水稻半纤维素支链合酶基因GT61家族的结构特征和组织表达分析

从生物信息学和基因表达的角度,鉴定OsGT61家族成员的结构特征和组织表达特性。结果表明,OsGT61家族含有25个成员,分为3个亚类。A、B和C亚类分别含有19、3和3个成员,其基因的外显子数介于1~7个。其蛋白质大小为49.1~73.8ku,pI为5.4~10.4。该家族蛋白质的C端motif较为保守。而且,它们含有Ser/Thr激酶的磷酸化位点分别为9~29个和3~13个,Tyr激酶的磷酸化位点小于7个。但是,该家族成员的糖基化位点相对较少,16个成员存在1~4个O-糖基化位点,3个蛋白存在1~2个N-糖基化位点。基因表达芯片聚类分析和半定量RT-PCR检测表明,OsGT61基因家族主要成员在不同组织中表达水平存在明显差异。这些结果暗示OsGT61家族基因在水稻不同组织中细胞壁半纤维素生物合成中发挥不同作用。     

PAM预处理玉米秸秆中半纤维素水解动力学分析

过氧乙酸复合马来酸(Peracetic acid and maleic acid, PAM)能有效将玉米秸秆中木质素和半纤维素脱除分离得到纤维素,同时将半纤维素降解为木糖,然而PAM预处理中半纤维素的降解机制尚不清楚。以单独过氧乙酸(Peracetic acid, PA)预处理为对照,考察了90～120℃PAM预处理玉米秸秆中半纤维素的水解动力学,采用双相水解动力学模型拟合分析了玉米秸秆中半纤维素的水解反应动力学参数。结果表明,半纤维素的水解由快速水解和慢速水解两个阶段构成,慢速水解部分的比例随着反应温度的升高而下降。与PA预处理对比发现PAM预处理可以将木聚糖快速反应和慢速反应的活化能分别降低至71.4 kJ/mol和79.1 kJ/mol,并且显著提高木聚糖的水解反应速率。研究结果证实了该模型可以有效模拟木聚糖的水解过程,揭示了PAM预处理促进半纤维素水解作用的动力学机制。     

厚壁毛竹结构性成分含量特征

采用范氏洗涤纤维法分别测定竹叶、竹枝和竹秆中的纤维素、半纤维素和木质素的含量,研究了厚壁毛竹不同部位和不同生长时间的结构性成分含量变化特征。结果表明：竹叶中纤维素含量低于半纤维素含量[分别为（27．71±5．82）％、（38．02±5．76）％],而竹枝和竹秆中纤维素含量均明显高于半纤维素含量;各部位按纤维素含量、木质素含量和结构性成分含量总和的高低分别为：竹秆中部、竹秆基部、竹秆梢部、竹枝和竹叶,而半纤维素含量相反。方差分析表明,不同部位间的纤维素、半纤维、木质素含量及其总和的差异均达到极显著水平（ F＞F0．01,P＜0．01）;不同生长时间的结构性成分含量及其总和的差异相对较小,仅木质素含量的差异达到显著性水平（ F＝4．777,P＝0．012）。研究结果为厚壁毛竹的利用奠定基础。     

玉米叶片纤维素含量与冠层光谱特征的研究

以株型相近的高赖氨酸玉米“中单9409”、粮饲兼用型玉米“中原单32”和高油玉米“高油115”为供试材料,研究了不同生育时期和冠层中不同高度叶片中纤维素、半纤维素含量的差异及其冠层水平的光谱响应。结果表明：在相同栽培密度和施肥水平下,不同品玉米品种叶片的纤维素、半纤维素含量存在差异,其中以中、上层叶片相差较大,不同品种间同层叶片纤维素含量相差可达34.9%,下层叶片相差较小。通过对同步获取的冠层近红外光谱与叶片中纤维素、半纤维素含量进行相关分析,分别筛选出1420、1450、1490、2100和2270 nm可作为反演纤维素含量的特征波长;而2270、2280和2340 nm可作为反演半纤维素含量的特征波长,达到了显著或极显著水平。     

基于近红外光谱的果树残枝纤维组分含量分析

【目的】研究运用近红外光谱技术结合化学计量学实现快速检测新疆南疆果树残枝中纤维素、半纤维素和木质素含量。【方法】以150个从新疆南疆各地采集的果树残枝样本为材料,利用近红外光谱技术结合偏最小二乘法（PLS）,采用不同的预处理和特征波段筛选方法优化各纤维组分含量的预测模型。【结果】SG卷积平滑法预处理结合竞争性自适应权重取样法（CARS）优选特征波段建立的3种纤维组分近红外检测模型效果最优,相关系数r分别为0.950 3、0.948 7和0.937 1,决定系数R²分别为0.900 8、0.896 5和0.875 1,校正标准偏差RMSEC分别为0.007 0、0.005 4和0.005 1,预测标准偏差RMSEP分别为0.011 8、0.008 9和0.008 8。【结论】采用近红外光谱技术能够实现新疆南疆果树残枝纤维素、半纤维素和木质素三组分的快速定量检测。     

聚合氯化铝对木质纤维素MgCl2预处理液的纯化

预处理是生物质资源转化的关键步骤,其过程会使植物细胞壁的结构发生变化,从而降低生物质的顽固性并增强其中糖的有效溶解,以促进其高值化利用。预处理液成分复杂,所含木质素和多种降解产物不利于糖类的高效利用,需要对其进行分离纯化。以桉木经MgCl₂预处理的废液为对象,通过聚合氯化铝(PAC)絮凝的方法去除其中的大分子木质素,利用Zeta电位和粒径检测、高效液相色谱法、紫外光谱法等技术分析絮凝处理前后预处理液的成分变化,并对其去除机理进行深入研究。结果表明:当PAC用量为4.00%质量分数时,反应体系Zeta电位为0,此时胶体稳定性最差,可获得较大的木质素沉淀量;当预处理液的pH接近3.00时,刚好达到等电点,体系中正负电荷中和不稳定,胶体颗粒粒径最大,出现明显絮凝沉淀;随着pH的升高,PAC对木质素的去除效果仍有明显增强,综合所有因素可知,在pH为10.00、PAC用量为2.00%质量分数时,处理体系对木质素的絮凝表现出良好的选择性,木质素的选择性去除率可达86.05%。由此可知,PAC主要是通过静电和桥联双重作用改善预处理液的胶体稳定性,使预处理液中的木质素大分子优先沉淀,体现出良好的选择性,是一种非常有潜力的预处理液纯化方法,值得进一步探究和优化。     

秸秆饲料中纤维素、半纤维素和木质素的定量分析研究

拟定了秸秆饲料中纤维素、半纤维素和木质素的定量分析方法。结果表明:将中性洗涤剂法改为pH2洗涤剂法,更便于过滤;将酸性洗涤剂法改为2 mol/L盐酸洗涤剂法,使ADF中半纤维素含量显著降低,提高了纤维素和半纤维素的测定准确度。与Van Soest方法相比有操作简便、快速,定量准确性高的特点。     

芒草化学成分分析研究

以芒草(芒、五节芒、荻、南荻、奇岗以及芒荻杂种)为研究对象,研究其纤维素、半纤维素、木质素的含量及其在种间(或类型间)的差异。结果表明,半纤维素和木质素含量在不同种间(或类型间)差异分别达到了显著和极显著水平,纤维素含量在不同种间(或类型间)差异不显著。纤维素含量、半纤维素含量的种内变异贡献率大于种间变异贡献率,说明利用种内遗传变异,能够对纤维素含量及半纤维素含量进行遗传改良。     

生物质基木质纤维复合膜的制备及性能

半纤维素是木质纤维的主要组分之一,但其潜在应用价值远没有得到开发和利用。以毛竹季铵盐半纤维素为原料与羧甲基纤维素通过流延法制备复合膜材料。FT-IR、XRD结果表明,复合膜制备中无新键形成,QH与CMC主要通过氢键和静电吸引结合;由SEM及AFM可知,复合膜表面光滑、结构致密,说明这两种高分子通过这种物理方式结合紧密;复合膜抗拉强度随着CMC的比例增加而增加,且最大值可达65.2MPa。通过UV-vis测试,复合膜透光率均高于80%。由于复合膜具有良好的力学性能和透光率,制备过程工艺简单,并且两种生物质大分子具有生物相容性,因此,复合膜可用于食品包装领域,并为生物质木质纤维的利用开拓新的途径。