山杏壳中纤维素、半纤维素、木质素含量的测定

以榆林市的山杏壳作为研究对象,为了精确测定其主要成分(纤维素、半纤维素和木质素)的质量分数,采用了硫酸与重铬酸钾氧化法、2 mol·L^(-1)盐酸水解法和72%的硫酸法,分别针对上述3种成分进行测定。通过控制单因素变量法,确定了每种方法的最佳条件。在最佳条件下,测得山杏壳中纤维素质量分数为26.10%,半纤维素的质量分数达到33.03%,木质素质量分数为31.22%。榆林市山杏壳中富含纤维素、木质素和半纤维素,是重要的可再生资源。

低共熔溶剂预处理选择性脱除速生毛白杨半纤维素

以毛白杨木为原料,采用甘油(Gly)、乙二醇(EG)分别与3种不同金属氯化盐(FeCl_(3)、AlCl_(3)、CuCl_(2))组成的6种二元低共熔溶剂(DES)体系,以及氯化胆碱(ChCl)与Gly或EG分别添加3种金属盐组成了6种三元DES体系,探究这些二元和三元DES体系对半纤维素选择性溶出的效果。以半纤维素去除率/木质素去除率比(R)值为评价指标,筛选出选择性溶出半纤维素效果最佳的DES,系统考察了DES配比、预处理温度、预处理时间对杨木中主要组分含量和半纤维素优先溶出的影响。实验结果表明:ChCl/EG/FeCl_(3)三元DES,当物质的量比为1∶2∶0.2在100℃下处理2 h,半纤维素和木质素去除率分别为45.01%和9.49%,R值高达4.74,表现出良好的优先溶出半纤维素的特性,同时采用FT-IR、BET、X射线衍射等方法,分析了优化条件下三元DES处理后杨木微观形貌与结构特性的变化,证明了ChCl/EG/FeCl_(3)三元DES在优化条件下可实现半纤维素选择性优先溶出,而木质素仅少量溶出。

联合预处理提取半纤维素的研究进展

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。

果胶酶与半纤维素酶复合酶解制备费约果果汁的工艺优化

为减少费约果细胞壁中果胶和半纤维素等物质对果汁品质的负面影响,提高果汁出汁率,本文研究了复合酶(半纤维素酶和果胶酶)比例、加酶量、温度、时间对“Unique U-100”费约果果汁出汁率和可溶性固形物的影响。在单因素实验的基础上,进行四因素三水平的响应面优化。结果显示:在复合酶(半纤维素酶/果胶酶)比例为2.14:1,加酶量19.6 g/L,酶解温度56.8℃,酶解时间92 min的条件下,费约果果实出汁率最高,为79.5%,与模型预测值相对误差为5.67%;果汁中可溶性固形物含量为15.7%,与模型预测值相对误差为0.83%。此外,与直接压榨的费约果果汁相比,酶解后的果汁表现出更高的澄清度、总酚含量(24.4 mg GAE/100 g)和VC含量(2.42 mg/100 g)。因此,本研究优化了复合酶酶解制备费约果果汁的工艺,提高费约果果汁出汁率和营养品质,可为后续费约果果汁深加工提供理论依据。

半纤维素分解菌群HMC的微生物群落结构及功能

为明确半纤维素分解菌群HMC(hemicellulolytic microbial consortium)的微生物群落结构及其在半纤维素降解中的潜在功能;该研究测定了其在降解半纤维素主链木聚糖及玉米芯的典型理化指标,并利用16S rDNA测序技术及生物信息学手段对其微生物群落结构及功能注释进行了宏基因组学分析。结果表明,HMC在7 d内能高效降解木聚糖和玉米芯,降解率达80%,木聚糖降解产生的高值产物包括还原糖、甲酸、乳酸及乙酸,最高浓度分别为1.30、0.50、1.19与1.23 mg/mL,HMC降解玉米芯时可累积挥发性脂肪酸浓度高达3.54 mg/mL。HMC是由厚壁菌门Firmicutes的多个属的微生物组成的复合微生物菌群,宏基因组分析揭示了HMC在木聚糖降解过程中的关键碳水化合物活性酶系;HMC的半纤维素降解酶系完整,包括19个木聚糖分解及下游产物代谢相关的酶;同时涵盖了乙酸、乳酸等半纤维素关键分解产物代谢相关的通路。HMC蕴含半纤维素及玉米芯高值生物转化的潜力,该研究为深入探究半纤维素在生物降解应用中的分子机制提供了重要线索,有助于推动天然半纤维素生物降解技术的发展。

半纤维素基水凝胶的制备及其对亚甲基蓝的吸附研究

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。

半纤维素对玉米秸秆皮Lyocell纤维性能的影响

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。

核桃壳半纤维素B的阿魏酸接枝及对泡菜挥发性风味物质的影响

为了改变传统泡菜的风味物质,在泡菜发酵中加入阿魏酸化半纤维素B。以核桃壳为原料提取半纤维素B,利用紫外可见光谱仪检测其中的蛋白质与核酸含量。在无氧环境下对半纤维素B接枝阿魏酸,利用紫外可见光谱仪与傅里叶变换红外光谱对接枝化进行验证。以未添加的泡菜样品作为对照,分别将半纤维素B和阿魏酸接枝化半纤维素B加入到泡菜中,发酵所产生的香气物质利用气质联用色谱进行检测。结果表明,半纤维素B中的蛋白质与核酸基本被去除。经过紫外可见与傅里叶红外变换鉴定后,接枝反应成功获得阿魏酸半纤维素B。半纤维素B使得泡菜在发酵过程中的香气物质发生了较多的衍生化,而阿魏酸半纤维素B使得泡菜在发酵过程中产生了含硫类和酯类等独有的香气成分。该研究为泡菜风味物质的改善提供了一定的研究基础。

果渣中纤维素、半纤维素和木质素方法数据对比及优化

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。

毛竹半纤维素的提取及其羧甲基化改性研究

本研究以毛竹为原料,首先通过碱性过氧化氢法制备半纤维素,再采用超声辅助法对半纤维素进行羧甲基化改性。结果表明,液固比20∶1时半纤维素得率最高,达18.00%。半纤维素羧甲基化改性的最佳工艺条件为:NaOH物质的量浓度1.2 mol/L,氯乙酸物质的量浓度0.6 mol/L,碱化时间及温度分别为40 min、30℃,醚化时间及温度分别为150 min、70℃。随着羧甲基半纤维素取代度的提高,改性前后的半纤维素最大降解温度由257℃提升至300℃,说明羧甲基化改性有助于提升半纤维素的热稳定性;Zeta电位的绝对值由9.98 mV提升至38.00 mV(取代度=0.59),且改性后半纤维素的分散性有了明显提升。

两种分子质量水溶性半纤维素的制备及其对淀粉消化抑制作用研究

为了提升玉米加工副产品麸皮中水溶性半纤维素(corn bran hemicellulose,CBH)在功能性面制品中的综合利用,以玉米麸皮为原料,提取水溶性半纤维素CBH-L(CBH-Low)和CBH-H(CBH-High),并利用红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography,GPC)和离子色谱(high performance anion exchange chromatography-pulsed amperometric detecter,HPAEC-PAD)等对其分子结构和单糖组成进行表征。研究了剪切速率、温度等因素对半纤维素水溶液流变学特性的影响;通过淀粉消化试验建立胃肠道环境下半纤维素的表观黏度与小麦抗性淀粉(resistant starch,RS)比例之间的构效关系。结果表明,CBH-L分子质量(1.9×10^(3) Da)低于CBH-H的分子质量(5.1×105 Da);红外光谱图显示,两种半纤维素均具有多糖的典型特征。两种半纤维素水溶液均表现出良好的抗剪切性,且质量分数低于4.8%时具有一定的温度抗逆性。CBH-H相比于CBH-L对小麦淀粉消化性表现出更强的抑制作用,Pearson相关分析表明,小麦抗性淀粉比例的上升与半纤维素黏度成正相关关系,相关系数R=0.89(P<0.1)。研究显示,具有抑制淀粉消化功能的水溶性半纤维素有望成为功能性食品新原料。

大麦籽粒纤维素、半纤维素含量全基因组关联分析

纤维是衡量大麦饲用品质的重要指标之一,其遗传机制解析对饲用大麦品种选育具有一定的指导意义。本研究以316份大麦品种为材料,连续2年种植于成都、康定两地,利用分布于大麦基因组上的75,289个SNPs对籽粒纤维素、半纤维素含量进行全基因组关联分析。利用TASSEL软件的混合线性模型,纤维素、半纤维素性状分别重复检测到65个、34个显著SNPs位点(P≤0.05/N),标记的平均解释表型变异率分别为13.18%、14.10%。纤维素、半纤维素含量在3个及以上环境中重复检测到的显著相关位点分别为4个、1个,2个性状检测到了相同的SNP位点,说明2个性状存在遗传相关性。纤维素性状挖掘到6个候选基因,半纤维素性状挖掘到1个候选基因,为大麦纤维的遗传与分子机理研究及遗传改良奠定了基础。

氢氧化钠预处理对乳酸-氯化胆碱处理化学木浆中半纤维素选择性溶出的影响

以山东华泰纸业股份有限公司提供的桉木化学浆为试验材料,以氢氧化钠(NaOH)溶液、乳酸(LA)、氯化胆碱(ChCl)为主要试剂,按照摩尔比(n(乳酸)∶n(氯化胆碱))为1∶1的比例制备乳酸-氯化胆碱低共熔溶剂;用质量分数为5%的氢氧化钠溶液对纸浆纤维进行预处理,然后用制备的乳酸-氯化胆碱低共熔溶剂对预处理后的纸浆进行二次处理,获得试验浆料样品(化学浆);参照国家标准测定并计算试验浆料样品半纤维素去除率、纤维素损失率、半纤维素选择性、纤维素结晶度、纤维素特性黏度,分析氢氧化钠预处理在乳酸-氯化胆碱处理桉木化学浆过程中的效果及机理。结果表明:氢氧化钠预处理,不仅可以提高乳酸-氯化胆碱低共熔溶剂处理桉木化学浆过程中半纤维素的选择性溶出,而且能减少纤维素的降解。与乳酸-氯化胆碱低共熔溶剂单段处理相比,“氢氧化钠+(乳酸-氯化胆碱)”处理后,化学浆中半纤维素的去除率从29.3%提高到57.0%、浆料特性黏度从448 g·L^(-1)提高到844 g·L^(-1)、纤维素结晶度从79.6%提高到80.7%。氢氧化钠对浆料的润胀,减小了纤维素与半纤维素及纤维素分子间氢键的结合力;促进乳酸-氯化胆碱进入纤维内部,与半纤维素或纤维素羟基作用,加强了半纤维素溶出。此外,碱的残余,对乳酸-氯化胆碱中的酸有一定的中和作用,减少了纤维素在乳酸-氯化胆碱中的酸性降解。

纤维素、半纤维素与木质素间相互作用研究进展

纤维素、半纤维素和木质素是木质纤维生物质细胞壁中的3种主要组分,其通过复杂的相互作用形成超分子网络结构,使木质纤维生物质具有优异的机械性能及抵抗物理、化学和微生物降解的能力,同时也导致生物质预处理和组分分离困难。本文总结了近年来关于纤维素、半纤维素与木质素间相互作用的研究进展,重点介绍了木质素与半纤维素之间的共价键、范德华力和静电作用等,以期在原子-分子水平上充分认识和了解细胞壁结构,为通过基因工程合成易降解的木质纤维原料,或寻找清洁高效的生物质精炼技术提供一定的理论指导。

不同分子量水溶性半纤维素对面包品质的影响

【目的】研究水溶性半纤维素(Corn bran hemicellulose,CBH)对面包品质的影响。【方法】以玉米麸皮为原料,采用酶法和碱液处理法制备不同分子量的水溶性半纤维素,研究了其不同添加量对高筋小麦粉面包比容、质构、淀粉体外模拟消化、老化、感官评分的影响。【结果】制得分子质量分别为1.9×10^(3) u(CBH-L)、7.0×10^(4) u(CBH-M)、5.1×10^(5) u(CBH-H)的3种水溶性半纤维素。半纤维素对面包外观的完整性及感官评价无明显影响,其硬度、弹性、咀嚼性均显著降低(P<0.05),贮藏7 d,添加CBH-H的面包硬度增长值分别为9.9 N和10.0 N,低于对照组16.7 N,CBH-H可延缓面包老化。半纤维素可增加面包的抗消化性,添加2.4%CBH-H的面包中淀粉消化淀粉比例降低了22.9%。【结论】3种水溶性半纤维素中添加2.4%CBH-L的面包中淀粉消化比例降低最多,该试验为水溶性半纤维素-面包的制备提供了理论依据。

水热抽提玉米芯半纤维素结构变化及对酶解行为影响

为提高富含木聚糖的农业废弃物再利用-高效制备低聚木糖,该研究以玉米芯为原料,通过水热预处理结合乙醇分级沉淀获得不同组分半纤维素,并利用分子质量测定、糖基结构及红外表征了半纤维素组分的基本特征,研究了半纤维素结构变化及对酶解效果的影响。结果显示,当利用3倍体积的乙醇分离半纤维素时,木聚糖的得率达到最大为48.67%,醇沉获得的各木聚糖组分由木糖、葡萄糖、甘露糖等组成;分支度(木糖/阿拉伯糖)为6.61~16.10,木聚糖的沉淀主要受到木聚糖的分子质量和分支度2个因素的影响。以不同组分进行酶促反应动力学实验结果表明,分子质量分布系数较小同时分支度最小的组分,其K m及V max分别为(5.43±0.31)mg/mL和(154.9±2.33)U/mg,表现出的催化适应性明显高于其他组分,此结果显示分子质量及分支度可能是影响酶解效率的关键因素。

油茶果壳半纤维素成分降解菌的筛选与鉴定

以油茶果壳粉为唯一碳源,从广西科技大学板栗林里的土壤、腐木质和腐烂板栗中,富集培养出能降解油茶果壳且分泌胞外半纤维素酶的真菌。利用木聚糖透明圈法从中筛选得到半纤维素酶活力高的3株,结合形态学观察及ITS技术对目标菌株进行鉴定,并研究粗酶液中的酶活力、蛋白质含量与时间的关系,探究其对油茶果壳的糖化性能。结果表明:筛选得到的3株真菌Yw-4、Sw-3和Cw-5,结合微观结构观察与ITS序列相似比对,分别鉴定为塔宾曲霉(Aspergillus tubingensis)、桔绿木霉(Trichoderma citrinoviride)、烟曲霉(Aspergillus fumigatus)。3株菌株在油茶果壳粉平板上长势良好,第3天在的透明圈直径比(D/d)分别为1.76、4.65和1.75,摇瓶发酵结果显示第5天为3株菌株的酶活力最高值,分别为215.81 U/mL、177.66 U/mL和190.00 U/mL,但蛋白质的表达量在第2和第3天达到顶峰。3株菌株的粗酶液在50℃、48h条件下,分别糖化产生了2.000 mL、1.528 mL和2.027 mL木糖。因此,塔宾曲霉、桔绿木霉、烟曲霉是具有较好应用前景的油茶果壳降解菌株。

PAM预处理玉米秸秆中半纤维素水解动力学分析

过氧乙酸复合马来酸(Peracetic acid and maleic acid, PAM)能有效将玉米秸秆中木质素和半纤维素脱除分离得到纤维素,同时将半纤维素降解为木糖,然而PAM预处理中半纤维素的降解机制尚不清楚。以单独过氧乙酸(Peracetic acid, PA)预处理为对照,考察了90~120℃PAM预处理玉米秸秆中半纤维素的水解动力学,采用双相水解动力学模型拟合分析了玉米秸秆中半纤维素的水解反应动力学参数。结果表明,半纤维素的水解由快速水解和慢速水解两个阶段构成,慢速水解部分的比例随着反应温度的升高而下降。与PA预处理对比发现PAM预处理可以将木聚糖快速反应和慢速反应的活化能分别降低至71.4 kJ/mol和79.1 kJ/mol,并且显著提高木聚糖的水解反应速率。研究结果证实了该模型可以有效模拟木聚糖的水解过程,揭示了PAM预处理促进半纤维素水解作用的动力学机制。

半纤维素/木质素及其衍生物作为3D打印材料研究综述

3D打印作为新型的制造技术,具有广阔的发展前景,其中成型材料是发展重点。木质纤维作为自然界中最常见的天然聚合物和植物资源的主要成分,具有多重优势,在生物基产品中具有巨大潜力。以半纤维素/木质素及其衍生物作为生物基原料用于3D打印,生产制造生物基3D打印产品,得到了高度关注。综述阐明基于半纤维素/木质素及其衍生物作为3D打印材料的最新进展综述,包括植物纤维基原料在3D打印中的作用和功能,同时论述了发展过程中存在的挑战和问题,并描述了其前景和机遇。

非木材半纤维素研究的新进展

从非木材半纤维素在细胞壁中的形成与分布 ,化学组成与基本结构 ,半纤维素与木素 ,纤维素与蛋白质之间的联接、分级和分离方法 ,半纤维素的改性及其在工业上、特别是医药上的应用等几个方面 ,综述了半纤维素的研究新进展。