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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
林剑 赵广杰
从木质素基碳纤维的制备方法、微细结构和主要性能特征等几个方面,对木质素基碳纤维的研究现状进行了较为全面的归纳,并在此基础上,对今后木质素基碳纤维的研究工作提出了几点建议,旨在使国内的研究者对当前木质素基碳纤维的研究有一个概括性的了解,为科学、高效地利用木质生物质资源提供参考。
关键词：
木质素 碳纤维 制备
[期刊] 林业科学
[作者]
沙如意 张沙沙 余瞻 赵福权 蔡成岗 肖竹钱 毛建卫
木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源。为提高木质纤维素类生物质的转化率,提升纤维素酶的水解效率和可发酵性糖产量,降低纤维素酶的使用量和生物质转化成本,对木质纤维素类生物质进行预处理十分必要;然而,木质素、纤维素和半纤维素之间的天然屏障限制了纤维素酶对纤维素组分的酶解。木质纤维素类生物质预处理主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法,目前更多采用质量分数小于4%的稀酸法(如盐酸、硫酸和硝酸等,120～210℃)、高温热水法、蒸汽爆破法和液相水热法等,不同预处理方法对木质素或大部分半纤维素的溶解和去除有利于提高纤维素酶的可及性。木质素对纤维素酶解具有明显抑制作用,通过预处理降低木质素含量有利于提高纤维素酶解效率。木质纤维经稀酸或高温热水等预处理后,Klason木质素相对含量反而会增加。在木质纤维素类生物质预处理过程中,木质素液滴可能以假木质素形式沉积于纤维素表面,使其比天然木质素更加抑制纤维素酶解。本研究首先概述生物质预处理过程中木质素液滴和假木质素的形成过程,提出假木质素产生的可能机制,并对其组成和性质进行综述;然后阐述木质素液滴和假木质素对木质纤维酶解的影响;最后总结假木质素形成的调控策略。假木质素的形成过程属于非均相反应过程,受传质扩散(分子水平)和流动(宏观统计水平)的影响,可从介尺度行为研究假木质素的形成机制,同时建立相关模型和理论实现其科学的定量描述和定向调控,这不仅有利于木质纤维素类生物质炼制工艺的发展,也有利于促进跨学科科学规模的形成。
关键词：
木质纤维 假木质素 纤维素酶 生物质
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
薛凤莲 林剑 赵广杰 张扬 来雅婷
为改善碱木质素的熔融性能，实现熔融纺丝法制备碱木质素基纤维，以制浆造纸黑液粉末中提取的碱木质素为原料，与不同质量比的聚乙二醇－４００（ＰＥＧ－４００）混合加热，再倒入水中搅拌不同时间后过滤干燥，测定改性处理后碱木质素的热稳定性、黏度及熔融纺丝性能等特征。结果表明：１）在相同搅拌时间时，不同质量比的ＰＥＧ－４００改性处理对灰分含量影响不大，木质素含量随质量比的增加而变少或不变；在相同质量比时，搅拌时间越长，灰分含量越少，木质素含量越多。２）经ＰＥＧ－４００改性处理的碱木质素的热分解温度增加，热稳定性能提高；但随着质量比或搅拌时间的增加，其热分解温度均减少，热稳定性能降低。３）质量比为１∶１和１∶．．．
关键词：
碱木质素 聚乙二醇 熔融性能 纤维
[期刊] 中国农业科学
[作者]
郭光艳 柏峰 刘伟 秘彩莉
木质素是维管植物次生细胞壁的重要组分之一,具有重要的生物学功能。木质素分子与细胞壁中的纤维素、半纤维素等多糖分子相互交联,增加了植物细胞和组织的机械强度,其疏水性使植物细胞不易透水,利于水分及营养物质在植物体内的长距离运输。木质素与纤维素共同形成的天然物理屏障能有效阻止各种病原菌的入侵,增强了植物对各种生物及非生物胁迫的防御能力。然而木质素的存在也给人类的生产实践带来诸多负面影响,如造纸业中,由于必须使用大量化学药品去除木质素,加大了造纸成本,严重污染了环境;饲草中的高木质素含量则影响牲畜的消化吸收,降低了饲草的营养价值;过高的木质素含量也影响了人类对生物质能源的发酵利用。因此,利用基因工程改...
关键词：
木质素 生物合成 转录因子 调控
[期刊] 林业科学研究
[作者]
胡新生 韩一凡 邱德有
针对木质素含量这一数量性状的遗传变异规律进行了综合评述。木质素含量在种、群体、个体等不同层次上均表现出复杂的变异模式，环境因素有着不同程度的影响。木质素的合成途径有可能存在多条途径的替换或切换，然而利用基因工程技术对某些酶如ＰＡＬ、４ＣＬ、Ｃ４Ｈ和ＣＣＲ等酶改造时，在一定的程度上可以降低木质素含量，而对其它酶如ＯＭＴ、ＣＡＤ和Ｆ５Ｈ 等酶改造时，并不降低木质素含量，有些酶基因的反义转化可以改造木质素的组成和化学性质，但这些研究仍需要田间的稳定评估试验加以肯定。鉴于此，为进一步认识木质素含量遗传变异规律，除了进行多酶转基因研究外，作者认为采用谱系明确的材料进行控制木质素含量基因定位和分离研究，并...
关键词：
树木 木质素含量 遗传变异 基因工程
[期刊] 林业科学研究
[作者]
吴晓丽 顾小平 苏梦云 岳晋军
研究了离体后毛竹笋纤维素、木质素含量以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)活性的变化。结果显示:笋体纤维素、木质素含量从笋尖到笋基部逐渐增加;PAL、POD活性笋尖明显高于笋基部。离体后贮藏的竹笋纤维素、木质素含量随贮藏时间的延长而增加,在前5d纤维素的增加速度极快,在后5d增加速度明显趋缓,但木质素含量随贮藏时间的延长基本呈匀速态势增加;POD、PAL活性随贮藏时间的延长,活性均显著增加。对离体竹笋进行低温处理(4℃)可显著降低竹笋的PAL、POD活性,减少木质素和纤维素合成,低温对纤维素的影响高于木质素。
[期刊] 林业科学
[作者]
金枝 赵广杰
综述生物质纤维基活性碳纤维、黏胶基活性碳纤维、木质素基活性碳纤维、生物质苯酚液化物基活性碳纤维、生物质沥青基活性碳纤维5种生物质活性碳纤维的孔隙调控与结构表征研究进展,归纳其晶体结构、表面形态结构、表面化学结构和吸附性能,并提出几点建议。
关键词：
生物质活性碳纤维 孔隙结构 孔隙调控
[期刊] 林业科学
[作者]
邹春阳 吴文娟
【目的】以稻草、芦草和竹子中不同结构单元木质素为研究对象，借助耗散型石英晶体微天平（QCM-D）技术，原位、实时探究不同结构单元分离木质素与酶吸附的动态行为，为木质素对生物质酶水解的影响提供理论基础、对木质纤维素的高效利用进行定向调控。【方法】原料化学成分参照标准方法测定，分离木质素结构经红外、凝胶渗透色谱和碱性硝基苯氧化表征，采用原子力显微镜观察木质素薄膜表面形貌，借助QCM-D技术分析纤维素酶在木质素薄膜上的吸附行为。【结果】分离木质素均为GSH型木质素，纯度高，含糖量约10%，分子质量接近，约5 000；硝基苯氧化结果显示，稻草、芦草和竹子中木质素结构单元存在差异，竹子中木质素未缩合单元得率最高，为444.4 g·kg~(-1),S/G比为1∶0.6，芦草、稻草中木质素S/G比均为1∶1.1；经QCM-D分析，竹子木质素薄膜对纤维素酶吸附速率最快、吸附量最大，芦草和稻草木质素薄膜对纤维素酶的吸附速率和最大吸附量相近；停止通酶后，用缓冲液冲洗，纤维素酶附着在木质素上难以被洗脱。酶吸附过程中3种木质素表面均具有较好的黏弹性，且黏弹性差异不大。【结论】稻草、芦草和竹子中木质素对纤维素酶均有明显吸附作用，来源不同的木质素但结构单元相同，对纤维素酶吸附能力相同；木质素结构单元不同，对纤维素酶吸附能力不同。纤维素酶在木质素薄膜表面上结合紧密，难以脱附，S/G比较高的木质素，其纤维素酶吸附能力较强，在纤维素酶水解中产生更多无效吸附，导致葡聚糖转化效率降低。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张双燕 费本华 余雁 程海涛 王传贵
以杉木木材单根纤维为研究对象,采用3种化学方法不同程度地脱除木质素,在细胞水平上,探讨木质素对木材单根纤维拉伸力学性能的影响。结果表明:在干燥状态下,单根纤维的弹性模量随着木质素含量的减少而降低,但整体降低的程度不大,木质素几乎完全脱除时,单根纤维的弹性模量降低约7%;木质素对单根纤维的拉伸强度和断裂伸长率影响显著,都随着木质素含量的减少而增大。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
任兰天 唐飞 邵庆勤 宋长刚 刘庆 梅艳艳 张从军
探索建立秸秆化学成分的近红外快速准确检测模型,将有助于秸秆腐熟程度判定及秸秆利用产业在线控制。本研究利用添加堆腐剂对小麦秸秆进行腐熟试验,以腐熟过程中的小麦秸秆样品为研究对象,利用NIRS构建快速检测秸秆主要成分含量的定量检测模型。研究结果显示,可以通过NIRS在短时间内精准检测小麦秸秆腐解过程中纤维素、半纤维素、木质素的含量,定标相关系数Rc分别为0.976 7、0.980 5和0.984 8,矫正相关系数分别为0.984 1、0.987 2和0.989 8,全交互验证相关系数为0.979 8、0.989 2和0.987 3,RPD值分别为4.84、6.57和5.75均>3.0,定标效果良好。
关键词：
小麦秸秆 腐熟 NIRS 纤维素含量
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
刘苍伟 苏明垒 王玉荣 赵荣军
木质素是木材细胞壁的第2大化学组分,对树木新陈代谢和生长发育具有重要作用,但木质素的存在阻碍了木材资源作为木质纤维材料的利用。文章分别详细阐述了木质素基因调控对木材细胞壁组分和组织细胞微观结构两方面影响的研究进展,以期为优质速生人工林的选育和培育提供科学理论依据,并在前人研究成果的基础上进行了展望。
[期刊] 林业科学
[作者]
陈媛 韩雁明 范东斌 晏婷婷 李改云 王思群
作为一种新型轻质多孔的功能性气凝胶,生物质纤维素基碳气凝胶具有独特的各向同性三维网络层级结构,该结构使生物质纤维素基碳气凝胶兼具气凝胶的高比表面积、高孔隙率、低密度以及碳材料的耐热性、导电性和生物质材料的可降解性、生物相容性,是近年来纳米功能性材料领域的研究热点之一。生物质纤维素基碳气凝胶原材料来源广泛,包括木材、竹材、果蔬等植物及其加工物、海洋生物和细菌等。基于原料形态不同,本研究将生物质纤维素基碳气凝胶的制备方法归结为凝胶炭化法和生物质直接炭化法,并详细介绍2种方法的制备工艺。基于生物质纤维素基碳气凝胶独特的层级孔状结构,本研究概述碳气凝胶的轻质多孔、疏水性、稳定性和导电性以及生物质纤维素基碳气凝的金属掺杂和杂原子掺杂改性,这些优异的材料特性使其在隔热、电化学、吸附等领域有着广泛应用,并有望渗透到药物缓释、抗菌材料、组织工程和电磁屏蔽等更多的前瞻性新兴材料领域。围绕生物质纤维素基碳气凝胶的功能化制备、性能表征和应用,创新性的研究理论和研究方法正在不断涌现,本研究在深入分析研究现状的基础上,展望生物质纤维素基碳气凝胶未来的研究方向和发展前景。生物质纤维素基碳气凝胶作为一种新型绿色材料,以其独特的热学、电学、光学及力学性能,可为生物质的高值化、功能化应用提供更多的研究思路,具有更加广泛的应用前景。
关键词：
纤维素 碳气凝胶 生物质 制备 性能
[期刊] 林业科学
[作者]
蒋康杰 吴文娟 黄丽菁 李家全 黎孔燕
【目的】以杨木、桉木和相思木木质素为原料，探究纤维素酶在不同材种木质素及模拟底物上的吸附行为，为木质纤维原料预处理技术选择和酶水解转化成本降低提供参考。【方法】采用二维核磁方法分析提取木质素的组成结构，应用旋涂法制备木质素及木质素/纤维素生物传感器，并对酶吸附前后的表面形貌进行表征，利用耗散型石英晶体微天平技术原位、实时探究不同材种木质素吸附纤维素酶影响底物酶水解的规律。【结果】杨木、桉木和相思木分离木质素纯度高，均为GS型木质素（杨木、桉木和相思木木质素S/G比分别为1.09、1.73和1.22），木质素结构单元之间的主要连接方式是β—O—4结构。AFM显示，底物水解过程中纤维素酶可均匀分布在底物及木质素表面且结合紧密，酶水解后桉木木质素粗糙度高于杨木和相思木。经QCM-D分析木质素吸附纤维素酶的能力大小为杨木<相思木<桉木。【结论】原料酶水解过程可分为吸附、快速水解、缓慢水解和水解平衡4个阶段。同结构单元类型的木质素对纤维素酶表现出的吸附能力不同，较高S/G比的木质素与纤维素酶之间的非生产吸附越多，导致酶与纤维素之间吸附位点减少，达到最大转化率所需时间更长，水解程度较低。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
雒珺瑜 崔金杰 辛惠江
【目的】探讨不同生育时期棉花叶片中纤维素和木质素含量与绿盲蝽抗性的关系,为深入研究棉花对绿盲蝽的抗性机制及绿盲蝽综合治理技术体系的构建提供依据。【方法】以田间初步筛选出的27个对绿盲蝽有不同程度抗性的棉花品种(系)为材料,通过网室抗性鉴定和室内纤维素和木质素含量测定分析,系统研究不同棉花品种(系)对绿盲蝽的抗性水平及棉花叶片中纤维素和木质素含量与绿盲蝽抗性的关系。【结果】供试的27个棉花品种对绿盲蝽的抗性水平总体偏低,多数品种抗性不明显或没有抗性。供试的大多数棉花品种叶片纤维素含量在苗期最高,其次是花铃期和蕾期;棉花花铃期叶片纤维素含量随着棉花对绿盲蝽的抗性的增强而显著升高,而苗期和蕾期棉花叶...
关键词：
棉花 纤维素 木质素 绿盲蝽 抗虫性
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
尚娜娜 叶晓 黄丽霜 金贞福
采用红外吸收光谱法、热分析法探讨在热压过程中毛竹Phyllostachys edulis材加工剩余物蒸爆纤维木质素(SEBPL)结构变化规律,为确定热压工艺及研究无胶黏结机制提供理论依据。①竹材加工剩余物蒸爆纤维木质素高于竹粉磨木木质素(MBL)。竹无胶纤维板木质素(SEBBL)低于SEBPL,表明部分低分子量的木质素在热压过程中形成木质素-木质素聚合物或木质素-多糖复合体(LCC)。②SEBPL保留了木质素芳香环的结构特征,但蒸爆过程中木质素侧链的酯键、醚键断裂,形成游离的酚羟基,使蒸爆纤维木质素游离酚羟基含量增加。③SEBBL分别在115℃和200℃附近有2个玻璃态转化的吸热峰。在200℃...
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