解结晶对纤维素吸附纤维素酶的影响

为探讨解结晶处理提高酶水解效率的机理,对比研究了高结晶度的微晶纤维素(MCC)和低结晶度的解结晶微晶纤维素(D-MCC)对纤维素酶的吸附过程。结果发现:酶吸附平衡后,样品的XPS和FT-IR分析表明纤维素酶通过酶蛋白的氨基(—NH_2)与纤维素分子链上的羟基(—OH)之间以氢键(C—OH…NH)力吸附在MCC上;相同条件下得到的MCC和D-MCC吸附率曲线的差异表明,底物结构的改善比提高温度更能提高酶吸附率;比较纤维素酶对MCC和D-MCC在35℃下的吸附动力学可知,通过降低底物的结晶度可促进酶吸附,刚性结构的MCC更满足准一级动力学的假设,D-MCC表面结构相对松散,其吸附过程需进一步分析,以得到更适合的动力学方程。     

改性纳米结晶纤维素对水性聚氨酯浸润性的研究

利用硅烷偶联剂对纳米结晶纤维素(NCC)进行表面改性以提高其对水性聚氨酯的浸润性,并以改性NCC关于水性聚氨酯的接触角为主要依据,研究了NCC表面改性对浸润性影响规律.实验以硅烷偶联剂SCA-1、SCA-2、SCA-3为改性剂,以水性聚氨酯为有机相.结果表明:1)SCA-1、SCA-2、SCA-3中不同的疏水性基团,能使改性NCC关于水性聚氨酯的浸润能力产生不同程度的提高;2)SCA-3结构中的环氧基团空间位阻效应明显,SCA-3用量8％时可使改性后的NCC对水性聚氨酯浸润性提高37.7％.     

纳米结晶纤维素改善脲醛树脂胶黏剂游离甲醛的研究

为了降低脲醛树脂胶黏剂的游离甲醛释放量,以俄罗斯落叶松浆粕为原料,利用酸水解,硅烷偶联剂改性等制备获得表面改性纳米结晶纤维素(M-NCC),并将M-NCC作为吸附材料用于脲醛树脂基材制备胶合板,研究M-NCC对脲醛树脂胶黏剂游离甲醛的吸附效果和机理。结果表明:透射电镜(TEM)检测可知,制备的NCC颗粒长度约为100~200 nm、直径约为20~30 nm,结晶度为57.3%,相比原始纤维素提高了41.1%;硅烷偶联剂3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(MCPS)使NCC的浸润性显著增强,当MCPS用量为8%时M-NCC接枝率达到27.2%,M-NCC对脲醛树脂的接触角为65.7°,下降32.7%;由扫描电镜(SEM)照片可观测到,表面改性显著改善了低浓度NCC颗粒在脲醛树脂基材中的分散状态,当M-NCC质量分数2%时,纳米颗粒的分散性能明显下降;M-NCC可有效吸附脲醛树脂基材中的游离甲醛,当M-NCC质量分数1.5%时可致游离甲醛比对照组(0.51 mg/L)下降50.9%。     

高速及高分辨率原子力显微镜用于研究Trichoderma reesei纤维素酶在结晶纤维素上的行为

介绍了原子力显微镜(AFM)和高速原子力显微镜(HP-AFM)在研究生物大分子动态过程中的优势和Trichoderma reesei纤维素降解酶系的情况。详细综述了高速原子力显微镜和高分辨率原子力显微镜(HR-AFM)应用于研究Trichoderma reesei产生的3种主要纤维素酶Cel7A(TrCel7A),Cel6A(TrCel6A)和Cel7B(TrCel7B)在结晶纤维素上行为所获得的结果。可知,结晶纤维素载入催化结构域和糖苷键的水解是Cel7A运动所必须的;增加结晶纤维素的疏水面积、Cel6A和Cel7A的协同作用能提高结晶纤维素水解速率;Cel7B在起初引起结晶纤维素表面的水解之后引起润涨。可以预期HP-AFM将在阐明纤维素酶在结晶纤维素上的作用机制方面发挥巨大作用。     

离子液体中制备纳米TiO2/纤维素复合纤维及产物的光催化性能

纳米TiO2/纤维素的复合纤维可以用于纺织、材料和催化等领域.在1-丁基-3-甲基咪唑氧盐([ BMIM] Cl)离子液体中,将纳米TiO2粉末与纤维素浆柏共混,采用湿法成型技术制备不同含量的纳米TiO2/纤维素纤维复合纤维.通过力学测试、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对所得复合纤维的力学性能、形貌和结构等进行表征;以亚甲基蓝为模型物,对其光催化性能进行测试.结果表明,TiO2质量分数对复合纤维的形貌和性能影响显著,随TiO2质量分数由2％增大至16.7％,复合纤维的断裂强度降低,初始模量由0.139 cN/dtex降至0.077 cN/dtex,光催化性能先降低而后增强,其中含TiO216.7％的复合纤维催化性能较强.以[BMIM] Cl离子液体为介质,温法纺丝制备有光催化活性纳米TiO2/纤维素纤维的方法是可行的;综合考虑,含TiO2 2.0％的复合纤维性能较佳.     

纤维素基吸附剂的研究进展

纤维素作为自然界中储量最大的天然高分子材料，具有价廉易得、易被微生物降解、不会给环境带来第二次污染等特点，长期以来对其开发利用一直是科技工作者研究的热点。本文主要综述了近年来纤维素基吸附剂的研究进展，并简要介绍了其作为金属离子吸附剂、特殊用途吸附剂等的结构性能特点，展望了其发展前景。     

白腐菌预处理对丙酸蒸解玉米芯制备纤维素的影响

探讨了白腐菌预处理对丙酸蒸解法制取纤维素的影响.在白腐菌对玉米芯进行预处理过程中,赖锰过氧化物酶(MnP)、木质素过氧化物酶(LiP)、漆酶、木聚糖酶和纤维素酶的酶活分别在第5、 6、 7、 10和 15 d 达到最高值,分别为1.326、 10.25、 0.062 7、 0.33和 403 U/g.利用响应面分析法确定丙酸蒸解玉米芯最佳工艺条件为:料液比1∶ 10(g∶ mL),蒸解时间 70 min,丙酸质量浓度 900 g/L,产物中纤维素的质量分数为 91.09%.玉米芯经白腐菌预处理 10 d 后再用丙酸进行蒸解处理,产物中纤维素的质量分数和保留率分别为 97.12% 和 94.70%,而半纤维素和木质素的质量分数仅为 0.96% 和 0.92%.     

海绵状纤维素制品的研究进展

海绵状纤维素制品指的是以纤维素为基本原料，通过一定方法，制备成一种类似聚氨酯海绵的产品。本文就目前世界上制备海绵状纤维素制品的方法及工业进展作了简要的综述，其中对醋酸纤维素水解法、黄原酸纤维素酯水解法、N-甲基氧化吗啉法进行了较详细的介绍，并指出了各种方法的特点。     

纤维素超临界水解反应的研究进展

从纤维素超临界水解反应的反应产物、反应机理和反应动力学等方面,对纤维素超临界水解反应的研究进展进行了综述;与传统的酸水解和酶糖化工艺比较,纤维素超临界水解工艺具有效率高、过程简单和环境友好等技术特点;展望了纤维素水解反应技术的应用前景.     

不同活化方法对微晶纤维素结构和氧化反应性能的影响

分别采用超声波与碱润胀对微晶纤维素进行活化,比较了两种方法对微晶纤维素(MCC)超分子结构和物理特性的影响,并通过与高碘酸钠的反应分析了不同活化方法对微晶纤维素选择性氧化性能的影响,初步探讨了其作用机理。结果表明,超声波作用后微晶纤维素的晶型没有发生改变,晶粒尺寸基本不变,但是超声波能使纤维素分子中的氢键受到破坏,结晶度下降,结构变得疏松,表面和内部结构受到一定的损伤,比表面积和可及度增大,反应活性提高;碱润胀后,微晶纤维素的晶型发生了改变,为纤维素Ⅰ型和Ⅱ型的混合体,但碱润胀有消晶的作用,使晶区发生破裂,晶粒尺寸大幅度下降,比表面积显著增加。两种活化方法都能显著提高纤维素的选择性氧化性能,超声波和碱润胀活化后氧化纤维素(DAC)的醛基含量分别由未活化时的71.3 %提高到85.0 %和88.8 %。     

Graft copolymerization of cellulose and 2-hydroxyethyl methacrylate in an ionic liquid

Dissolution and homogeneous graft copolymerization of cellulose were performed in an ionic liquid 1-allyl-3-methylimidazolium chloride (AmimCl) with 2-hydroxyethyl methacrylate. The synthesized AmimCl and cellulose graft copolymers were characterized by FTIR, 1 H-NMR and XRD spectroscopy. The results show that AmimCl dissolved cellulose directly by destroying intermolecular and intramolecular hydrogen bonds in cellulose and the crystalline form of cellulose was transformed from cellulose I to cellulose II after regeneration from AmimCl. The best synthetic condition of the cellulose-graft-P (2-hydroxyethyl methacrylate) was that cellulose 0.5 g, 2-hydroxyethyl methacrylate 3.00 g and initiator ammonium persulfate 0.05 g reacted for 180 min at 60°C; the rate of grafting reached 77.3%.     

纤维素纳米晶体胆甾相液晶形成与应用

液晶是一种介于完全有序的固态和完全无序的液态之间且具有部分有序排列的相态。纤维素纳米晶体(CNC)由天然存在的纤维素(来源于木材、竹材、背囊动物和细菌等)经强酸水解获得,在低浓度溶液中随机分散,当溶液浓度上升到一定程度时自发有序排列,形成胆甾相液晶,胆甾相液晶具有选择性反射、圆二色性和旋光性等特殊光学性能,在防伪识别、光信息储存、智能窗口和液晶显示等领域应用前景广阔。本研究概述国内外CNC胆甾相液晶的制备方法及调控手段,总结并比较不同原料制备的纳米纤维素晶体的结构特性,重点探讨物理法(包括超声波、温度、真空干燥和磁场等)和化学法(包括添加电解质或其他添加剂等)调控对CNC胆甾相液晶螺距的影响规律,为CNC胆甾相液晶的可控制备奠定理论基础。同时,综述CNC胆甾相液晶的形成机制、结构和光学特性,总结CNC胆甾相液晶在温敏型功能材料、光电功能材料和手性介孔功能材料等领域的应用现状。在此基础上,展望CNC胆甾相液晶未来发展趋势:1)改良CNC制备技术,获得到表面电性稳定、粒径分布均一的纤维素纳米晶体,为CNC胆甾相液晶的形成提供结构基础; 2)开发绿色快速的CNC胆甾相液晶制备方法,替代现有的缓慢溶剂蒸发自组装法,加快CNC液晶材料商业化进程; 3)建立CNC胆甾相液晶螺距调控模型,实现CNC胆甾相液晶材料有序可控制备,达到成分-结构-性能的协调统一; 4)丰富CNC胆甾相液晶的手性向列结构固定和复制方法,研发更多结构稳定、性能优异的手性结构功能材料,实现纤维素纳米晶体高值高效利用。     

纳米纤维素晶体的制备及表征

采用超声波辅助硫酸水解、高速离心取其上清层水溶胶的方法由微晶纤维素(MCC)制备纳米纤维素晶体(NCC),并采用场发射透射电子显微镜(FETEM)、场发射环境扫描电子显微镜(FEGE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对所制备NCC的尺寸与形态、结构、组成和光谱性质进行分析。结果表明:FETEM和FEGE-SEM观察所制备纳米纤维素晶体形态相同,呈棒状,直径和长度主要分布在2～24nm和50～450nm;XRD图谱表明NCC仍属于纤维素Ⅰ型,结晶度为77.29%,晶粒尺寸为3～6nm;FTIR分析表明所制备的纳米纤维素晶体仍然具有纤维素的基本化学结构。     

K-卡拉胶与纳米微晶纤维素凝胶化的研究

K-卡拉胶和纳米微晶纤维素(CNC)共混时可以得到凝胶多糖。多糖总质量分数为1%,K-卡拉胶与纳米微晶纤维素的比例为9∶1时,可达到协同相互作用的最大值。研究了pH值和体系盐离子浓度对凝胶强度的影响,并通过FT-IR光谱和Raman光谱对这两种多糖之间的相互作用机理进行了初步的探讨。     

可利用纤维素产油脂的意杨内生真菌的筛选与发酵条件研究

从意大利白杨韧皮部中筛选得到一株能够利用纤维素并高产油脂的内生真菌,初步鉴定为茎点霉属.利用意杨树叶粉碎物作为唯一碳源进行液体发酵,该菌株在培养至第8天时,油脂产量和滤纸酶活力达到最高,分别为0.78g/L、5.67mg/(L·min)(以葡萄糖计).通过单因子分析及正交优化试验,得到发酵条件最佳组合为:玉米秆50g/L,NH4NO3 3g/L,温度25℃,摇床转速150r/min,此时真菌油脂产量达到1.12g/L.分析菌体发酵获得的油脂成分,主要为软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸,可以作为生物柴油的原料.     

cellulose-g-PMMA的合成及其胶束作为药物载体的研究

以纤维素为原料,离子液体为反应介质,首先制备了纤维素氯乙酸酯大分子引发剂,然后以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,纤维素氯乙酸酯/Cu Br/2,2-联吡啶为引发体系,进行了原子转移自由基聚合反应,合成了纤维素接枝甲基丙烯酸甲酯聚合物(cellulose-g-PMMA)。利用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、热重分析等对cellulose-g-PMMA的结构与性能进行了表征。纤维素的结晶度57.90%,cellulose-g-PMMA的结晶度降至38.39%。利用原子力显微镜观察到cellulose-g-PMMA在溶剂丙酮中的平均粒径在40~70 nm左右。利用透射电镜观察到该聚合物胶束呈圆球状分布,粒径在200 nm左右,具有内核-外壳结构。以阿司匹林作为模型药物负载于聚合物胶束内,探讨了纤维素改性程度对药物释放率的影响。在37℃时,接枝反应3 h得到的cellulose-g-PMMA作为药物载体释放药物72 h后,释药率可达88.9%,具有较好释药效果。     

纤维素热裂解左旋葡聚糖生成过程模拟研究

为优化生物质热裂解产物中左旋葡聚糖(LG)产率,在改进的B-S机理模型的基础上,以纤维素热裂解为研究对象,对其热裂解过程中活性纤维素(AC)、LG以及乙醇醛(HAA)的演变和生成情况进行了模拟。结果发现纤维素热裂解过程中,由于一次反应吸热需求得不到满足,导致物料温度长时间内处于中温状态,恰好形成了生物质热裂解制取生物油保持中温的必要条件。作为纤维素热裂解最主要的产物,LG在物料内部并未发生强烈的二次裂解,HAA则几乎完全来源于AC的分解,物料内部LG和其他竞争产物浓度(质量浓度,下同)的区别主要取决于其竞争能力的大小,HAA浓度积累速度在反应后期的提高正是其竞争消耗AC优势的体现。挥发分二次反应主要发生在气相空间,随着气相停留时间和辐射源温度的增加,LG二次分解的程度提高。因此为获取高产率LG,中等辐射源温度和短气相停留时间是必要条件,仅以生物油产率为目的时,气相停留时间可适当放宽。