分子模擬結(jié)果表明，這些高效的DES通常含有大量的氫鍵和高極性基團(tuán)。相關(guān)研究成果以“Explicable Machine Learning for Predicting High-Efficiency Lignocellulose Pretreatment Solvents Based on Kamlet–Taft and Polarity Parameters”為題目，發(fā)表在綠色化學(xué)研究領(lǐng)域國(guó)際知名期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering(SCI一區(qū)TOP期刊)。論文第一作者為化工學(xué)院2022級(jí)碩士研究生葛瀚文，通訊作者為徐環(huán)斐，青島科技大學(xué)為第一單位和唯一通訊單位。論文DOI鏈接為10.1021/acssuschemeng.4c01563。

團(tuán)隊(duì)采用密度泛函計(jì)算、分子動(dòng)力學(xué)模擬和多變量分析等方法，研究了5種芳香基DES與2種木質(zhì)素二聚體模型的相互作用機(jī)理。探討了溶解溫度和芳香氫鍵給體類型對(duì)木質(zhì)素β-O-4與5-5亞結(jié)構(gòu)單元間連接鍵或與不同官能團(tuán)相互作用的影響。在木質(zhì)素溶解過(guò)程中，γ-OH是PB和Cl-作用于木質(zhì)素二聚體（β-O-4）的首選位點(diǎn)，與γ-OH形成氫鍵的比例為40%。它分布在木質(zhì)素二聚體（β-O-4）周圍0.28 ~ 0.32 nm處，總相互作用能為-4041.1452 kJ/mol。相關(guān)研究成果以“Comprehensive analysis of lignin dimer dissolution microscopic mechanism in different aromatic-based deep eutectic solvent”為題目，發(fā)表在生物質(zhì)化工研究領(lǐng)域國(guó)際知名期刊Industrial Crops & Products(SCI一區(qū)TOP期刊)。論文第一作者為化工學(xué)院2021級(jí)碩士研究生朱寶平和2022級(jí)碩士研究生葛瀚文，通訊作者為徐環(huán)斐，青島科技大學(xué)為第一單位和唯一通訊單位。論文DOI鏈接為10.1016/j.indcrop.2024.119736。

團(tuán)隊(duì)采用多尺度模擬分析方法研究了芐基三乙基氯化銨（BTEAC）基DES與木質(zhì)素在分子水平上的相互作用機(jī)理。通過(guò)分析不同體系中的弱相互作用類型、電荷分布、氫鍵數(shù)、能量分布和密度分布，闡明了六種氫鍵供體結(jié)構(gòu)對(duì)萃取過(guò)程的影響。其中，由于甲酸（FA）體積較小，為BTEA+與木質(zhì)素的接觸提供了更多的空間，從而產(chǎn)生更強(qiáng)的相互作用。為BTEAC-FA在預(yù)處理過(guò)程中去除木質(zhì)素的效果提供了分子水平的理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果以“Microscopic mechanism investigation of extraction of lignin by benzyltriethylammonium chloride-based deep eutectic solvents”為題目，發(fā)表在生物質(zhì)化工研究領(lǐng)域國(guó)際知名期刊Journal of Molecular Liquids(SCI一區(qū)TOP期刊)。論文第一作者為化工學(xué)院2022級(jí)碩士研究生葛瀚文，通訊作者為徐環(huán)斐，青島科技大學(xué)為第一單位和唯一通訊單位。論文DOI鏈接為10.1016/j.molliq.2024.125996。

團(tuán)隊(duì)利用低共熔溶劑提取牡丹花瓣中酚類和黃酮類化合物，探究了八種不同類型的DES的提取效率。當(dāng)氯化膽堿、乙二醇和尿素的摩爾比為1:2:2，含水量為30%時(shí)，總酚和總黃酮的提取量最高。通過(guò)多變量分析，建立了以提取量為目標(biāo)的關(guān)系模型。其中，HBD的參數(shù)對(duì)總酚和總黃酮的提取量有顯著影響。此外，采用量子化學(xué)計(jì)算以蘆丁和沒(méi)食子酸為目標(biāo)分子，探究DES與目標(biāo)分子的相互作用。結(jié)果表明，氫鍵是其中主要的相互作用力。相關(guān)研究成果以“Mechanism of deep eutectic solvents based extraction of phenolic and flavonoid compounds from peony petals”為題目，發(fā)表在知名國(guó)際期刊Industrial Crops & Products(SCI一區(qū)TOP期刊)，論文DOI鏈接為doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.119947。論文第一作者為化工學(xué)院2022級(jí)碩士研究生王勝林，通訊作者為徐環(huán)斐，青島科技大學(xué)為第一單位和唯一通訊單位。

上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。