玉米秸秆中木质素、半纤维素和纤维素的组分分离研究

针对分离植物茎秆中的木质素、半纤维素和纤维素需高温和高压处理的苛刻条件以及所得组分纯度和回收率均较低的缺陷,采用乙醇和硝酸相结合的方法对玉米秸秆在常压下进行预处理,经稀碱溶液蒸煮及过氧化氢处理,实现高效分离和回收木质素、半纤维素和纤维素组分的目的。正交试验确定的最佳条件为：固液比1∶14、硝酸与乙醇体积比1∶2、76℃下反应3 h,原料的木质素脱除率达76.3%,木质素回收率为44.5%;预处理后的原料以4% NaOH为溶剂、固液比1∶40、95℃下蒸煮2.5 h,其半纤维素脱除率98.8%,半纤维素回收率达66.0%（滤液∶乙醇1∶0.8、pH 7、沉淀2 h）;粗纤维素以2.5%H2O2为溶剂、固液比1∶30、pH 11.5、（46±1）℃下处理6 h,其纤维素纯度99.28%,回收率59.7%。该方法具有工艺条件温和及绿色环保等优势,为玉米秸秆的分级利用提供了一条新的途径。     

F1菌株对玉米秸秆木质素和纤维素降解能力的研究

为了探讨F1菌株的产酶活性及其对玉米秸秆中木质素和纤维素的降解能力,以羧甲基纤维素钠为诱导物配制培养基Ⅰ,以不加羧甲基纤维素钠为对照配制培养基Ⅱ,分别接种F1菌株,在25℃下培养诱导产生纤维素降解酶Cx,用分光光度法测定不同时间所产生的酶活。将培养5 d的F1菌株以10%的接种量转接到玉米秸秆固体发酵培养基上培养,在5 d1、0 d、15 d2、0 d用差重法测定F1菌株对玉米秸秆中半纤维素、纤维素和木质素的降解能力。结果表明,以羧甲基纤维素钠为诱导物培养基,F1菌株能够产生Cx酶,而且在第5天时酶活性最强。F1菌株在玉米秸秆发酵培养基中的生长情况良好,培养前15 d,F1菌株对纤维素和木质素的降解都很快,之后对纤维素的降解速率明显降低甚至停止降解。培养20 d,对半纤维素、纤维素和木质素的累计降解速率为3.5%、10.5%、7.0%。     

FIBERTEC 2010半自动纤维分析仪测定饲料中纤维素、半纤维素、木质素的方法研究

范氏洗涤纤维分析法(Van Soest法)在国际上已广泛使用,但采用传统的操作方法测定结果的精密度不理想。采用传统操作方法和FIBERTEC2010半自动纤维分析仪分别测定饲料中纤维素、半纤维素、木质素的含量。结果表明采用Fibertec 2010半自动纤维分析仪法测定精密度高,RSD<4%,平行样的重现性优于传统操作法,并发现添加硅藻土有助于提高试验结果的重现性。同时,对传统操作法所参考文献中的计算公式进行探讨,并提出修改和补充意见。     

基于近红外光谱法快速测定秸秆堆腐过程中纤维素、半纤维素和木质素含量的研究

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。     

马铃薯秸秆中纤维素与半纤维素含量的测定

马铃薯秸秆属于农作物收割后的废弃物,为了开发利用其中的生物质能,对马铃薯秸秆中的纤维素、半纤维素组分含量进行了测定,结果表明:马铃薯秸秆中的成分主要为纤维素,约占44%;半纤维素约占24%;其余为木质素、水分及其他物质。     

乳酸分离稻草中纤维素和木质素的研究

[目的]为稻草中纤维素和木质素的进一步利用提供技术指导。[方法]采用乳酸分离稻草中的纤维素和木质素,研究温度对分离效果的影响,并分析不同温度下酸处理纤维素的组成和性质。[结果]温度低于115℃时,酸处理纤维得率随温度的升高快速降低;乳酸木质素得率随温度的升高呈先升高后降低趋势,但温度高于130℃时,乳酸木质素得率降低。随着温度的升高,酸处理纤维中纤维素的含量先升高后降低,125℃时纤维素含量最高;温度低于110℃时,酸处理纤维中木质素含量随温度升高呈降低趋势,温度高于110℃时,升高温度对木质素含量影响不大。红外光谱分析结果表明,分离得到的乳酸木质素中含有较多的极性基团。[结论]在该试验条件下,最佳保温温度为125℃。     

高效利用木质素·半纤维素的草菇菌株初筛试验

[目的]为筛选出可高效利用木质素、半纤维素的草菇菌株,以促进草菇生产。[方法]以V9、V11、V广、V展1、V展2、V信丰6个草菇菌株进行透明圈法测定,愈创木酚氧化显色观测,过氧化酶显色观测。[结果]6个菌株均能利用木质素、半纤维素,但其能力有差异。V展1、V信丰能高效利用木质素、半纤维素。[结论]从草菇品种中筛选了可高效利用木质素、半纤维素的菌株V展1和V信丰,对促进草菇生产有积极的意义。     

澳洲坚果壳中纤维素和木质素成分分析

对澳洲坚果壳的研究表明,澳洲坚果壳的主要成分是纤维素和酸不溶木质素,其中纤维素含量为34.65%,酸不溶木质素含量为39.75%,水分含量为8.45%;与其他植物相比,它的酸不溶木质素含量较高,而纤维素含量明显较低;紫外和红外光谱、核磁共振氢谱的分析结果表明,澳洲坚果壳的木质素以愈创木基-紫丁香基木质素为主,属GS型木质素,且G型木质素含量大于S型木质素.     

乙酸降解农作物秸秆的研究

探索在温和条件下以闭循环的方式乙酸降解小麦秸秆为纤维素、半纤维素、木质素三组分的反应条件 ,乙酸回收后用于小麦秸秆再降解 ,从而基本无三废排放。研究结果表明 :乙酸浓度为 90 0 g/L、催化剂浓度为 3g/L、反应时间为 12 0min、液固比为 12∶1三组分的分离效果较理想     

玉米秸秆纤维降解的预处理工艺条件筛选

为解决玉米秸秆在发酵中难降解的问题,以玉米秸秆为试验原料,通过物理-化学、物理-生物和物理-化学-生物3种方法对秸秆进行预处理,考察秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量,探讨各种预处理方法对玉米秸秆的降解效果。结果表明:添加10%NaOH溶液后加入绿秸灵的处理方式秸秆半纤维素的降解效果较好,降解率为32.98%;添加混合菌的处理方式秸秆纤维素的降解效果较好,降解率为51.46%;添加8%NaOH溶液后加入绿秸灵和添加10%NaOH溶液后加入绿色木霉的处理方式秸秆木质素的降解效果较好,降解率为39.28%。3种预处理方法对玉米秸秆中半纤维素、纤维素有显著影响,对木质素的降解影响不显著。3种预处理方法对玉米秸秆中不同组分降解率的影响大小顺序为:纤维素、半纤维素、木质素。     

黄孢原毛平革菌对玉米秸秆木质素的降解研究

农作物秸秆还田是目前合理利用秸秆资源的有效方法之一,但不经预处理直接还田存在着许多不足之处.笔者通过分析玉米秸秆在黄孢原毛平革菌处理条件下木质素的降解情况,筛选出黄孢原毛平革菌对玉米秸秆木质素降解的最佳粒度与时间,为今后经济高效的还田产业提供理论基础.研究结果表明,黄孢原毛平革菌对大粒度的玉米秸秆(4~5和1~3 cm)较小粒度(0.5 cm)的降解效果好.在动态降解过程中,玉米秸秆的降解速率出现了两个高峰期,但不同粒度高峰期出现的时间略有不同.3种粒度的玉米秸秆分别在接菌35,40和35 d后累计降解率达到最大,其值分别为21.6%,35.6%和45.2%.综合比较,粒度为4~5 cm的玉米秸秆接种黄孢原毛平革菌35 d后,玉米秸秆达到最佳降解效果.     

小麦茎秆抗倒伏性能研究

为了研究小麦茎秆纤维素与小麦茎秆抗倒伏性之间的关系,采用微波辅助加热酸浸提法提取了小麦茎秆纤维素,通过光学显微镜、扫描电子纤维镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射光谱法(XRD)等方法对小麦茎秆纤维素光谱性能和形貌结构进行了表征。结果表明:抗倒伏小麦百农矮抗58茎秆纤维素含量为22.51%,结晶度高达74.47%;微波辅助加热酸浸提法所提取的小麦茎秆纤维素纯度高,具有典型的纤维素特征,小麦茎秆纤维素结晶体具有典型的纤维素Ⅰ的结构;小麦茎秆纤维素结构属结晶度高、大分子排列非常紧密的纤维;小麦茎秆纤维素的结晶度和小麦茎秆的倒伏指数具有一定的相关性,结晶度高,倒伏指数小,抗倒伏性能强;结晶度可以用来表征小麦茎秆纤维素的强度,有望作为衡量小麦茎秆质量的重要指标之一。     

农业秸秆生物质转化利用的研究进展

在分析了农业秸秆转化利用的意义和难点的基础上,从热化学分离、物理化学分离、化学分离及生物分离等方面综述了农业秸秆转化利用的研究现状,并展望了其发展趋势。     

小麦秸秆木素结构模型的研究进展

主要介绍了小麦秸秆细胞壁中羟基肉桂酸和多糖或/和木素之间的化学键类型、木素和多糖间的连接类型和木素母体间的连接类型等方面的研究进展。并介绍了一种实验性的小麦秸秆木素的化学结构模型。西北林学院学报24卷     

紫花苜蓿MsNST的克隆及对木质素与纤维素合成的功能分析

【目的】木质素和纤维素是植物次生细胞壁的主要组成成分,是影响牧草消化率和品质的主要因素之一。紫花苜蓿作为高蛋白饲草,是奶牛等草食家畜优质饲草的主要来源。因此,苜蓿木质素和纤维素合成机制一直是受到关注的研究热点。模式植物拟南芥NAC家族的NST转录因子（NAC secondary wall thicking promoting factor）调控次生细胞壁的合成,但紫花苜蓿NST的功能与调控机制尚不明确。本研究通过分析紫花苜蓿NST的表达模式,及在拟南芥与苜蓿中过表达揭示其对木质素和纤维素合成的影响。【方法】通过同源克隆获得MsNST CDs序列,并对该基因进行生物信息学分析。利用qRT-PCR检测该基因受赤霉素（GA3）,水杨酸（SA）和多效唑（PCB）诱导后的表达模式。通过转基因植株中过表达MsNST,研究其对木质素和纤维素含量及其合成相关基因的影响。【结果】克隆MsNST 的CDs序列,最大开放阅读框为945bp,编码314个氨基酸。生物信息学分析表明,MsNST主要由无规则卷曲组成（60.83 %）;三级结构预测显示,MsNST以同源二聚体的形式有效的促进蛋白质间的相互作用。进化树分析表明,单子叶和双子叶分为两个分枝,暗示存在一定程度的进化,而MsNST与蒺藜苜蓿和大豆的NST属于双子叶植物分枝中的亚分枝,表明豆科植物间亲缘关系较近。MsNST与拟南芥NST1-3的氨基酸序列相似性较高（49%—55.9%）,并含有NAC转录因子的5个保守结构域。qRT-PCR分析表明,MsNST受GA3、SA和PCB的诱导表达,相对表达水平（12h）分别是对照的2.19、3.67和3.65倍。过表达MsNST导致拟南芥下胚轴缩短,转基因拟南芥半矮化,花序茎束间细胞壁纤维增厚,细胞壁结晶纤维素（13%）、总糖（7%）和木质素（11.7%）含量增加。通过分析木质素和纤维素合成相关基因表达水平发现,拟南芥和苜蓿中过表达MsNST均能激活木质素合成关键基因（PAL,4CL等）及纤维素合酶复合体亚基CesA家族基因的表达。【结论】MsNST受外源激素GA3、SA和PCB诱导表达。转基因植物中过表达MsNST可激活次生壁木质素和纤维素合成相关基因的表达,同时茎束间纤维细胞壁增厚,细胞壁结晶纤维素、总糖和木质素含量增加,暗示MsNST对次生细胞壁木质素和纤维素的合成有重要的调节作用。     

从稻草中分离乙二醇木质素的研究

主要研究了液固比(W/W)、乙二醇质量分数、反应温度及保温时间等因素对用高压釜提取稻草木质素的影响.结果表明,优化的工艺条件为液固比(W/W)12:1,乙二醇质量分数90%,反应温度240℃,保温时间2.5 h.提取液经水沉淀,抽滤,真空干燥,得到土黄色的木质素,溶剂经减压蒸发可循环使用.测定了木质素的溶解性能,并对其进行了红外与紫外光谱分析.     

有机溶剂提取麦草中木质素的工艺

采用有机溶剂法对汽爆麦草中木质素的提取工艺进行了研究,通过正交试验获得最优的工艺条件,采用Bj(o)rkman法对木质素进行纯化,并利用红外光谱进行检测.结果表明,乙醇提取木质素的最佳工艺条件为乙醇体积分数30％(含lg/L NaOH),反应温度160℃,保温时间15 min,此时木质素得率高达35.26％.红外光谱分析发现此木质素含有3种基本结构,愈创木基、紫丁香基和对-羟基苯丙基,其在结构上较好地保留了各种活性基团,有望成为合成其他化工材料的理想原料.     

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。