生物质制乙醇预处理方法的研究进展

【目的】为应对日益严峻的能源和环境污染问题,综述了木质纤维生物质制备乙醇的原料预处理方法,为广大科研工作者提供了该研究领域的最新研究进展,展望了可再生木质纤维原料高值化利用的新思路和新技术.【方法】查阅了国内外生物质原料预处理制备生物乙醇的主要研究方法,并进行了归纳总结,提出各种预处理方法存在的优缺点.【结果和结论】利用可再生的木质纤维生物质发酵制取乙醇得到了广泛的研究,由于木质纤维原料结构复杂,直接转化效率低,木质素和半纤维素水解产物对纤维素水解和发酵具有明显的抑制作用.木质纤维原料预处理是提高乙醇得率的有效途径,通过预处理,去除植物细胞壁中木质素和半纤维素组分,降低木质素和半纤维素水解产物对后续乙醇发酵的抑制作用,同时降低纤维素结晶度,提高原料的多孔性,从而提高纤维素酶对纤维素的水解效率.     

农业生物质资源木质纤维素及基质化利用研究进展

基质栽培是国内外现代化温室的主要栽培模式,其在设施园艺业的应用前景广阔,地方生物质资源基质替代或补充草炭基质势在必行。我国农业生物质资源种类繁多、来源广、富含大量木质纤维素,且这类物质具有结构坚硬、分解困难的特性。因此,木质纤维素降解是规模化快速基质生产的关键。为供促进农业生物质资源的基质化利用参考,简述农业生物质资源木质纤维素特点,农业生物质资源基质化利用及其木质纤维素降解的研究进展,指出农业生物质资源基质化木质纤维素降解的研究方向。     

竹纤维素增强复合膜的制备及性能

为扩大竹纤维素的利用范围,以竹材加工废弃物为原料,研制竹纤维素增强复合膜绿色食品包装材料。采用硫酸水解和超声波辅助法制备竹纤维素,将其作为增强材料分别与壳聚糖和羧甲基纤维素制备成2种复合膜。通过扫描电镜(SEM)及傅立叶红外光谱(FT-IR)分析,发现竹纤维素形状为棒状,直径约为500 nm,长度为500～600μm,而且其红外谱图显示具有纤维素的特征官能团结构。对壳聚糖-竹纤维复合膜和羧甲基纤维素-竹纤维复合膜的物理性能进行测试,结果表明:复合膜的表面粗糙程度随竹纤维素含量增加而增大,并且复合膜的透湿性能和透光性能也会降低。2种复合膜的力学性能测试结果为:随着竹纤维素的加入量增加,复合膜的拉伸强度增加,复合膜拉伸模量提高,而复合膜的断裂伸长率降低,说明竹纤维素可以作为一种较好的增强材料使用。竹纤维素的加入对壳聚糖-竹纤维复合膜物理性能的改善更明显,壳聚糖-竹纤维复合膜有望作为食品包装材料应用。     

用于防沙治沙的竹纤维基液体地膜的研制

[目的]为防沙治沙提供技术支持。[方法]利用天然竹纤维为原料,先通过羧甲基改性制备羧甲基纤维素（CMC）,并进一步制备竹纤维基液体地膜,考察CMC用量对膜性能的影响。[结果]随着CMC用量的增加,地膜溶液的粘度逐渐增大,膜的拉伸强度、断裂伸长率和透光率呈先增加后降低趋势,而吸水率则先减小后增加。当CMC用量为5 g/100 ml H2O时,膜的拉伸强度、断裂伸长率和透光率最大,而吸水率最小。30 d后,沙粒表面的竹纤维基液体地膜大量降解,而沙粒硬化成块。红外分析结果表明,CMC与玉米淀粉（ST）或PVA大分子之间发生了交联作用,形成了互穿网络结构。[结论]该研究成功研制了竹纤维基液体地膜,该地膜具有良好的降解和防沙治沙效果。     

木质纤维素类农业废弃物生物转化资源化研究进展

木质纤维素类农业废弃物生物质资源的合理利用,对减少环境污染、缓解能源危机具有重要意义。简述了国内外木质纤维素类生物质资源化利用技术,着重对木质纤维素类农业废弃物生产燃料乙醇、厌氧发酵产甲烷（CH4）和产氢（H2）领域研究进展进行了论述。     

纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展

木质纤维素生物质是价廉易得、来源丰富的可再生资源和能源,被纤维素酶转化后可以生产乙醇部分替代石油,这不仅有利于环境保护和资源再利用,而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机。纤维素酶成本的降低以及纤维素转化效率的提高是纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的关键。本文综述了纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展,主要包括纤维素酶的分类及其作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维素生物质的预处理、纤维素酶的转化和糖化发酵乙醇工艺。     

4种可食性纤维素薄膜的表征及其在羊肉保鲜的应用研究

为筛选适用于冷藏羊肉保鲜的可食性薄膜中纤维素的种类,将可食性纤维素薄膜应用于冷藏羊肉的保鲜中,比较了羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素(MC)4种可食性纤维素薄膜与日常使用的市售聚乙烯(PE)保鲜膜的机械性能、氧气透过率、透光率等指标;探究了5种薄膜保鲜冷藏羊肉的pH值、TVB-N、滴水损失的变化。试验结果表明:CMC胶液粘度适中;CMC、PE薄膜感官评价较好,透光率较高;CMC薄膜水溶性、抗拉强度、断裂伸长率、阻气性优于其他几种薄膜。应用于冷藏羊肉中,PE薄膜效果较差,肉样发生酸败,CMC、HPMC效果较好,有效延缓了pH值、TVB-N和滴水损失的升高,保鲜期为11 d,提高了50%。     

纤维素类生物质高效转化利用有进展

正最近,中国科学院广州能源研究所牵头承担的"863"计划"纤维素类生物质高效转化利用技术"项目日前取得系列重要进展,为农林废弃物高效利用提供了技术支撑。该项目在边际土地能源草分子育种与新种质创制、能源草高效制备生物天然气关键技术、木质纤维原料高效预处理技术与工     

纳米纤维素纤维的制备及其对马铃薯淀粉薄膜性能的影响

利用农作物废弃物-花生壳作为主要原料,采用硫酸水解的方法制备花生壳纳米纤维素纤维以及马铃薯淀粉薄膜,并使用扫描电子显微镜和万能拉伸试验机等仪器对添加了纳米纤维素纤维的马铃薯淀粉薄膜性能进行研究。结果发现,花生壳纳米纤维素纤维呈现棒状形状;适量添加纳米纤维素纤维能够有效提高马铃薯淀粉薄膜的拉伸强度和降解时间,但是降低了薄膜的透光率、导致薄膜透明度不高;纳米纤维素纤维含量为5%左右的马铃薯淀粉薄膜的性能较为优良,制备出来的薄膜结构紧密、平整、光滑。     

生物质催化制备5-乙氧基甲基糠醛研究进展

生物质醇解是生物质高值化利用的一种方式,可以转化制备得到与汽油和柴油燃烧特性相近的液体燃料5-乙氧基甲基糠醛（5-ethoxymethylfurfural,EMF）。本文对生物质醇解转化制备EMF的原料、催化体系和溶剂体系进行了文献综述,总结了糖类、木质纤维素类不同原料制备液体燃料的现状和趋势;综述和分析了均相和非均相催化体系在生物质醇解制备EMF中的优劣;探讨了EMF制备过程中溶剂体系的作用和效果,对生物质醇解制备EMF的研究趋势进行了展望。     

淀粉处理方法对淀粉-木质复合材料性能的影响

采用烘箱、微波、紫外和甘油处理对原淀粉进行改性,通过聚氨酯交联剂将改性淀粉与木粉经模压制备复合材料。采用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和热重分析仪（TGA）对复合材料进行表征,并对力学性能和吸水厚度膨胀率进行测试。结果表明,不同处理方法改性淀粉的结晶结构和颗粒结构均有一定程度的破坏,微波处理和紫外处理的淀粉-木质复合材料的拉伸强度、静曲强度和耐水性能较好。     

半纤维素/壳聚糖/明胶绿色抗菌包装膜的制备与表征

半纤维素因分子间和分子内存在氢键，直接制备得到的薄膜弹性差. 壳聚糖虽有良好成膜性，但单一组分壳聚糖膜脆性大. 因此，本研究采用明胶增强半纤维素与壳聚糖，并以甘油为增塑剂，构筑得到具有良好力学性能的抗菌包装膜. 考察了半纤维素同壳聚糖和明胶的质量比及甘油添加量对复合膜感官质量、力学性能、抗菌性和阻隔性的影响. 结果表明，当半纤维素/壳聚糖/明胶在质量比为1∶1∶1，甘油添加量为半纤维素质量的20%，所得的复合膜性能最佳，拉伸强度为（3.71±0.13）MPa，断裂伸长率为（38.62±1.03）%，气体透过率为0.17 cc/(m2·d·0.1 MPa)，对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的抑菌圈直径为（35.9±3.7）mm，对大肠杆菌（Escherichia coli）为（34.7±2.3）mm，可潜在用于果蔬保鲜包装.     

碱处理杨木浆提取半纤维素及其结构与性能

为了利用溶解浆在生产粘胶纤维时废液中的半纤维素,用杨木未漂浆和漂白浆为原料,通过碱处理提取半纤维素,并用梯度乙醇沉淀的方法制备出10组半纤维素。采用高压液相、X射线衍射、红外光谱和热重分析等技术对半纤维素的结构及性能进行分析。结果表明,两种浆料通过不同体积分数乙醇沉淀出的半纤维素,其结构均以木糖为主链,半纤维素中木糖质量分数高达100%。红外光谱及XRD结果显示,10组半纤维素的化学结构及结晶度均相似,随乙醇体积分数的提高,半纤维素中糖苷键逐渐减少。由热重分析可知,半纤维素在700℃时固体残留量随乙醇体积分数的升高而增加。其中,75%乙醇沉淀出的半纤维素,在温度至700℃时,最高固体残留率为36.2%。     

十二烷基苯磺酸钠胶束浓度对 壳聚糖复合膜结构和性能的影响

制备了一系列不同十二烷基苯磺酸钠(SDBS)胶束量的壳聚糖(CS)复合膜(CS/SDBS).通过傅立叶红外(FT-IR)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法研究了SDBS胶束量对壳聚糖结构、形态以及力学性能等方面的影响.红外光谱(FT-IR)表明,在SDBS胶束和壳聚糖之间形成了强的相互作用,适量的SDBS胶束能有效地提高壳聚糖的力学性能.与纯的壳聚糖相比,当SDBS的添加量为0.9%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度(σb)和断裂伸长率(εb)分别提高了25.4%和18.7%.     

毛竹销（钉）的高速旋转摩擦焊接性能研究

选取毛竹销钉替代木榫在1 500 r/min的情况下与榉木基材进行旋转摩擦焊接，对其抗拉强度和焊接机理进行研究。重点研究不同形状的预钻孔和不同榫径与孔径比值下的竹销钉焊接抗拉拔强度，并将其与木榫焊接和PVAc胶接的抗拉强度进行对比。结果表明:1）当采用恒定直径孔10/9、10/8、10/7、10/6 4种榫径/孔径比的焊接强度均高于PVAc胶接强度，但低于木荷榫和榉木榫的焊接强度，其中10/8的榫径/孔径比的焊接强度相对最高，达到了5.54 MPa；2）当采用渐变直径孔，竹销钉的焊接强度得到明显提高。其中10/8-6的榫径/渐变孔径比值取得了最高的焊接强度，达到6.42 MPa，比10/8比值的强度提高了15.6%，超过了木荷榫的焊接强度，但不及榉木榫的焊接强度；通过对竹销钉的焊接界面温度进行监测，发现焊接界面能在2 s内达到300℃以上的峰值高温，且维持了一定的高温时间（通常约2～3 s），随后随着竹销停止旋转摩擦，温度逐步下降；不同的榫径与孔径比值下，焊接界面的升温速率、峰值温度和高温持续的时间不同，它们是产生强度差异的主要原因；SEM观察结果显示，竹销旋转摩擦焊接界面由竹销或基材中的胞间层物质软化、熔化和流动并与作为增强材料的竹纤维包裹，形成了犹如“钢筋水泥土”结构般的致密、连续和坚固的焊接界面；FTIR分析结果表明，摩擦产生的高温会导致竹销中半纤维素发生一定程度的降解，纤维素的降级十分有限，木质素发生一定程度的缩合反应，木质素的含量相对提高。试验结果表明，将竹销钉代替木榫用于木材的旋转摩擦焊接是可行的。     

增塑剂对细菌纳米纤维素-壳聚糖复合膜性能的影响

采用浇铸法制备细菌纳米纤维素-壳聚糖复合膜,分析甘油、聚乙二醇、乙酰柠檬酸丁酯3种增塑剂对细菌纳米纤维素-壳聚糖复合膜透光性、水蒸气透过率、力学性能的影响,并应用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪对复合膜的形貌和结构进行表征。结果表明:细菌纳米纤维素与壳聚糖具有良好的相容性,细菌纳米纤维素-壳聚糖复合膜透明度高,且对紫外光有屏蔽作用;3种增塑剂均可通过削弱细菌纳米纤维素与壳聚糖分子间的氢键、改变复合膜的结晶结构达到增塑效果。3种增塑剂均可降低复合膜的水蒸气透过率,提高复合膜的保湿性能,但其质量分数对该性能影响较小。3种增塑剂均提高了细菌纳米纤维素-壳聚糖复合膜的塑性,增塑效果由强到弱依次为甘油、聚乙二醇、乙酰柠檬酸丁酯。添加质量分数为5%的甘油作为增塑剂时,复合膜具有较优的综合性能,水蒸气透过率为1616.87 g·m-2·d-1、拉伸强度为113.18 MPa、断裂伸长率为24.48%。     

柠檬酸改性淀粉/PVA薄膜的制备及其对芒果保鲜的研究

为制备一种绿色环保的新型保鲜膜,采用溶液流延法制备了一系列柠檬酸改性淀粉／聚乙烯醇复合膜．利用红外光谱、万能试验机、透湿机、透光率／雾度测定仪等分析测试手段研究了复合膜的结构与性能,并讨论了柠檬酸用量对复合膜性能的影响．结果表明：柠檬酸与淀粉发生了酯化交联反应,柠檬酸改性淀粉能提高复合膜的力学性能,降低薄膜的雾度、亲水性和水蒸汽透过率,改善薄膜对芒果的保鲜效果．当柠檬酸质量分数为３.３％时,力学性能达到最佳,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了４２％和７９％．     

微波处理对葡甘聚糖/壳聚糖复合膜性能的影响

探讨了微波处理条件对葡甘聚糖/壳聚糖复合膜的拉伸强度、断裂伸长率、吸湿量、透湿系数和透光率的影响.结果表明,123 W/g辐照功率的处理使水蒸气透过系数、透氧气系数下降,抗拉强度、断裂伸长率增大;而246W/g和375W/g辐射功率的处理使抗拉强度、水蒸气透过系数、氧气透过系数下降,断裂伸长率增大;微波处理使透光率略有下降,但影响不显著.结论:微波对葡甘聚糖/壳聚糖复合膜的性能具有显著影响.     

巨龙竹全组分乙酰化膜的制备与性能表征

选用云南省一种具有极大开发利用价值的大型丛生竹——巨龙竹作为研究对象,竹粉经1-甲基咪唑/二甲基亚砜(NMI/DMSO)溶剂体系预处理后,加入过量乙酸酐,得到的乙酰化原料用于制备全组分基膜材料,并引入增塑剂聚乙二醇(PEG)进一步对膜性能进行改性.经原料组分含量测定、红外光谱、紫外光谱、扫描电镜、力学性能和亲水性测定对膜材料表征分析.结果表明:乙酰化原料木质素、纤维素、半纤维素的质量分数分别为:22.3%、63.2%和13.6%,说明三大组分都得以有效利用,红外光谱进一步验证了乙酰化反应取代羟基效果明显;基膜紫外光区透过率为零,可见光区透过率也较低,但随着聚乙二醇添加量的增大,透光率增大;改性后的膜力学性能大幅提高,加入50%聚乙二醇的膜力学性能最优,拉伸强度提高了168%,伸长率提高了250%;接触角数值可以看出,聚乙二醇的添加使得膜亲水性能变好.