瘤胃微生物在木质纤维素价值化利用的研究进展

瘤胃是反刍动物消化的第一个腔室，各种微生物（细菌、真菌和原生动物）相互作用将木质纤维素植物生物降解为易于代谢的化合物。瘤胃也是目前自然界公认的木质纤维素高效降解和利用的天然反应器，其真菌和细菌可分泌多种木质纤维素降解酶，在木质纤维素生产生物燃料和化学用品方面具有潜在的价值。因此，本研究在瘤胃内木质纤维降解的微生物及其降解木质纤维素相关酶的基础上，重点综述了瘤胃微生物在木质纤维素生物转化为乙醇、生物化学（有机酸）及沼气等方面的研究进展，旨在为瘤胃微生物和瘤胃酶在木质纤维素价值化利用方面的研究和应用提供新的方法和思路。     

改性纤维素的吸附性能及应用研究进展

纤维素作为天然生物基材料来源广泛,纤维素的改性及其在吸附方面的应用一直作为研究的热点。笔者介绍了纤维素基本结构,综述了纤维素化学改性方法以及改性纤维素对水体污染物吸附能力的提高。重点从改性纤维素良好的吸附性、吸附机理以及对水体中金属离子和水体中氮磷的吸附性展开叙述。提出了改性纤维素可应用于土壤当中,以期为土壤改良、作物高产提供全面的科学解释;同时改性纤维素可与肥料相结合,提高肥料利用率减缓因施肥造成的面源污染等问题。     

纤维素气凝胶的制备及对刚果红的吸附性能

以微晶纤维素为原料,采用响应面分析法探讨了纤维素气凝胶(MCCA)吸附剂的最佳制备工艺,并运用静态吸附实验研究了MCCA对刚果红(CR)的吸附行为及吸附机理。结果表明:当m(尿素)∶m(微晶纤维素)=6.0∶2.5、环氧氯丙烷(ECH)体积分数为5.88%、交联温度65℃时,所得的MCCA对CR有较好的吸附能力;在20℃、CR质量浓度300 mg·L~(-1)、pH=6及MCCA用量为0.05 g的条件下,MCCA对CR的吸附容量可达163.8mg·g~(-1),MCCA对CR的去除率为94.7%。MCCA对CR的吸附动力学极其符合二级动力学方程模型;与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合用来描述MCCA对CR的吸附过程; MCCA对CR的吸附热力学参数为ΔH=-0.003 67 k J·mol~(-1)、ΔS=0.021 62 J·(mol·K)~(-1)、ΔG=-1.188 k J·mol~(-1)(323 K),这表明该吸附过程是自发放热的过程。MCCA经5次循环使用后,对CR的去除率仍旧可达90%以上,说明MCCA可循环再生使用,其制备工艺简单、经济,在染料废水处理方面具有较高的实际应用价值。     

NaOH协同辐照预处理提高稻草纤维素酶解转化率

为降低预处理成本,提升稻草纤维素的酶解效果,采用NaOH协同⁶⁰Co-γ射线辐照处理稻草,研究其对稻草中纤维素酶解转化率的影响,利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)分析协同预处理对稻草微观结构的影响,并通过正交试验对协同预处理条件参数进行优化。结果表明,NaOH协同辐照预处理能显著提高稻草纤维素酶解转化率,优化后的预处理条件为400 kGy辐照剂量的稻草结合2%NaOH溶液,固液比1:15,50℃条件下处理4 h,按照10 FPU·g^-1加入纤维素酶溶液,于50℃、130 r·min^-1条件下气浴恒温振荡,酶解24 h后,其稻草纤维素转化率达到78.54%±1.20%。本研究结果为农业废弃物资源能源化高效利用提供了技术支撑和理论依据。     

高粱秸秆预处理方法的研究进展

高粱秸秆是生物质能的最佳来源之一,因其产糖量高,被认为是发酵产乙醇的理想原料。高粱秸秆预处理技术一直备受研究者的关注,该文综述了高粱秸秆预处理方法的分类和技术特点,并展望了预处理方法面临的挑战和未来的发展方向。     

杉木纤维素合酶(ClCesA2)基因的克隆与表达分析

为探索杉木木材发育的分子机制,以杉木幼苗嫩叶总RNA为模板,利用反转录获得的cDNA进行聚合酶链式反应(PCR),获得杉木纤维素合酶(ClCesA2)基因。对该基因进行测序以及序列分析表明,该基因开放阅读框全长3 276 bp,共编码1 091个氨基酸,具有锌指结构和8个跨膜区域,及保守的DX……QVLRW结构域。荧光定量PCR结果表明,该基因在杉木的根、茎、叶中相对表达量有明显差异,茎的相对表达量最高,根次之,叶最低。系统进化树分析表明该基因与初生壁合成相关基因聚在一起,推测该基因可能参与杉木细胞初生壁的形成。     

高温秸秆降解菌的筛选及其纤维素酶活性研究

筛选能在高温（55~75℃）好氧堆肥中高效降解纤维素的菌株，并评估其降解秸秆的能力与产纤维素酶的热稳定性。从高温期堆肥中采样，以水稻秸秆粉为唯一碳源，通过55、65℃和75℃连续高温传代驯化并分离筛选耐高温菌，结合水解圈和水稻秸秆崩解试验筛选不同高温下高效降解秸秆的目标菌株，采用16S rRNA测序和系统发育分析鉴定目标菌株分类地位，通过分析目标菌株纤维素降解相关酶在50~90℃之间的热稳定性，解析其高温适应性机制，评价其在实际生产中的应用潜力。高温驯化分离得到13株耐高温降解菌，其中B-5、B-6、B-7和B-11的纤维素和秸秆降解能力较强，而只有B-7和B-11在55~65℃和75℃具有高效降解水稻秸秆的能力，将其认定为目标菌株。系统发育分析表明B-7和B-11菌株与芽孢杆菌科高度相似，分别命名为短小芽孢杆菌B-7和嗜热脂肪芽孢杆菌B-11。酶活热稳定性分析发现B-7和B-11各纤维素酶活性在50~90℃之间先升高后降低，其最适温度范围不同，分别为55~65℃和70~80℃，其中B-11在85℃时的相对酶活仍高于60%。研究表明，菌株B-7和B-11是耐高温高效秸秆降解菌，其具有不同高温偏好性，纤维素酶热稳定性强，在秸秆高温好氧堆肥中具有潜在的应用前景。     

长链酰胺化纳米纤维素增强聚乳酸复合材料

以纳米纤维素(NCC)为原料,先采用四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化制备氧化纳米纤维素(TONC),再与不同链长脂肪胺在催化剂作用下发生反应,得到脂肪胺改性纳米纤维素,当脂肪胺为十二胺(DOA)、十四胺(TEA)、十六胺(HEA)、十八胺(OCA)时,分别制得DOATONC、TEATONC、HEATONC和OCATONC。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和元素分析表明:脂肪链接枝成功,改性后纳米纤维素的晶形没有发生改变,为原有Ⅰ型晶型;接触角和分散性测试表明:随着脂肪链的增长,改性纳米纤维素表面的亲水性明显下降(接触角由65.8°上升至93.9°),而分散率由25.17%先降至11.97%,再升至71.71%。将1%的改性纳米纤维素添加到聚乳酸(PLA)中制得复合膜,机械性能测试结果表明:随着脂肪链的增长,复合膜的机械性能明显提高,其中PLA/OCATONC复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别达到40.2 MPa和6.39%。     

纤维素降解菌的分离筛选及其对水稻秸秆的降解效果分析

采用平板涂布法从湖南省望城区水稻田土壤样品中分离真菌;通过刚果红平板培养实验筛选出具有纤维素降解功能的6个真菌菌株;应用DNS法测定了各菌株产CMCase的活力,并分析了它们对水稻秸秆的降解效果。研究结果表明,在筛选出的6个真菌菌株中,WAF6对水稻秸秆的降解率最高,达45.72%;经形态学及分子生物学鉴定,WAF6被鉴定为草酸青霉(Penicillium oxalicum)。     

一例湖羊纤维素性肺炎的病理组织学观察

为探究四川省某养殖场湖羊患病情况,以1只发病湖羊为例,研究观察病羊临床症状、解剖变化,采用H.E.染色方法分析病羊实质器官病理组织学变化,并从病羊中分离出菌株Z-1,采用生理生化、16S rDNA基因测序对其鉴定,采用腹腔注射对菌株Z-1进行动物回感试验,纸片扩散法对菌株Z-1进行药敏分析。结果表明:患病羊病症有高热、剧烈咳嗽并伴有喘气,口鼻周围可见黄色浓稠分泌物;解剖变化为多个实质器官明显肿大、充血,肺脏充血、颜色暗红,切开有血样泡沫状液体流出;病理组织切片可见肺、肝、脾等组织细胞肿胀、充血、出血,肺泡腔和细支气管中有大量粉红色纤维素性渗出物,炎性细胞浸润;菌株Z-1为革兰氏阳性菌,乳糖、七叶苷和山梨醇等生化反应呈阳性反应,木糖醇、甘露糖和蜜二糖等生化反应呈阴性反应;16S rDNA基因目的片段长度为1 428bp,与菌株NR_026471的相似性达到98%,综合鉴定为链球菌;动物回感试验表明该菌株对小鼠具有很强的致病性;药敏试验表明该菌株对氧氟沙星、诺氟沙星、环丙沙星和庆大霉素等敏感,对氨苄西林、青霉素和拉氧头孢等耐药。综上,该病湖羊患链球菌感染的纤维素性肺炎。