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植物半纤维素合成修饰与细胞壁遗传改良

生物工程学报 2024年第4期40卷 1002-1016页

作者：管伦王艳婷刘晓峰彭良才杨巧梅浙江海洋大学海洋科学与技术学院生物化学与分子生物学实验室浙江舟山316000 华中农业大学植物科学与技术学院湖北武汉430070

半纤维素作为植物细胞壁的主要成分,约占其干物质量的1/3,是自然界中除纤维素以外含量最丰富的再生生物质资源。半纤维素在植物细胞壁中与纤维素、木质素等组分紧密交联,形成了顽固的抗降解屏障。通过精准遗传改良植物细胞壁结构与特性... 详细信息

半纤维素作为植物细胞壁的主要成分,约占其干物质量的1/3,是自然界中除纤维素以外含量最丰富的再生生物质资源。半纤维素在植物细胞壁中与纤维素、木质素等组分紧密交联,形成了顽固的抗降解屏障。通过精准遗传改良植物细胞壁结构与特性,可以在保证植物正常生长发育的前提下,大幅提高木质纤维素降解效率。本文主要综述了半纤维素在植物细胞壁中的结构分布、半纤维素与细胞壁其他组分的交联方式,以及半纤维素合成修饰对细胞壁降解效率的影响,为能源作物的遗传改良提供了参考。

关键词：细胞壁半纤维素遗传改良降解效率

半纤维素基水凝胶的制备及其对亚甲基蓝的吸附研究

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化工新型材料 2024年

作者：黄丽丽谢祥成赵俭波姜建辉塔里木大学化学化工学院新疆兵团南疆化工资源利用工程实验室

以半纤维素和β-环糊精（β-CD）为功能单体，乙二醇缩水甘油醚（EGDE）为交联剂，合成了新型生物复合水凝胶吸附剂（HC/β-CD）用于去除水溶液中的亚甲基蓝（MB）。通过红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对复合凝胶的化学组成和结构进行... 详细信息

以半纤维素和β-环糊精（β-CD）为功能单体，乙二醇缩水甘油醚（EGDE）为交联剂，合成了新型生物复合水凝胶吸附剂（HC/β-CD）用于去除水溶液中的亚甲基蓝（MB）。通过红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对复合凝胶的化学组成和结构进行分析。探讨了HC和β-CD用量对HC/β-CD溶胀性的影响，筛选出溶胀性最佳的HC/β-CD进行MB吸附实验。并研究pH、吸附剂用量、温度等对MB吸附性能的影响。结果表明：吸附剂用量为30mg，起始浓度为20mg/L（50mL），MB在60min内的最大吸附量为29.1mg/g，吸附动力学符合准二阶动力学模型，属于化学吸附。平衡吸附遵循Langmuir模型，属于单层吸附。此外，吸附剂用量为30mg，MB起始浓度为10mg/L（50mL），连续5次吸附-解吸循环后，染料去除率仍在70.38%。因此，HC/β-CD可作为一种环境友好且有效的生物质吸附剂去除印染废水中的MB。

关键词：凝胶吸附剂生物质半纤维素 β-环糊精亚甲基蓝

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联合预处理提取半纤维素的研究进展

中国造纸学报 2024年第1期39卷 137-145页

作者：唐德容陈天影李勉杨武龙唐艳军浙江理工大学纺织科学与工程学院制浆造纸研究所浙江杭州310018 浙江华康药业股份有限公司浙江衢州324302

半纤维素含量丰富,应用前景广阔。但半纤维素结构复杂多样,实现其高值化利用是一个长期存在的挑战。采用单一物理法、化学法或生物法预处理提取半纤维素时,在能耗、成本、效果等方面均存在一定局限性。联合预处理可结合各种预处理方法... 详细信息

半纤维素含量丰富,应用前景广阔。但半纤维素结构复杂多样,实现其高值化利用是一个长期存在的挑战。采用单一物理法、化学法或生物法预处理提取半纤维素时,在能耗、成本、效果等方面均存在一定局限性。联合预处理可结合各种预处理方法的优势,降低单一预处理的局限性,已成为目前半纤维素提取的研究热点。本文综述了木质纤维中半纤维素的联合预处理提取工艺,如超声辅助、微波辅助、酸/水热处理和碱/水热处理等,并简要介绍了各种预处理方法的优缺点,以期为半纤维素的提取及应用提供理论指导。

关键词：联合预处理半纤维素提取高值化利用

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半纤维素对玉米秸秆皮Lyocell纤维性能的影响

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合成纤维 2024年第1期53卷 26-30页

作者：马圣东侯哲生邹红亮张玉梅马云海吉林化工学院吉林吉林132022 吉林省秸秆原料化工程研究中心吉林吉林132022 东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点试验室上海201620 吉林大学生物与农业工程学院吉林长春130025

探讨了半纤维素对Lyocell纤维制备时溶浆过程以及纺丝过程的影响,研究了半纤维素对Lyocell纤维的力学、抗原纤化和染色等性能的影响。试验可知:使用市售质量分数50%的NMMO溶剂在90℃温度下即可完全溶解玉米秸秆皮浆粕;半纤维素含量较高... 详细信息

探讨了半纤维素对Lyocell纤维制备时溶浆过程以及纺丝过程的影响,研究了半纤维素对Lyocell纤维的力学、抗原纤化和染色等性能的影响。试验可知:使用市售质量分数50%的NMMO溶剂在90℃温度下即可完全溶解玉米秸秆皮浆粕;半纤维素含量较高的玉米秸秆皮浆粕的流动性更好,制成的Lyocell纤维的染色性能和抗原纤化性能更好,断裂伸长率较大,结晶度较小。

关键词：半纤维素玉米秸秆皮浆粕 Lyocell纤维性能

木质生物质细胞壁半纤维素-纤维素相互作用研究进展

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材料导报 2024年

作者：张婉靖卢燕商赛男彭锋边静北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室华侨大学分析测试中心

木质生物质是地球上最丰富、最廉价的可再生资源，利用其生产生物质材料、能源及化学品是当前生物质转化领域的研究热点。纤维素作为木质生物质细胞壁的主要组分，其高值化应用与纤维素结构密切相关。半纤维素-纤维素相互作用是影响纤... 详细信息

木质生物质是地球上最丰富、最廉价的可再生资源，利用其生产生物质材料、能源及化学品是当前生物质转化领域的研究热点。纤维素作为木质生物质细胞壁的主要组分，其高值化应用与纤维素结构密切相关。半纤维素-纤维素相互作用是影响纤维素结构的重要因素，对其深入研究可为纤维素高值化应用提供理论依据。本文简述了纤维素和半纤维素的结构；归纳了半纤维素对纤维素结构与性能的影响；总结了影响半纤维素-纤维素相互作用的关键因素；重点综述了当前研究半纤维素-纤维素相互作用的主要方法，包括实验吸附法、仪器分析法、分子模拟计算法、模型物法以及基因改造法，梳理了各方法的原理、表征技术手段及其优缺点。最后，本文展望了半纤维素-纤维素相互作用的研究策略及其在实际应用中的前景，以期为木质生物质利用及林木基因改良育种提供重要的科学基础。

关键词：木质生物质半纤维素纤维素相互作用研究方法

果渣中纤维素、半纤维素和木质素方法数据对比及优化

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现代食品 2024年第10期30卷 180-182页

作者：王佩瑶刘英学刘文凯王胜豪盛宏朝赵翠王芳青岛中一监测有限公司山东青岛266000 青岛诚誉食品检测有限公司山东青岛266000

本文的研究目的是对比NREL法和范氏法检测木材中半纤维素、纤维素和木质素的数据差异,并对NREL法进行优化。分别用两种方法对6种甘蔗渣样品中半纤维素、纤维素和木质素进行检测,分析两种方法的数据差异。研究结果显示NREL法与范氏法检... 详细信息

本文的研究目的是对比NREL法和范氏法检测木材中半纤维素、纤维素和木质素的数据差异,并对NREL法进行优化。分别用两种方法对6种甘蔗渣样品中半纤维素、纤维素和木质素进行检测,分析两种方法的数据差异。研究结果显示NREL法与范氏法检测甘蔗渣中木质素含量差异不显著,范氏法检测果渣中半纤维素和纤维素的含量显著高于NREL法。从而得出结论,NREL法数据准确性高,范氏法成本低,在做大批量样品间比较时,可以选择范氏法。

关键词： NREL法范氏法半纤维素纤维素木质素

半纤维素及其衍生物转化为γ-戊内酯及其动力学研究进展

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化工进展 2022年第7期41卷 3519-3533页

作者：庄雨婷王建华向智艳赵娟徐琼刘贤响尹笃林湖南师范大学化学化工学院湖南长沙410081 湖南师范大学石化新材料与资源精细利用国家地方联合工程实验室湖南长沙410081

半纤维素是木质生物质资源的三大主要组分之一,经化学、生物的方法转化为糠醛(FAL)、糠醇(FOL)、乙酰丙酸(LA)和γ-戊内酯(GVL)等高附加值化合物可实现含碳可再生资源高值化利用,对发展可再生生物能源具有重要意义。本文从催化剂、氢源... 详细信息

半纤维素是木质生物质资源的三大主要组分之一,经化学、生物的方法转化为糠醛(FAL)、糠醇(FOL)、乙酰丙酸(LA)和γ-戊内酯(GVL)等高附加值化合物可实现含碳可再生资源高值化利用,对发展可再生生物能源具有重要意义。本文从催化剂、氢源和溶剂的角度综述了国内外半纤维素、FAL和FOL直接转化为GVL的研究进展,归纳了串联反应中木糖合成FAL及FAL合成GVL的典型动力学模型。Brønsted/Lewis酸位点可调的双功能酸催化剂如金属改性的分子筛,是催化半纤维素及其衍生物转移加氢合成GVL的高效催化剂,文中指出酸性位点调控的策略和机制是催化剂研究的关键问题;开发多金属协同、酸碱协同的多功能催化剂是创新催化体系的方向。

关键词：生物质半纤维素糠醛 γ-戊内酯加氢溶剂反应动力学

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基于木质纤维素的生物基材料

化学进展 2024年第5期36卷 709-723页

作者：徐斌刘建国张兴华陈伦刚张琦马隆龙中国科学技术大学能源科学与技术学院合肥230026 东南大学能源与环境学院南京210096 中国科学院广州能源研究所广州510640

随着化石能源的不断消耗和生态环境的不断破坏,开发环境友好型的可再生电化学储能装置与生物医疗材料尤为迫切。木质纤维素类生物质作为重要的可再生资源,具有成本低、易于获得、环境友好、孔隙结构丰富等优势,其作为一种可再生、可生... 详细信息

随着化石能源的不断消耗和生态环境的不断破坏,开发环境友好型的可再生电化学储能装置与生物医疗材料尤为迫切。木质纤维素类生物质作为重要的可再生资源,具有成本低、易于获得、环境友好、孔隙结构丰富等优势,其作为一种可再生、可生物降解、具有生物相容性的优秀改性材料基质,具有广泛的应用前景。生物质材料的处理已经从传统方法(包括燃烧法、饲料化、肥料化与基质化处理),逐步走向能源化、生态化、材料改性,以及制备新型生物基功能与智能材料产品,如:高性能储能装置与生物医疗装备。总之,以生物质材料为主要原料,开发新型基质与功能材料是发展趋势。本文对制备用于高性能储能装置与生物医疗领域的生物质衍生材料的最新研究进展进行了总结与展望,同时指出面临的问题与挑战。

关键词：木质素纤维素半纤维素生物基材料合成材料

高光谱结合二维相关光谱检测灵武长枣中半纤维素的含量

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光谱学与光谱分析 2022年第12期42卷 3935-3940页

作者：李月刘贵珊樊奈昀何建国李燕孙有瑞蒲芳宁宁夏大学食品与葡萄酒学院宁夏银川750021 宁夏大学物理与电子电气工程学院宁夏银川750021

利用高光谱成像技术与二维相关光谱(2D-COS)结合化学计量学检测灵武长枣半纤维素含量。采用定量瘀伤装置获得0,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ级瘀伤长枣模型,通过高光谱和分光光度计分别获得样品高光谱图像和半纤维素含量。蒙特卡洛异常值检测法剔除异常... 详细信息

利用高光谱成像技术与二维相关光谱(2D-COS)结合化学计量学检测灵武长枣半纤维素含量。采用定量瘀伤装置获得0,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ级瘀伤长枣模型,通过高光谱和分光光度计分别获得样品高光谱图像和半纤维素含量。蒙特卡洛异常值检测法剔除异常样本后,分别用随机划分法(RS),Kennard-Stone法(KS)、光谱-理化值共生距离法(SPXY)和3∶1比例法对样本集划分校正预测。采用基线校准(Baseline)、去趋势(De-trending)和标准化(Normalize)对长枣原始光谱预处理后建立偏最小二乘回归模型(PLSR),优选最佳样本集划分及预处理方法。利用2D-COS将光谱信号扩展到第2维,在全光谱范围内寻找与半纤维素含量相关的敏感波段区间。采用竞争性自适应加权算法(CARS)、引导软收缩(BOSS)、区间变量迭代空间收缩方法(iVISSA)、变量组合集群分析法(VCPA)以及iVISSA+BOSS,iVISSA+CARS和iVISSA+VCPA方法在2D-COS敏感波段区间进行特征波长提取,并建立基于特征波长的PLSR模型。结果表明,样本集经3∶1划分和Baseline预处理后建立的基于全波段的PLSR模型最优,故最佳样本集划分方法为3∶1,预处理方法为Baseline,用于后续特征波长提取。通过2D-COS分析发现3个与半纤维素相关的自相关峰(401,641和752 nm);在2D-COS敏感区域(401~752 nm范围内),采用BOSS,CARS,iVISSA,VCPA,iVISS+BOSS,iVISS+CARS,iVISS+VCPA分别提取了14,26,39,12,15,22和11个对应的特征波长,占总波长的18.9%,35.1%,52.7%,16.2%,20.2%,29.7%和14.8%。对比2D-COS和特征波建立的PLSR模型,2D-COS+iVISSA-PLSR模型效果较好,其R_(C)^(2)=0.7479,R_(P)^(2)=0.6047,RMSEC=0.0438,RMSEP=0.0603。研究表明,利用高光谱成像技术结合2D-COS可实现灵武长枣半纤维素含量的快速检测。

关键词：灵武长枣半纤维素高光谱二维相关光谱化学计量学