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竹材酶水解制备单糖的预处理研究进展

林业科学 2024年第3期60卷 150-159页

作者：马腾飞刘悦战雅微王美鑫李志强国际竹藤中心竹藤科学与技术国家林业和草原局重点实验室北京100102

糖类是生物体的基本营养物质和重要组成成分,糖平台化合物指糖类经生物或化学转化而来的基本化学物质,并可进一步转化为高价值的生物基化学品或材料。利用资源量大、生长周期短的竹材制备单糖,进而开发一系列生物基糖平台化合物,前景广... 详细信息

糖类是生物体的基本营养物质和重要组成成分,糖平台化合物指糖类经生物或化学转化而来的基本化学物质,并可进一步转化为高价值的生物基化学品或材料。利用资源量大、生长周期短的竹材制备单糖,进而开发一系列生物基糖平台化合物,前景广阔。竹材可通过绿色、环保、可持续的生物酶水解工艺制备单糖,其中最关键的步骤是预处理,要求成本合理、废液处理过程简便环保,且木质素能够有效利用。本研究综述近10年来预处理对竹材酶水解制备单糖的影响,从反应机理、底物收率、底物中纤维素含量、酶水解性能和糖降解生成发酵抑制物等角度,概括总结物理法、化学法、物理化学法、共晶溶剂法、有机溶剂法和其他方法等预处理方法的优势和不足。基于绿色高效转化利用的目标,建议竹材预处理制备单糖要综合考虑预处理工艺、生物酶制剂、竹种、竹龄和木质素高值化利用等因素,并提出未来竹材生物炼制技术的研究方向:1)竹材的致密和坚硬结构是影响其高效预处理的重要因素,需探索系统的低耗能破碎方法;2)研发具备廉价、绿色、工艺简便和降解产物少的预处理药剂以及符合竹材结构特性的预处理方法;3)研发竹材木质素高值化利用关键技术与工艺,推进竹材原料全化学组分利用。

关键词：竹材预处理酶水解单糖

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水淹对水竹光合生理特征的影响

生态学杂志 2024年第1期43卷 115-121页

作者：罗慧莹苏文会蔺晓云储昊煜金艺景雄孙宇彤龙永美国际竹藤中心国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京100102

为探究耐淹速生竹种水竹对不同程度水淹胁迫的光合生理响应,以一年生水竹(Phyllostachys heteroclada)为试验材料,以正常浇水为对照组,测定根部全淹及根部半淹处理下水竹光合气体交换参数、光合色素及叶片资源利用效率随水淹时长产生的... 详细信息

为探究耐淹速生竹种水竹对不同程度水淹胁迫的光合生理响应,以一年生水竹(Phyllostachys heteroclada)为试验材料,以正常浇水为对照组,测定根部全淹及根部半淹处理下水竹光合气体交换参数、光合色素及叶片资源利用效率随水淹时长产生的差异。结果表明:水淹胁迫第3天,半淹处理的水竹叶片净光合速率、光饱和点和蒸腾速率较对照均出现显著上升,而全淹胁迫下则无显著差异,其后均随胁迫时间的延长而下降,下降幅度与胁迫程度呈正相关;水淹胁迫处理第6天,水竹叶片气孔导度均显著高于对照组,后呈下降趋势;水淹胁迫导致水竹胞间CO_(2)浓度呈现先下降后上升的趋势,至第9天与对照组的数据差异不显著,其恢复时长与胁迫程度呈正相关;暗呼吸速率及光补偿点则随胁迫时长的增加而上升;总光合色素呈现先下降后上升趋势,叶绿素与类胡萝卜素的比例仍保持在3∶1,而叶绿素a与叶绿素b的比例从3∶1下降至2∶1;叶片水分利用率呈现先下降后上升的趋势,而表观光能利用率与表观CO_(2)利用率均呈现下降趋势,其下降幅度随水淹时长的延长而逐渐减小。研究表明,半淹胁迫短期内对水竹的光合作用表现出促进作用,但随胁迫时间的延长,光合各参数会逐渐下降至稳定水平,水竹通过调节光合色素比例及提高水分利用效率,适应水淹环境后,具有较好的耐淹能力。

关键词：水淹水竹光合色素光合参数

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生物质基整体式催化微反应器研究进展

复合材料学报 2024年第6期41卷 2874-2899页

作者：姚思思郭登康李景鹏江泽慧国家林业和草原局竹子研究开发中心浙江省竹子高效加工重点实验室杭州310012 国际竹藤中心国家林业和草原局竹藤科学与技术重点实验室北京100102

天然生物质材料因其来源广泛、固碳能力强、机械强度较高、可再生性、环境友好性以及其具有的独特精细构造、化学组成,在多相催化领域备受青睐。生物质材料固有的孔道系统和化学组分既可以提升化学反应速率,又可以与催化剂复合参与到多... 详细信息

天然生物质材料因其来源广泛、固碳能力强、机械强度较高、可再生性、环境友好性以及其具有的独特精细构造、化学组成,在多相催化领域备受青睐。生物质材料固有的孔道系统和化学组分既可以提升化学反应速率,又可以与催化剂复合参与到多相催化反应中。本文简述了竹、木和藤材等生物质材料作为催化剂载体的资源优势、结构优势和化学优势,综述了生物质基整体式催化微反应器的基本概念、催化剂类型与催化剂的复合策略与机制、催化活性与失效机制及其在水处理、能源产生、化学合成、Fischer-Tropsch合成、生物分析等先进功能领域的研究进展。最后,针对目前研究的局限性及存在的问题,在复合策略优化、功能催化剂设计、结构调控提升和稳定性能改善等方面对生物质基整体式催化微反应器未来发展趋势进行了展望,以期为“双碳”战略目标下生物质复合材料功能界面构建与高效利用提供全新的科学思路与技术借鉴。

关键词：生物质复合材料催化剂微反应器纳米材料

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毛竹林土壤易氧化有机碳区域分异及影响因素

林业科学 2024年第6期60卷 1-12页

作者：张翱李文婷王天祥武耀星雷刚漆良华国际竹藤中心国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京100102 国家林业和草原局中南调查规划院长沙410007 国际竹藤中心三亚研究基地三亚572000

【目的】在我国北、中和南亚热带研究毛竹林土壤易氧化有机碳的垂直分布规律和纬度分布格局,揭示其区域分异的主要影响因素,为毛竹林固碳增汇、经营管理和土壤有机碳库稳定性维持提供科学依据。【方法】通过实地调查和试验分析揭示亚热... 详细信息

【目的】在我国北、中和南亚热带研究毛竹林土壤易氧化有机碳的垂直分布规律和纬度分布格局,揭示其区域分异的主要影响因素,为毛竹林固碳增汇、经营管理和土壤有机碳库稳定性维持提供科学依据。【方法】通过实地调查和试验分析揭示亚热带不同区域毛竹林土壤易氧化有机碳含量沿土层和纬度的变化规律,运用地理探测器中因子探测、交互探测和风险探测分析土壤易氧化有机碳区域分异的影响因素。【结果】1)不同区域的毛竹林土壤易氧化有机碳含量均随土层加深而降低,但其占总有机碳的比例均随土层加深而升高;0~60 cm土层的易氧化有机碳含量表现为北亚热带(5.16 g·kg^(-1))>南亚热带(4.86 g·kg^(-1))>中亚热带(4.56 g·kg^(-1)),土壤碳库稳定性随纬度降低而降低。2)年均气温对毛竹林土壤易氧化有机碳含量变化的解释程度最高,q值为0.376~0.452;其次为海拔(q=0.392,P竹林生物量对30~60 cm土层的易氧化有机碳含量的影响较显著(q=0.308,P竹林生物量与凋落物厚度交互作用在0~10 cm土层最强(q=0.704);毛竹林生物量与年均气温交互效应在10~30和30~60 cm土层最强,q值分别为0.601和0.732,均为较强的非线性增强作用。4)易氧化有机碳含量在部分年均气温范围之间存在显著差异,以年均气温17~19℃时最高(5.03~12.39 g·kg^(-1))、15~17℃时最低(2.69~6.20 g·kg^(-1));各土层易氧化有机碳含量在海拔700~900 m时均为最高;毛竹林生物量为75~90 t·hm^(-2)时,0~10 cm土层易氧化有机碳含量达最高。【结论】总体而言,毛竹林土壤易氧化有机碳含量均随土层加深而降低,其占总有机碳含量的比例呈现北亚热带局,因而在低纬度地区应实施轻扰经营技术,减少土壤扰动从而提高毛竹林土壤有机碳的稳定性。年均气温和海拔是影响毛竹林土壤易氧化有机碳含量的关键因子,毛竹林生物量对各土层易氧化有机碳含量均具有不同程度的影响且与气候、地形因子协同作用明显,气候、地形与林分状况的单因子作用及其交互效应共同主导着毛竹林土壤易氧化有机碳含量的区域分异特征。本研究为毛竹林土壤活性有机碳稳定性维持及固碳增汇潜力发挥提供了科学依据。

关键词：易氧化有机碳区域分异特征影响因素地理探测器毛竹林

竹叶提取物中7种黄酮成分含量测定及抗氧化分析

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色谱 2024年

作者：顾丽玲姚曦安容苗郭雪峰国际竹藤中心国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室

为研究不同竹叶提取物中黄酮成分含量及其与抗氧化活性之间的关系,以2种市售竹叶提取物以及以毛竹等7种竹种的竹叶为材料制备的竹叶提取物共9个样品为研究对象,建立了同时测定竹叶提取物中7种黄酮成分（荭草苷、异荭草苷、牡荆苷、异牡... 详细信息

为研究不同竹叶提取物中黄酮成分含量及其与抗氧化活性之间的关系,以2种市售竹叶提取物以及以毛竹等7种竹种的竹叶为材料制备的竹叶提取物共9个样品为研究对象,建立了同时测定竹叶提取物中7种黄酮成分（荭草苷、异荭草苷、牡荆苷、异牡荆苷、苜蓿素、木犀草素和木犀草苷）的高效液相色谱（HPLC）方法,采用SymmetryShieldTMRP8色谱柱（250 mm×4.6 mm, 5μm）,以乙腈为流动相A, 0.5%（v/v）乙酸水溶液为流动相B进行梯度洗脱。采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）和羟基自由基清除试验评价竹叶提取物的抗氧化活性,以半抑制浓度(IC50)为评价指标,以抗氧化剂2,6-二叔丁基对甲酚（BHT）和叔丁基对苯二酚（TBHQ）为阳性对照,并利用Person相关性分析各黄酮成分含量与抗氧化的关系。结果表明:建立的HPLC测定方法准确可靠,适用于竹叶提取物中黄酮含量的测定。竹叶提取物中7种黄酮含量在14.97～183.94 mg/g范围内,毛竹中7种黄酮总含量最高,为183.94 mg/g。不同竹种间7种黄酮成分的含量存在显著差异,荭草苷、异荭草苷和牡荆苷含量均在毛竹中最高,分别为38.45、101.30和9.42 mg/g。竹叶提取物清除DPPH自由基的IC50值在78.23～179.41 mg/L范围内,清除羟基自由基的IC50值在203.48～1 250.81 mg/L范围内。毛竹叶提取物清除DPPH和羟基自由基的IC50值分别为78.23 mg/L和203.48 mg/L,其抗氧化活性最强,具有开发应用价值。相关性分析结果表明,荭草苷、异荭草苷含量与竹叶提取物抗氧化活性密切相关。

关键词：高效液相色谱竹叶提取物黄酮抗氧化

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近20年来肥城市林地时空变化及其驱动因子

林业科学 2024年第7期60卷 40-46页

作者：李祎单博文杨丽覃钧石雷国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室国际竹藤中心北京100102 滇南竹林生态系统国家定位观测研究站沧源677400

[目的]提取肥城市不同时期的林地信息,分析林地时空变化特征,挖掘林地面积变化的驱动因子,为区域林地资源监测、管理和可持续发展提供参考。[方法]以肥城市为研究区,基于2000-2020年21期Landsat遥感数据,首先对Landsat遥感数据进行辐射... 详细信息

[目的]提取肥城市不同时期的林地信息,分析林地时空变化特征,挖掘林地面积变化的驱动因子,为区域林地资源监测、管理和可持续发展提供参考。[方法]以肥城市为研究区,基于2000-2020年21期Landsat遥感数据,首先对Landsat遥感数据进行辐射定标、大气校正等预处理,采用决策树分类法对遥感数据进行土地类型解译,提取林地相关信息;然后揭示近20年来林地时空变化特征;最后构建新的环境压力模型(IPAT),分析林地面积变化的驱动因子。[结果]基于决策树规则提取的肥城市林地信息用户精度达94.7%,具有较高的解译精度。解译结果表明,近20年来林地面积在波动性中呈增长趋势,净增加17463.54 hm^(2);增加的林地主要分布在肥城市中部和北部矿区,减少的林地则集中分布于中部林地的边缘部分,最终呈现中部和北部集中分布、其他地区零星分布的空间特征。改进的环境压力模型(IPAT)表明,林地禀赋价值是肥城市林地面积变化的主要驱动因子(贡献率超80.3%),富裕程度是次要驱动因素,二者贡献比例超过改进IPAT模型4个因子总贡献率的92%;林业产值对国内生产总值的贡献率和人口数量对林地面积变化的影响相对较小。[结论]基于决策树分类法对遥感数据解译能够准确提取肥城市林地信息并监测林地动态变化,林地禀赋价值对林地面积变化有显著影响。

关键词：林地 Landsat数据林地禀赋价值变化 IPAT模型驱动因子

基于网络药理学和铁死亡探讨牡荆苷改善心肌缺血再灌注损伤的潜在作用机制

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现代药物与临床 2024年第5期39卷 1123-1133页

作者：王杰荀航袁海华马冬丽姜婉莹姚曦汤锋国际竹藤中心国家林业和草原局竹藤科学与技术重点实验室北京100102

目的基于生物信息数据库平台,采用网络药理学方法及分子对接技术研究牡荆苷通过铁死亡途径改善心肌缺血再灌注损伤的分子机制。方法利用多个数据库对牡荆苷的潜在靶点和心肌缺血再灌注损伤的相关靶点进行筛选,取交集后构建蛋白质相互... 详细信息

目的基于生物信息数据库平台,采用网络药理学方法及分子对接技术研究牡荆苷通过铁死亡途径改善心肌缺血再灌注损伤的分子机制。方法利用多个数据库对牡荆苷的潜在靶点和心肌缺血再灌注损伤的相关靶点进行筛选,取交集后构建蛋白质相互作用(PPI)网络并筛选核心靶点,对交集靶点进行基因本体(GO)功能、京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析,构建“牡荆苷–靶点–通路”网络并筛选关键核心靶点和通路。进一步对牡荆苷潜在靶点、铁死亡相关靶点、心肌缺血再灌注损伤相关靶点取交集,并筛选牡荆苷–铁死亡–心肌缺血再灌注损伤相关的关键核心靶点。利用分子对接研究牡荆苷与各关键核心靶点间的结合机制。结果牡荆苷与心肌缺血再灌注损伤的交集靶点共74个,筛选出肿瘤坏死因子(TNF)、淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)、雌激素受体1(ESR1)等22个核心靶点,主要参与白细胞介素(IL)-17通路、脂质和动脉硬化通路等信号通路。分子对接结果表明牡荆苷与各关键核心靶点主要以氢键、范德华力、π-π堆积等作用力产生稳定结合。结论牡荆苷通过抑制炎症反应、细胞凋亡及调控铁稳态平衡和氧化应激限制铁死亡等多种生理过程的协同作用来达到改善心肌缺血再灌注损伤的效果。

关键词：牡荆苷心肌缺血再灌注损伤网络药理学分子对接铁死亡肿瘤坏死因子淋巴细胞瘤-2 雌激素受体1

碱处理对加捻竹纤维/环氧复合材料润湿性与拉伸失效的影响

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1870-1878页

作者：顾少华李昊远张文福王翠翠李明鹏程海涛王戈国际竹藤中心竹藤科学与技术重点实验室北京100102 浙江省林业科学研究院杭州310023

采用加捻竹纤维(TBF)为增强相、环氧树脂-酸酐体系为基体相,制备加捻竹纤维/环氧树脂(TBF/EP)复合材料,通过改变NaOH溶液浓度(1wt%~5wt%),研究碱处理对TBF/EP复合材料润湿性和拉伸失效的影响。采用SEM、表面张力测试、原位加载等纳米和... 详细信息

采用加捻竹纤维(TBF)为增强相、环氧树脂-酸酐体系为基体相,制备加捻竹纤维/环氧树脂(TBF/EP)复合材料,通过改变NaOH溶液浓度(1wt%~5wt%),研究碱处理对TBF/EP复合材料润湿性和拉伸失效的影响。采用SEM、表面张力测试、原位加载等纳米和微观试验手段,对纤维-树脂结合状态、润湿性能和拉伸力学特性进行了分析。结果表明:碱处理降低了纤维表面能和极性,使TBF与基体润湿力从0.45 mN降至0.1 mN;3wt%NaOH溶液改性的TBF/EP复合材料含胶量降低至62%,拉伸强度(TS)达到273.70 MPa,比未处理复合材料提高178.64%;原位分析显示,TBF失效过程包括纤维断裂和纤维间滑移,而TBF/EP复合材料失效过程包括基体剪切屈服和纤维断裂,且随着浸润性提高,BF抑制屈服的效果增加。因此,TBF/EP复合材料的强度主要来源于纤维和界面的增强,受TBF与基体的浸润性、应力传递效果的影响。

关键词：竹纤维加捻结构复合材料润湿性能失效机制

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纳米纤维素高浓度制备研究进展

化工新型材料 2024年

作者：刘昱彤王甲钧王汉坤钟土华国际竹藤中心竹藤生物质新材料研究所国家林业与草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室

纳米纤维素作为一种新型的生物基天然功能纳米材料，其在复合材料、包装、医药材料、涂料、化妆品和电子产品等领域具有广阔的应用前景。但是，目前纳米纤维素在制备过程中仍然存在着高能耗和高水耗等问题，导致其生产成本高。另外，传... 详细信息

纳米纤维素作为一种新型的生物基天然功能纳米材料，其在复合材料、包装、医药材料、涂料、化妆品和电子产品等领域具有广阔的应用前景。但是，目前纳米纤维素在制备过程中仍然存在着高能耗和高水耗等问题，导致其生产成本高。另外，传统纳米纤维素制备方法通常在较低纤维素浆料浓度条件下进行（浓度小于5%），这导致单位体积的生产效率低以及终产物含水率高，给运输、储存和应用都带来极大的困难和挑战，制约着其素进一步市场推广和实际应用。因此，纳米纤维素高浓制备技术受到越来越多的关注。开发纳米纤维素高浓制备技术可解决其生产过程中能耗高、水耗高和终产物含水率高等问题，有望进一步降低其生产成本和应用成本。

关键词：纤维素纤维纳米纤维素高浓制备