木粉及其组分的多元醇酸催化热化学液化

分别将木粉、纤维素和木质素在乙二醇中进行热化学液化。研究结果表明木粉中纤维素的非结晶区、木质素和半纤维素首先被液化,而纤维素的结晶区较慢被液化,到液化反应中期基本降解完全,液化产率高于97%。利用在线红外光谱仪跟踪检测了整个液化反应过程,结合GC-MS结果发现:乙二醇在反应过程中脱水生成了二甘醇和三甘醇。在液化反应中,纤维素的糖苷键断裂后生成葡萄糖苷结构,随后葡萄糖苷中的吡喃环也被打开,生成的活性中间体相互反应或与乙二醇反应生成了如3-(2-甲基-[1,3]-二氧戊环-2-基)-丙酸乙酯、乙酰丙酸丁酯等酯类;木质素的苯丙烷结构主要降解为苯酚、2,6-甲氧基苯酚等芳香族衍生物,因此木粉液化产物是聚醚/酯混合多元醇。     

Ag_2O/再生纤维素球形气凝胶的性能表征

为了探讨再生纤维素气凝胶对碘蒸气的吸附去除能力,用天然竹纤维制备再生纤维素球形气凝胶(RCSA),然后通过银氨络离子在纤维素表面的吸附和反应,得到Ag2O/再生纤维素球形复合气凝胶(Ag2O/RCSA),以127I作为放射性131I的同位素研究了复合气凝胶对碘的吸附。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和BET比表面积等检测手段对制备的Ag2O/RCSA样品的形貌、晶型、孔隙结构和碘吸附性能进行了表征。研究结果表明:纳米Ag2O粒子的引入使RCSA颜色由白色变为棕色,RCSA原始的三维网结构没有发生变化;纳米Ag2O粒子均匀分布在纤维素骨架中,并与纤维素紧密结合;Ag2O/RCSA与RCSA一样都表现为Ⅳ型吸附/脱附等温线,BET比表面积、BJH孔体积比RCSA明显减小,平均孔径大小变化不大;Ag2O/RCSA对碘蒸气的吸附是气凝胶孔隙的物理吸附和Ag2O转变为Ag I的化学吸附共同作用,总吸附量为87.8 mg/g。     

不同碳源和氮源对米曲霉产酶影响的研究

以米曲霉3.4383作为原始菌株,经紫外诱变,通过培养筛选,得到一株变异菌株UV-2。其蛋白酶和纤维素酶活比原始菌株(蛋白酶2526 U/g,纤维素酶987 U/g)提高较多,达到3250和1145 U/g,且遗传稳定性好。研究了不同氮源和碳源对米曲霉UV-2产蛋白酶和纤维素酶的影响。确定了饲料酶制剂生产中最佳的氮源和碳源分别为豆粕和麸皮,并进一步确定发酵培养基中最佳的氨源和碳源比为1∶5。     

浒苔纤维素分解菌株的筛选、鉴定与纤维素酶活特性研究

从腐烂浒苔和浒苔暴发区域的海水中筛选出具有纤维素分解能力的菌株,采用刚果红染色法进行粗选,得到8株透明圈较大的菌株。将8株菌株分别接种到3种不同碳源的液体发酵培养基,发酵培养6 d后,分别测定滤纸(FPA)酶活力、羧甲基纤维素(CMC)酶活力与水解浒苔纤维素的效果。8株菌株中得到H3、H4、H6、Q1四种产酶较好的菌株并鉴定。3种液体发酵培养基中,以羧甲基纤维素钠为碳源的条件下,H3的CMC酶活力最高,为56.98 U/mL。H3与H4的浒苔水解效果较好,还原糖得率分别为10.4%和12.8%。     

梅花鹿瘤胃纤维素降解菌的分离鉴定及其酶活力测定

为获得来源于梅花鹿瘤胃的高效纤维素降解菌,本试验采集了3锯龄健康梅花鹿的新鲜瘤胃液,用羧甲基纤维素钠（CMC-Na）培养基分离筛选纤维素降解菌,综合其形态学、生理生化特征和16S rDNA基因测序等对分离菌株进行分类学鉴定,利用DNS法对菌株的产纤维素酶条件进行初步研究,并探讨以不同物质为底物时的纤维素酶酶学特性,为后期菌株的应用提供理论数据。结果显示,本试验从梅花鹿瘤胃液中分离的菌株N-11是一株高效纤维素降解菌,经鉴定为蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）。产酶性质研究结果表明,该菌株产纤维素酶活力在30~45℃（最适温度为40℃）,pH为6.0~7.0（最适pH 6.0）,碳源含量为2%~5%（最佳接种量5%）较高;培养36 h时达到产酶高峰,纤维素酶酶活力（CMCA）和滤纸酶酶活力（FPA）分别为12.563、12.414 U/mL,在20~50℃或pH 6.0~8.0环境下作用1 h,其相对酶活力均保持在80%以上,稳定性较好。以上结果表明,蜡样芽孢杆菌N-11具有较高的纤维素酶活力,在纤维素利用方面具有较高的应用价值。     

Root tensile strength of terrace hedgerow plants in the karst trough valleys of SW China: Relation with root morphology and fiber content

Root tensile strength is commonly affected by root morphology and fiber content, which combinedly affect the effectiveness of terrace hedgerow on controlling soil erosion in sloping farmland. However, the relationships between these root characteristics are still elusive. This study aimed to compare the root tensile strength, root morphologies, and root fiber contents, and quantify their differences among different plant species. Complete root systems of three terrace hedgerow plant species, i.e., O. bodinieri, V. villosa, and D. lablab L. were sampled for detecting root morphologies and fiber contents at different slope positions on a representative hillslope in karst trough valley. Single root specimens were collected to measure root tensile properties for these three plant species. Results showed that most root morphological parameters were the highest in O. bodinieri, followed by D. lablab L. Three plant species presented the same dominant diameter class as < 1.0 mm, and root volumes as < 1.50 cm³. Cellulose with contents closing to 50% was the main fiber type, and increased significantly linearly with the increasing root diameter in both O. bodinieri and V. villosa. The highest tensile strength and Young's modulus were found in D. lablab L., while the best ultimate tensile force and ultimate elongation were displayed in O. bodinieri. Root diameter showed negative power relationships with tensile strength and Young's modulus, a positive power relationship with ultimate tensile force, and a positive linear relationship with ultimate elongation. Our results will deepen the understanding of the terrace hedgerow functions for controlling soil erosion worldwide.     

一株纤维素降解菌的筛选与鉴定

为了解决玉米秸秆降解率低下问题,本研究从以氨基酸尾液为氮源的自然发酵堆肥中筛选稳定的纤维素降解菌,为制备高效的秸秆腐熟剂奠定基础.采用刚果红染色法进行初筛、采用纤维素酶活测定及玉米秸秆降解率测定来进行复筛,并通过形态学及分子生物学方法对高效降解菌株进行鉴定.结果 表明筛选得到一株高效降解纤维素的菌株SC2,其滤纸酶活、...     

炭化苹果枝皮和木材对水中硝态氮和铵态氮的差异吸附

将苹果枝条的皮层和木材部分开后在450℃下低氧加热制得炭化枝皮和炭化木材,分析其超微结构及对铵态氮和硝态氮的吸附。结果表明,苹果枝皮比其木材部分的纤维素含量高,有更多的微观孔洞和沟壑,炭化后纵向沟壑和孔隙更发达。炭化枝皮对NH4+—N和NO3-—N的饱和吸附量分别为24.11,12.93mg/g,炭化木材的相应参数分别为22.24,11.99mg/g,炭化枝皮对NH4+—N和NO3-—N的吸附能力均比炭化木材的更强。两者对NH4+—N的吸附量比对NO3-—N的更大,吸附过程均能采用Freundlich和Langmuir等温吸附模型、准二级动力学模型和Elovich模型拟合。炭化枝皮的吸附能力比炭化木材更强,与其原料纤维素含量高及微观沟壑发达有关。     

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。     

柚皮纳米微晶纤维制备及对羧甲基淀粉膜流变的影响

以柚皮原料分离得到柚皮纤维,再采用硫酸酸解法制备出柚皮纳米微晶纤维素（Pomelo peel nano microcrystalline cellulose, PP-NCC）,对其微观形貌、长径比、红外光谱、结晶度及热稳定性进行表征分析,并研究了PP-NCC对羧甲基淀粉(CMS)成膜液流变特性的影响。结果表明：合适的酸解不仅能够有效地去除原料中的果胶、半纤维素以及木质素等无定形区的物质,也能够水解一部分不完美晶区;得到的柚皮纳米微晶纤维素为长径比8～20的棒状晶体,其中长径比大于10的比例超过60%;柚皮纳米微晶纤维素的主体物质还是纤维素,纤维素的主要化学性质并未发生变化;纳米微晶纤维素的相对结晶度由酸解前的55.64%提高到74.35%,但其起始热分解温度由240℃降低至212℃。柚皮纳米微晶纤维素可以作为羧甲基淀粉膜的增强剂,其流变指数n均小于1,表明柚皮纳米微晶纤维素/羧甲基淀粉成膜液为假塑性流体;成膜液的G′>G″,且二者在频率扫描范围内没有发生交叉,表明复合成膜液为弱凝胶结构;黏稠系数KPL值及零剪切黏度η0和动态流变参数中的储能模量G′均与纳米微晶纤维素的添加量呈正相关,表明柚皮纳米微晶纤维素在成膜液中的分散性良好,且有助于增强膜体系网络结构的作用。柚皮纤维纳米化后表现出了较好的功能性质,可以为柚皮的综合利用提供一种新的思路。