基于乙醇胺的深度共熔溶剂预处理小麦秸秆提高其多糖酶解效率

为了探索基于乙醇胺的深度共熔溶剂预处理生物质的作用机制,本研究以氯化胆碱为氢键受体(HBA),以乙醇胺的化合物为氢键供体(HBD),合成了7种DES对其理化特性进行了测定,对比研究不同DES对小麦秸秆组分和酶解效率的影响。结果表明:30℃下,DES的粘度介于0.04～1.37 Pa·s,导电率0.29～3.57 ms/cm,5 mM DES的pH值介于7.41～11.02;90℃下对木质素和木聚糖的溶解度高达425 mg/g和523 mg/g,而对纤维素几乎不溶;经这些DES预处理后,小麦秸秆中的多糖酶解效率得到了显著提高,并且DES的预处理效果依赖于p H值,其中[氯化胆碱]:[乙二胺]为最适小麦秸秆预处理溶剂,90℃下预处理4h后木质素去除率83.14%,还原糖收率为93.88%。该类DES可选择性地从小麦秸秆中除去大量木质素和部分木聚糖,而未改变纤维素的晶体结构,从而提高后续酶解效率显著,并发现该类DES对禾本科类生物质和桉木有良好的预处理效果,预处理后糖收率明显提高(57.10%～98.13%),但对松木效果不佳。本研究可为用于生物质预处理的新型DES的合理设计提供一定的理论参考。     

氯化胆碱类低共熔溶剂处理对玉米芯的影响

为了筛选玉米芯预处理的高效低共熔溶剂(DES),以5种氯化胆碱为氢键受体(HBA)的DES在不同温度下预处理玉米芯,分析了预处理后生物质组分变化和对酶解效率的影响.结果 表明,氯化胆碱-乳酸(物质的量比1:2)组成的DES在140C下lh处理玉米芯能获得较好效果,所得玉米芯残渣中的葡聚糖含量为55.19％,木聚糖、酸可...     

胆碱类低共熔溶剂选择性分离杨木中木质素的研究

本研究使用多种胆碱类低共熔溶剂(DES)选择性分离杨木中的木质素,探究了不同氢键供体及其含量对木质素分离效果的影响。结果表明,氯化胆碱-乳酸(ChCl-Lac)在摩尔比1∶10配比下木质素分离效果最佳,综纤维素得率为46. 26%,木质素提取率为84. 38%,木质素纯度为89. 82%。经过改性后新型DES乳酸胆碱-乳酸(ChLac-Lac)(摩尔比1:10)分离效果更佳,综纤维素得率为48. 16%,木质素提取率为90. 13%,木质素纯度为90. 29%。与磨木木质素相比,ChCl-Lac和ChLac-Lac提取的木质素具有纯度高、杂质少、热稳定性好、相对分子质量低、分布窄的特性。     

不同类型低共熔溶剂预处理对玉米秸秆酶解效率的影响

为探索不同类型低共熔溶剂（DES）预处理提高生物质酶解效率的机制,该研究选取两类DES即酸性（氯化胆碱(ChCl)-乳酸(Lac)、甜菜碱(B)-Lac）和碱性DES（ChCl-乙醇胺(M)、ChCl-N-(2-羟乙基)乙二胺(CN-2)）预处理玉米秸秆,对比研究不同酸碱性的DES对玉米秸秆组分和酶解效果的影响。研究表明碱性DES预处理和酶解效果较好,多糖含量从未处理时51.59%提高到81.33%~83.36%,木质素去除率71.35%~89.72%,多糖降解较为完全。红外光谱显示预处理中大量木质素和半纤维素的链接键发生断裂,糖苷键吸收峰显著增强;X-射线衍射表明玉米秸秆结晶度数值由32.99增至处理后的53.60,但晶体结构未改变。与酸性DES相比,碱性DES处理后外观色泽较浅,扫描电镜显示与未处理相比,预处理后的纤维疏松且粗糙。两类DES均是高效的预处理溶剂,碱性DES除本身碱性外,还可选择性的去除木质素,破坏半纤维素和木质素间链接键,纤维素与酶的接触面增大,从而酶解效率显著提高。该研究为生物质预处理新型DES溶剂的设计和选择提供一定的理论参考。     

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。     

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。     

乙二醇抑制DES预处理过程中木质素缩合程度的研究

利用氯化胆碱/草酸和氯化胆碱/草酸/乙二醇2种低共熔溶剂（DES）体系预处理竹粉以分馏提取木质素,并通过多种表征手段探究木质素的结构变化。结果表明,在110 ℃反应180 min的条件下,氯化胆碱/草酸二元DES体系提取的木质素（二元DES木质素）中β-O-4芳基醚键的相对含量仅为0.26/Ar,氯化胆碱/乙二醇/草酸三元DES体系提取的木质素（三元DES木质素）此值则为0.43/Ar。同时,二元DES木质素中的缩合结构（β-β,β-5=3.11/Ar）及缩合的芳环C—C连接（Aromatic C—C=2.18/Ar）多于三元DES木质素（β-β,β-5=2.02/Ar,Aromatic C—C=1.99/Ar）。利用超声辅助三元DES体系预处理过程,发现反应20 min后木质素脱除率即可达76.0%。采用水相电位滴定法测定不同反应条件下的三元DES木质素的酚羟基和羧基含量;并提出乙二醇在三元DES体系预处理竹粉过程中抑制木质素缩合的机理,证实乙二醇与对香豆酸和阿魏酸反应生成了酯化的木质素结构。     

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。     

低共熔溶剂预处理制备豆渣纤维素纳米纤丝的研究

采用氯化胆碱-草酸、氨基磺酸-尿素、氯化胆碱-柠檬酸分别经混合加热法制备了3种低共熔溶剂(DES),探讨了不同低共熔溶剂对豆渣纤维素预处理效果的影响。结果表明,3种DES均能够提纯豆渣纤维素,其中氯化胆碱-草酸体系对豆渣提纯纤维素效果最好,综纤维素含量为95.81%,且得到的α-纤维素含量高达92.60%,经高压均质后得到豆渣纤维素纳米纤丝(CNF),其直径为27～30 nm。氯化胆碱-柠檬酸体系和氨基磺酸-尿素体系分别预处理的豆渣经高压均质制备得到的纤维直径在0.1～0.5μm左右,未达到纳米级。     

胆碱脂肪酸盐离子液体预处理水稻秸秆提高多糖酶解反应的研究

木质纤维素预处理是生物精炼制备生物能源的关键步骤之一。近年来,离子液体预处理木质纤维素逐渐受到人们的关注。本研究通过中和反应合成了7种胆碱脂肪酸盐离子液体,并用于水稻秸秆预处理。在25℃下,这些离子液体的粘度介于74~488 c P。结果表明,经这些生物离子液体预处理后,水稻秸秆中的多糖酶解效率得到了显著提高。并且,离子液体的预处理效果依赖于阴离子链长。其中,[胆碱][丁酸盐]为最适水稻秸秆预处理溶剂。在90℃下经[胆碱][丁酸盐]离子液体预处理6 h后的水稻秸秆酶解后,葡萄糖和木糖收率分别达70.62%和41.47%。这类离子液体能选择性从水稻秸秆中除去大量木质素和部分木聚糖,而不会改变纤维素的晶体结构,从而显著提高后续酶解效率。     

Extraction for profiling free and bound phenolic compounds in tea seed oil by deep eutectic solvents

Bound phenolic compounds have rarely been reported in vegetable oils and this may be due to little research about the extraction. Deep eutectic solvents (DESs), recently applied in the extraction of phenolic compounds as alternatives to organic solvents, were adopted in the extraction of free and bound phenolic compounds from tea seed oil in this work. First, the phenolic compounds were analyzed by ultra-high-performance liquid chromatography with quadrupole-time-of-flight and triple-quadrupole tandem mass spectrometry (UHPLC-Q-TOF-MS/MS) for characterization and UHPLC-QqQ-MS/MS for quantification and 25 phenolic compounds were found to exist in both free and bound forms. Then, DESs were screened for extraction of free and bound phenolic compounds from tea seed oil as the pretreatment for analysis and the results showed that hydrogen bond donors (HBDs) and temperature significantly affected the extraction efficiency of DESs. Finally, free phenolic compounds (83.91 µg/g) and bound phenolic compounds (25.71 µg/g), extracted by the DES with glycerol as HBD at 50 °C, were 51.0% and 93.2% higher than those extracted by methanol/water (60%, v/v), respectively. This work not only advanced the basic data of phenolic compounds in tea seed oil but also explored an efficient extraction method for scientific analysis of free and bound phenolic compounds.     

经胆碱氨基酸水溶液预处理的水稻秸秆中残余木质素对多糖酶水解抑制作用的研究

本文通过考察牛血清蛋白(BSA)的添加量和不同纤维素酶用量下其添加与否对水稻秸秆残渣中多糖酶水解效率的影响,以及比较不同木质素含量的底物对纤维素酶催化行为的影响来探讨[胆碱][氨基酸]处理水稻秸秆残渣后其残留木质素对纤维素酶活性的抑制作用大小。结果发现,低酶量下,BSA的添加对纤维素和半纤维素的酶水解降解度有轻微的促进作用,分别最多提高5%及7%;而高纤维素酶用量时,其促进作用甚微。且经该类离子液体处理后的不同木质素含量的水稻秸秆基本上对酶蛋白皆无显著吸附和抑制作用。可见,该类离子液体可去除部分木质素以提高酶分子对多糖底物的可及性,此为多糖酶水解效率提高的关键因素,而该法所形成的残余木质素对酶蛋白的非特异吸附或抑制作用相对较弱。     

超声辅助低共熔溶剂萃取法在活性成分提取与食品分析预处理中应用的研究进展

低共熔溶剂（deep eutectic solvent,DES）是由氢键受体（hydrogen-bond acceptor,HBA）与氢键供体（hydrogen-bond donor,HBD）以一定摩尔比组成的混合物。由于内部分子间氢键的相互作用使整个体系的熔点降低,并低于单个组分。它是一种无毒、廉价、制备简单和可生物降解的绿色溶剂,并且可以从不同的食品基质中萃取化学成分。目前DES与超声技术结合已经成为了食品行业新兴的萃取方式。本文简述了低共熔溶剂的分类、制备方法、超声辅助低共熔溶剂萃取过程的影响因素,并综述此方法在提取活性成分与食品分析预处理中的最新应用进展。     

酒类主要风味物质对乙醇- 水体系中氢键的影响

研究酒类主要风味物质对乙醇- 水体系中的氢键缔合影响。Plackett-Burman 试验可知,异丁醇、β - 苯乙醇、乙酸乙酯、KCl、NaCl、MgSO4、苹果酸、乳酸、丙酮酸对乙醇- 水体系中氢键缔合影响最大。根据相关性分析,酒精度与啤酒中氢键缔合强度的相关系数为0.629,是主要影响因素;原麦汁浓度、异丁醇、氯离子、钾离子、丙酮酸、乳酸与氢键缔合均有一定的正相关性。     

Evaluation of Ammonia Pretreatment for Enzymatic Hydrolysis of Sugarcane Bagasse to Recover Xylooligosaccharides

Sugarcane bagasse is a useful biomass resource. In the present study, we examined the efficacy of ammonia pretreatment for selective release of hemicellulose from bagasse. Pretreatment of bagasse with aqueous ammonia resulted in significant loss of xylan. In contrast, pretreatment of bagasse with anhydrous ammonia resulted in almost no xylan loss. Aqueous ammonia or anhydrous ammonia-pretreated bagasse was then subjected to enzymatic digestion with a xylanase from the glycoside hydrolase (GH) family 10 or a xylanase from the GH family 11. The hydrolysis rate of xylan in bagasse pretreated with aqueous ammonia was approximately 50 %. In contrast, in the anhydrous ammonia-treated bagasse, xylan hydrolysis was > 80 %. These results suggested that anhydrous ammonia pretreatment would be an effective method for preparation of sugarcane bagasse for enzymatic hydrolysis to recover xylooligosaccharides.     

碱预处理对慈竹机械浆酶解的影响

以慈竹机械浆为研究对象,分别采用NaOH和NaOH加H2O2两种方法对原料进行预处理,考察预处理条件对酶解还原糖产率的影响。得到NaOH最佳预处理条件为:预处理温度90℃、固液比1∶5g/mL、时间2h、NaOH用量12%(g/g绝干)。在此最佳条件下,慈竹机械浆半纤维素保留率为87.92%、纤维素保留率为90.29%、木质素脱除率为43.24%;在pH4.8、加酶量20FPU/g预处理后底物、反应温度50℃的条件下酶解24h,还原糖产率为30.36%。扫描电镜观察显示,经碱性预处理过的慈竹机械浆变得粗糙而多孔,增加了纤维素酶的吸附位点,酶解速率加快。     

低共熔溶剂杏仁种皮提取物对油茶籽油氧化稳定性的影响

本研究采用Rancimat法和Schaal烘箱法测定低共熔溶剂杏仁种皮提取物对油茶籽油氧化稳定性（氧化诱导时间、酸价、过氧化值和p-茴香胺值）的影响。研究结果表明：传统溶剂杏仁种皮提取物组成较复杂,低共熔溶剂在提取过程中能表现出对某种或某几种物质的选择性。添加了低共熔溶剂杏仁种皮提取物对油茶籽油酸价最大抑制量可达58.18%,明显高于传统溶剂杏仁种皮提取物。DESs2（氯化胆碱+草酸）和DESs3（氯化胆碱+苹果酸）提取物对油茶籽油的过氧化值的最大抑制量分别为83.72%和65.12%。添加DESs5（氯化胆碱+苹果酸+脯氨酸）提取物的油茶籽油p-茴香胺值升高量仅为空白组的37%。低共熔溶剂杏仁种皮提取物与传统溶剂杏仁种皮提取物相比具有更好的延长油茶籽油氧化诱导时间的效果,对延缓油脂在储藏过程中的氧化有显著效果。     

二次纤维聚集态结构的研究进展

为了研究二次纤维的角质化机理并提出抑制方法,实现二次纤维的高效绿色循环利用,综述了基于共结晶角质化机理的纤维素聚集态结构的研究现状和进展,介绍了纤维素聚集态结构模型和氢键链接方式,着重介绍了目前纤维素聚集态结构研究和氢键研究的进展,综述了目前纤维素聚集态研究手段的多样化:计算机分子模拟、广角X衍射衍射(XRD)、交叉极化/魔角旋转固体核磁共振13C(CP/MAS13C NMR),同步辐射XRD衍射、中子衍射和傅里叶红外(FT-IR)。研究内容从对天然纤维素的基本建模深入到分子链水平的原子链接、氢键模式的研究,研究手段经历了从使用单一仪器发展到多种仪器手段辅助表征的过程。纤维素聚集态结构的研究将是二次纤维角质化机理研究以及纤维素化学研究的重要课题。     

Highly efficient extraction of mulberry anthocyanins in deep eutectic solvents: Insights of degradation kinetics and stability evaluation

In this work, an efficient strategy for extracting mulberry anthocyanins using deep eutectic solvents (DESs) was developed. Results show that both the hydrogen bond acceptors and hydrogen bond donors profoundly influenced the density, water content, and viscosity of the DESs. Six newly prepared DESs exhibited higher extraction amounts of anthocyanins than that of the acidified ethanol. Influence factors on choline chloride (ChCl)-lactic acid (HL) (1:2)-mediated extractability were optimized by response surface methodology (RSM). The optimal condition was acquired at 57.24 °C, for 31.54 min, and 10.76 mL/g, where 6.84 ± 0.21 mg/g of anthocyanins was extracted. Notably, the decreased thermal degradation rate constant, improved half-life time, and prolonged storage time of the anthocyanins in ChCl/HL demonstrated the superiority of DESs in the extraction technique over conventional solvents, which might be attributed to the wide and strong hydrogen bond network formed between the DES component with solute and water molecular.