全生物基三元DES预处理促进芦竹酶解机理研究

针对二元中性低共熔溶剂（DES）体系效率低的问题,构建新型全生物基三元DES（氯化胆碱/乙酰丙酸/1,4-丁二醇）体系,并用于芦竹（Arundo donax L.）预处理;采用成分分析、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对预处理前后芦竹化学成分、结构及表面形貌变化等进行分析,结合复合动力学模型探究预处理促进芦竹酶解机理。结果表明,三元DES是高效的预处理体系,在140 ℃下处理3 h后,木质素和半纤维素的脱除率分别达46.4%和75.6%,残渣纤维素和聚木糖酶解率高达~100%和96.6%;建立的复合动力学模型可准确地描述三元DES预处理耦合酶解过程中葡萄糖和木糖变化行为（R² > 0.99）。由预处理温度升高引起的半纤维素和木质素高效脱除、纤维表面粗糙度增大及纤维素结晶结构破坏是促进芦竹酶解的主要原因。     

13C-2H双同位素示踪法研究未漂硫酸盐浆中残余木质素的化学结构

采用¹³C和²H分别标记裸子植物的木质素和碳水化合物,研究未漂硫酸盐浆中残余木质素的化学结构。向银杏（Ginkgo）植株中投入木质素前驱物松伯醇葡萄糖苷-[α-¹³C]、多糖前驱物D-葡萄糖-[6-²H₂]及苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonialyas,PAL）的阻诘剂羧甲氧基胺半盐酸盐（AOA）,获得双同位素标记的木材。将其制备的硫酸盐浆通过酶水解法分离得到纤维素酶解木质素（CEL）,通过碱抽提纯化得到碱溶性CEL（CEL-Alk）。利用¹³C NMR对其结构进行分析,发现蒸煮前,天然银杏木质部中木质素结构单元间主要以β—1、β—5、β—O—4结构为主,少量木质素与多糖类物质以缩醛键连接。硫酸盐浆残余木质素中主要有β—5、β—1等缩合结构,部分木质素通过缩醛键与多糖类物质相连。¹H NMR差示光谱显示,木质素单元Cα与葡萄糖或甘露糖之间形成了苯甲醚键连接。结果表明,银杏纤维中的木质素-碳水化合物复合体（LCC）中缩醛键和苯甲醚键结构在硫酸盐法蒸煮过程中较稳定。     

基于螺旋挤压-GVL/水/酸两步预处理的溶解浆联产糠醛和木质素

针对目前溶解浆生产过程中存在的半纤维素和木质素利用率低、溶解浆质量有待提升等问题,本研究基于螺旋挤压耦合γ-戊内酯（GVL）/水/酸预处理,提出绿色环保的溶解浆联产糠醛和木质素的工艺。结果表明,桉木经螺旋挤压-GVL/水/酸两步预处理（150 ℃下反应1.5 h）,蒸煮用碱量8%,漂白工艺OQP₁P₂,制备出α-纤维素含量为96.5%、白度为84.0%的高品质溶解浆;水解液分离木质素后,以甲基异丁基酮（MIBK）/H₂O-NaCl为催化体系,商业离子交换树脂为催化剂,于180 ℃下催化木糖水解液2 h,糠醛最大得率为96.0%;GVL木质素S/G比为4.81,保留一定含量的β-O-4键（22.6%）。经物料衡算,每100 g桉木可生产37.2 g溶解浆、6.2 g糠醛（理论值10.2 g）和16.4 g的GVL木质素。     

广西10种野生竹材的化学组分分析及木质素结构表征

本研究采用NREL法、硫醇酸解法、凝胶渗透色谱法（GPC）以及二维核磁（2D NMR）等分析检测手段对广西10种野生竹材纤维原料的化学成分与分离木质素的结构进行了表征。结果表明,10种野生竹材的纤维素含量为37.09%~44.21%,半纤维素含量为17.16%~23.32%,木质素含量为21.73%~25.81%;所有竹材分离木质素均为GSH型,基本结构单元均以S型和G型为主,H型结构单元含量均不高于5%;木质素结构单元间的主要连接键方式为β-O-4、β-β与β-5,其中β-O-4含量占主要侧链连接的80%以上、占总芳环总量的47.41%~52.07%;此外,木质素中还存在与阿魏酸和对香豆酸的酯键连接。综合分析,撑篙竹在10种竹材中最适合用于生物质精炼、木质素降解以及制浆造纸等领域的开发利用,耳垂竹、大绿竹次之。     

酸性低共熔溶剂预处理制备含木质素的纤维素纳米纤丝及其复合膜的研究

采用酸性低共熔溶剂（deep eutectic solvent,DES）预处理并结合高压均质法制备了含木质素的纤维素纳米纤丝（lignin-containing cellulose nanofibril,LCNF）,并与聚乙烯醇（PVA）共混制备了LCNF/PVA复合膜,探讨了2种酸性DES预处理的效果,分析比较了LCNF的特性及LCNF/PVA复合膜的性能。结果表明,乳酸-氯化胆碱（LC）和乙酸-氯化胆碱（AC）对半纤维素的提取率均达到78%以上,其中LC预处理后用乙醇洗涤的处理方式对木质素的提取率高达61.2%;DES预处理后,乙醇洗涤有利于木质素的分离;利用LC制备的纤维素纳米纤丝（LC-E-LCNF）的直径为50～100 nm;相较于纯PVA膜,LCNF/PVA复合膜的疏水性明显提高,应力提升至70.3 MPa,紫外屏蔽性接近100%,且具有良好的热稳定性和雾度,以及一定的保鲜性能,该复合膜有望应用于食品包装领域。     

不同木质素对酶蛋白的吸附影响及酶活变化研究

通过3,5-二硝基水杨酸（DNS）和对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷（pNPG）比色法,研究对比碱法和水溶预处理桉木得到的两种不同木质素对不同酶蛋白（纤维素酶、聚木糖酶和β-葡萄糖苷酶）的吸附和脱附影响差异,以及木质素吸附对不同酶蛋白活性的抑制影响。两种木质素对不同酶蛋白吸附实验表明,温度对碱木质素吸附酶蛋白能力的影响大于二甲苯磺酸钠（SXS）木质素,被吸附的酶蛋白更容易从SXS木质素上脱附下来;木质素吸附会显著降低酶活,升高温度可以提高木质素对酶蛋白的吸附能力,但会抑制酶活。     

三元DES预处理杨木屑促进纤维素酶水解的研究

采用由对甲基苯磺酸、氯化胆碱和乙醇组成的新型三元低共熔溶剂（DES）对杨木屑进行预处理,研究了三元DES预处理对杨木屑木质纤维化学组分、微观形态、结晶结构、化学结构及纤维素酶水解效果的影响。结果表明,和杨木屑原料相比,二元DES预处理物料的木质素脱除率不升反降,而添加乙醇的三元DES预处理物料的木质素脱除率提高至69.2%;三元DES体系可有效抑制物料表面酸不溶物质的形成,减少纤维素酶的无效吸附,可将纤维素酶水解效率提高至76.6%;在三元DES预处理过程中,半纤维素、木质素以及纤维素无定形区结构的破坏导致纤维素结晶度由原料的48.7%提高至65.7%,纤维素结晶指数由0.66提高至0.76。     

水热-二元催化乙醇法分离麦草组分及结构解析

研究了水热-二元催化乙醇法高效分离麦草3种主要组分的效果,然后采用醇沉法和稀释沉淀法分别分离提取出半纤维素和木质素。并通过高效阴离子色谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪对分离物的结构进行了表征。结果表明,水热-二元催化乙醇法分离麦草3种主要组分方法可行,且提取效果较好。醇沉法半纤维素提取率为38.1%,稀释沉淀法木质素提取率为55.5%,粗纤维素得率为40.7%。分离得到的半纤维素聚糖的主链由D-吡喃式木糖以（1,4）-β-糖苷键连接形成,支链为4-O-甲基-α-D-吡喃式葡萄糖醛酸基、α-L-呋喃式阿拉伯糖基和乙酰基。分离物木质素具有典型的G-S-H型结构,且木质素中S型木质素含量多于G型木质素。     

胆碱类低共熔溶剂提取分离丝瓜络纤维素的研究

分别采用氯化胆碱-尿素（ChCl-Ua）和氯化胆碱-草酸（ChCl-Oa）2种胆碱类低共熔溶剂（DES）提取分离丝瓜络纤维素,探讨了这2种DES提取分离丝瓜络纤维素的工艺。结果表明,这2种DES对丝瓜络纤维素提取分离的效果具有显著差异,其中ChCl-Oa DES提取分离丝瓜络纤维素的条件更温和、效果更佳,90℃下反应2.5 h,丝瓜络的纤维素含量可增加到76.41%,半纤维素和木质素的去除率分别为68.4%和63.9%。与未处理的丝瓜络相比,经过ChCl-Oa DES处理后的样品表面变得粗糙不规整,且内部纤维裸露可见。XRD分析结果表明,经这2种DES处理后的丝瓜络的纤维素结晶结构并未改变,仍为纤维素Ι型,但由于半纤维素、木质素、无定形纤维素等非晶部分的溶解,导致结晶度增大。     

海泡石负载钴氧化物催化氧化解聚木质素磺酸钠

制备了改性海泡石负载钴基催化剂Co_xO/m-Sep,用于催化氧化解聚木质素磺酸钠。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、比表面积与孔隙分析仪（BET）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和X射线光电子能谱仪（XPS）对制备的催化剂进行表征,并研究了反应温度、反应时间、反应初始氧压对木质素磺酸钠催化氧化解聚效果的影响。结果表明,Co_xO/m-Sep体系中,在反应温度200 ℃,反应时间4 h,反应初始氧压1.0 MPa的条件下,木质素磺酸钠转化率可达91.7%,乙酸乙酯（EA）可溶性产物收率最高为16.1%,其中含有苯酚、苯甲酸和丁二酸二乙酯等化学品。     

浅谈红麻全秆木素结构特点及其碱脱除特性

利用ＵＶ、ＩＲ等分析手段，揭示了红麻全秆木素化学结构的特点，同时对其在烧碱－ＡＱ法蒸煮过程中的脱除特性进行了探讨。     

木质素基酚醛树脂的研究进展

木质素是自然界中天然储量仅次于纤维素的可再生高分子化合物,是制浆造纸产业的主要副产物之一,具有价格低、生产量大、易于降解的优点,其结构单元的化学结构与苯酚相似,因此可作为酚醛树脂的原料。木质素基酚醛树脂的制备与应用可以使大量生物质资源得到高价值利用,还能有效地缓解环境污染、石油资源短缺等问题,符合当今世界可持续发展的要求。本文综述了木质素基酚醛树脂的研究进展,分别介绍了含硫木质素基酚醛树脂与无硫木质素基酚醛树脂的制备工艺与应用现状,并总结了木质素基酚醛树脂发展存在的问题。     

Comparison of common lignin methods and modifications on forage and lignocellulosic biomass materials

BACKGROUND: A variety of methods have been developed for estimating lignin concentration within plant materials. The objective of this study was to compare the lignin concentrations produced by six methods on a diverse population of forage and biomass materials and to examine the relationship between these concentrations and the portions of these materials that are available for utilisation by livestock or for ethanol conversion. RESULTS: Several methods produced lignin concentrations that were highly correlated with the digestibility of the forages, but there were few relationships between these methods and the available carbohydrate of the biomass materials. The use of Na₂SO₃ during preparation of residues for hydrolysis resulted in reduced lignin concentrations and decreased correlation with digestibility of forage materials, particularly the warm‐season grasses. CONCLUSION: There were several methods that were well suited for predicting the digestible portion of forage materials, with the acid detergent lignin and Klason lignin method giving the highest correlation across the three types of forage. The continued use of Na₂SO₃ during preparation of Van Soest fibres needs to be evaluated owing to its ability to reduce lignin concentrations and effectiveness in predicting the utilisation of feedstuffs and feedstocks. Because there was little correlation between the lignin concentration and the biomass materials, there is a need to examine alternative or develop new methods to estimate lignin concentrations that may be used to predict the availability of carbohydrates for ethanol conversion. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

荻苇自催化乙醇制浆木素变化研究

本文通过比较荻苇磨木木素(MWL)、荻苇自催化乙醇制浆黑液中分离的木素(IL)的IR、1H-NMR,探讨荻苇自催化乙醇制浆过程中木素的变化.研究表明,制浆过程中,荻苇木素紫丁香基、对羟苯基结构单元被大量脱出,特别是香豆酸-木素酯结构更容易被大量脱出,木素α-O-4醚键在蒸煮过程中易断裂,反应过程中脱出的木素结构单元侧链上生成部分Cα-O-C2H5键.     

嗜碱性木素降解菌降解能力的初步研究

通过比较不同嗜碱细菌对麦草中木素、纤维素和半纤维素的降解率, 并比较不同菌株的产酶及酶活情况, 筛选出了木素降解能力较强, 而纤维素和半纤维素降解能力相对较弱的嗜碱性木素降解菌。在ｐＨ≈１０－４的条件下培养８ｄ 后, 菌株６ 降解了３２－３７％ 的麦草木素, 而纤维素和半纤维素分别降解了２１－４８％ 和２２－６９％ 。这与其产酶情况基本一致, 该菌株的酶活最高, 分别为ＭｎＰ２７１－３０Ｕ／Ｌ和ＬｉＰ４１－９４Ｕ／Ｌ。     

吸收光谱在研究木素结构上的应用

对吸收光谱在分析和研究木素结构及应用等方面进行了分类综述.阐述了根据木素结构基本特点来进行光谱分析的方法.     

麦草NaOH-AQ法蒸煮中溶出木素结构的变化

采用酸析-弱酸解两段法对麦草NaOH-AQ蒸煮中溶出木素进行分离和提纯,得到木素试样,通过凝胶渗透色谱分析(GPC),得出木素样品的平均分子质量及分布,分析了木素在溶出过程中分子质量的变化。采用红外光谱(FT-IR)对蒸煮各个阶段中溶出木素的结构进行了分析。经过乙酰化后的木素试样,可以通过磷谱核磁共振(31P-NMR)技术得出木素结构谱图,对木素结构中脂肪羟基、羧基和总酚羟基以及总酚羟基中各酚羟基等功能基团进行定量分析对比,得出了溶出木素在NaOH-AQ法蒸煮过程中的变化规律。     

木质素季铵盐表面活性剂的合成

利用环氧氯丙烷与三甲胺盐酸盐在碱性条件下反应,生成环氧丙基三甲基氯化铵中间体。根据环氧值和转化率确定了制备中间体的最佳工艺条件:n(环氧氯丙烷)∶n(三甲胺盐酸盐)=1.0∶1.2,反应时间3 h,反应温度50℃。以该条件下制备的中间体与木质素反应,合成木质素季铵盐表面活性剂,确定其最佳工艺条件:m(中间体)∶m(木质素)=1∶2,反应时间6 h,反应温度72℃。通过红外光谱分析及黏度和表面张力的测定,表明合成的木质素季铵盐表面活性剂样品黏度大,表面张力小,表面活性明显提高。     

采用木质素分离机分离木质素净化黑液技术

讨论了木质素分离机在造纸厂的工业性应用，来自碱法制浆不同方法、不同工艺条件的黑液通过设计的木质素分离机，获得纯度达８０％左右的工业木质素，其分离液清，黑液的ＣＯＤ去除率达６０％＝８０％，木质素分离机实现了连续性生产，为减少黑液对环境的污染提供了一条实用的工业生产路线。     

黑液成分分析及溶出木素的测定

对黑液的成分进行分析。利用改进酸析法分级分离析出黑液中的木素,并用紫外法对酸析后黑液中的木素进行定量分析。实验结果表明,酸析木素占黑液中总木素的比例可达90%以上,证明应用此法分离黑液中的木素是可行的。