植物果实中维生素C合成代谢及其基因表达研究

维生素C(Vitamin C),又名抗坏血酸(Ascorbate acid,AsA),是生物体中具有多效功能的必需化合物。整理了植物果实中维生素C的生理功能以及其中参与维生素C合成的L-半乳糖途径、D-半乳糖醛酸途径、L-古洛糖途径、肌醇途径和维生素C循环途径,并分析了相关基因的功能和表达。对参与维生素C合成与循环的16个基因:PMI、PMM、GMP、GME、GGP、GPP、GalDH、GLDH、GalUR、MIOX、GuLDH、MDHAR、DHAR、AO、APX、GR,及其在维生素C代谢途径中的作用进行了综述。植物果实中维生素C合成代谢途径多样,关键基因的表达会在不同程度上影响其合成代谢,了解植物果实中维生素C合成代谢及相关基因的功能和表达,可为生产富含维生素C的转基因水果和蔬菜奠定基础。

助水溶剂应用在生物质精炼领域的研究进展

将助水溶剂体系应用于生物质精炼领域是当今的研究热点之一,助水溶剂可以有效地将木质纤维组分分离,实现产物的高附加值利用,如用助水溶剂处理木质纤维原料生产生物质燃料、化学品、生物基复合材料等。综述了近年来利用助水溶剂体系分离纤维组分以及制备生物乙醇、纳米纤维素、纳米木质素及其他高附加值产品的应用研究。

p-TsOH对稻草的组分分离动力学及分离产物性质

在当前资源短缺和能源危机问题的背景下,用稻草等非木质纤维素原料制备生物质基材料等的研究备受重视。使用质量分数20%~60%的对甲苯磺酸,在60~80℃的反应温度、15~60 min的时间内对稻草进行组分分离,得到的纤维固体产物的得率基本在60%以上,灰分含量在10%以上。通过固体产物与废液等的化学成分分析,得到组分分离的脱木质素反应动力学曲线、半纤维素降解动力学曲线和反应动力学方程相应的参数值。分析了反应的联合脱木质素因子(CDF)跟固体产物的纤维组成、形态和表面电荷等之间的关系。根据反应剧烈程度,把CDF曲线分成3部分:当CDF值小于3000 min·mol/L时,纤维分离不彻底;当CDF值为3000~6000 min·mol/L时,纤维分离程度较好;当CDF值大于6000 min·mol/L时,纤维虽分离良好,但纤维断裂较多,碎片化严重。CDF因子越高,纤维表面Zeta电位绝对值越高,但红外光谱和羧基含量结果显示纤维的官能团类型没有变化。CDF曲线转折点附近的P30T80t30和P45T70t60条件下的纤维得到了有效的分离,并较好地保持了纤维形态,适用于造纸。

p-TsOH处理对硫酸盐竹浆成纸性能的影响

用对甲苯磺酸(p-TsOH)对未漂硫酸盐竹浆进行了处理,将处理后的竹浆进行抄纸,并对成纸性能做了相关分析。发现在p-TsOH浓度25%~50%、温度70℃、时间30~60 min的温和反应条件下,木质素脱除率可达60%,竹浆纤维的得率超过87%,得到的纤维形态基本完整,纤维平均长度未发生明显变化,官能团种类未发生改变。p-TsOH处理后的硫酸盐竹浆成纸亮度提升了47%~74%,抗张指数没有降低。当温度超过80℃,p-TsOH浓度超过50%时,虽脱木质素率进一步增加,但浆料得率降低,纤维开始断裂成碎片,无法成纸。在温和条件下,p-TsOH对未漂硫酸盐竹浆有较好的脱木质素效果,且具有一定的漂白功能。

稻草低温p-TsOH制浆性能研究

对稻草进行对甲苯磺酸(p-TsOH)一步法制浆和两步法制浆,并与碱法制浆进行对比,探讨了p-TsOH法制浆的可行性。结果表明,与碱法稻草浆相比,p-TsOH稻草浆的得率更高,成纸的松厚度及强度更好;p-TsOH两步法制浆可以进一步提高木质素脱除率,且浆料纤维断裂少,平均纤维长度更长。其中,稀碱-p-TsOH两步法制浆(N-P45T70t60)比p-TsOH一步法制浆(P45T70t60)的木质素脱除率高12.7个百分点,成纸的抗张指数和耐破指数分别高4.52 N·m/g和0.653 kPa·m^(2)/g,耐破指数与碱法稻草浆成纸相当。

酸性助水溶剂脱除木质素机理分析

系统探讨了酸性助水溶剂对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid,TSA)和马来酸(maleic acid,MA)分离桉木各组分的工艺过程,并对其中木质素脱除机理进行了研究。通过分析对比两种优化后的工艺发现:(1)两种酸性助水溶剂都可以高效脱除木质素,TSA木质素脱除率为67.94%,MA为65.14%;(2)在相同质量分数下,TSA的木质素脱除率比MA更高;(3)在温和条件下,TSA木质素的β-芳醚键含量比MA的高,随着反应条件的加剧,TSA和MA处理后木质素产品中β-芳醚键含量逐渐减少;(4)两种酸性助水溶剂处理后,纤维素保留率都较高,可保持90%以上;但是半纤维素的降解程度随着反应条件的加剧而增加;(5)酸性助水溶剂质量分数越高,在疏水表面的接触角越小,对木质素的助溶作用越明显,脱除木质素效率越高,溶液中木质素聚集体的粒径越小。综上所述,酸性助水溶剂对木质素的脱除基于润湿溶解、木质素芳醚键断裂、半纤维素降解等的综合作用。相关研究可为后续实现温和条件脱木质素工艺优化及机理提供参考。

p-TsOH对硫酸盐竹浆的漂白性能研究

采用对甲苯磺酸(p-TsOH)对未漂硫酸盐竹浆进行了漂白处理,将处理后的竹浆进行抄纸,并对成纸性能做了相关分析。发现在实验设置的温和的反应条件下,p-TsOH处理后的硫酸盐竹浆成纸亮度提升了47%~74%,抗张指数没有降低,并且竹浆纤维的得率超过87%,木质素的脱除率可达60%左右,得到的纤维形态基本保持完整,纤维平均长度未发生明显变化。说明在温和条件下,p-TsOH对硫酸盐竹浆具有较好的漂白功能。

层次分析-模糊综合评价法在制浆造纸水污染控制技术评估中的应用

制浆造纸工艺复杂,产生的废水量较大,影响到制浆造纸工业的可持续发展。水污染控制涉及制浆造纸过程中的每个工段,且每个工段水污染控制技术又各不相同。而不同技术对水污染控制的影响差别较大,但目前在管理实践中缺乏量化评价的方法。笔者构建了4个指标的准则层与11个指标的指标层的制浆造纸水污染控制技术评价体系,以制浆造纸生产过程中的漂白、白水循环回用、末端废水处理为例,引入层次分析法来确定指标权重值,再通过矩阵计算进行模糊数学评价,最后计算综合得分,对造纸水污染控制技术进行综合评估与优选。结果表明:一级指标中环境影响权重值最高,其次是运行管理,再次是技术性能,最低的为经济成本;二级指标中权重值排前4位的分别是废水减少量(0.2275)、COD污染物减少量(0.1843)、综合能耗(0.1378)与资源消耗(0.1147)。对于不同水污染控制技术,层次分析-模糊综合评价法综合得分有着明显差异,可以进行定量化排序,能有效地比较与优选现有的制浆造纸水污染控制技术。研究成果可使制浆造纸水污染控制技术评价方法更加规范,为技术政策制定和制浆造纸企业节能减排目标管理等提供有效理论支撑。