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。     

麦草碱法浆残余木质素特性的研究

本文用纤维素酶酶解法分别从麦草、碱法麦草浆中分离制备出三种酶木质素样品(CEL、RL-1、RL-2),并以CEL作对比,用物理和化学的方法对RL-1和RL-2的特性进行了研究。研究结果表明:在低温蒸煮阶段,主要发生的反应是碱易溶木质素和以碱易溶LCC方式存在的木质素的物理溶出,经过此阶段残留在浆中的木质素是亲液性较差的较大分子本质素;在高温蒸煮过程中,木质素发生了大分子碎片化反应和缩合反应,残留在浆中的是平均分子量较低,酚型单元含量和缩合程度较高的木质素。本文认为LCC不是影响成浆残余木质素的主要因素,并推测大部分残余木质素是被截留在细胞壁内的木质素。高缩合程度至少是部分残余木质素难以脱除一个重要原因。     

烟草木质素的Fe-CA仿酶降解

为降低烟草中木质素的含量,提高再造烟叶的质量,制备了Fe-CA仿酶,并通过正交试验优化了烟草(烟梗和碎烟叶片)处理工艺.结果表明:①最优处理条件为:反应温度45℃,处理时间40 min,仿酶用量40 mmol/kg,在此条件下处理的烟草中木质素含量由3.56％降至1.69％,去除率达52.5％;②通过扫描电子显微镜(SEM)观察,处理后的烟草表面变得粗糙不平,有许多孔洞和凹坑,还有纤维骨架露出,表明仿酶可以高效脱除木质素;③仿酶处理后的再造烟叶的香气、杂气和协调性得到了改善,木质杂气减少,刺激性降低,品质得到提升.     

针叶木硫酸盐浆GIF仿酶漂白研究

采用Cu2 吡啶/H2O2构成的GIF有机仿酶降解体系进行了针叶木硫酸盐浆的漂白研究,并探讨了漂白过程中纸浆卡伯值、粘度和白度的变化规律.研究结果表明,GIF仿酶漂白在溶出木素大分子方面能力并不强,主要通过将木素氧化为含羰基的产物,使其在后续碱抽提和H2O2漂白中容易降解或溶出.GIF型仿酶体系对碳水化合物也有一定的氧化降解作用,纸浆粘度有明显降低,说明该反应体系中存在着自由基反应.     

过渡金属硫酸盐协同Pd/C高效定向降解木质素的研究

以改善当前木质素催化降解存在的降解产物可控性较差、小分子化合物总收率较低、均一化程度不足、难以进一步开发利用等问题为目标,采用过渡金属硫酸盐NiSO4·6H2O协同Pd/C催化降解玉米芯酶解木质素,考察了过渡金属离子、反应温度、反应时间、NiSO4·6H2O与Pd/C协同作用等对木质素降解率的影响,并分析了降解产物的分...     

~(13)C标记法用于硫酸盐法蒸煮浆中残余木素结构的研究

向生长中的银杏(Ginkgo biloba L.)植物体内投入在侧链α位被13C标记的木素前驱物松柏醇葡萄糖甙,得到13C标记的银杏木素,收集13C标记木素所在银杏木质部组织,模拟硫酸盐法蒸煮,对蒸煮得到的浆料进行酶降解处理得到13C标记浆中残余木素,用红外光谱和13C-NMR对其结构进行分析,发现浆料残余木素结构单元之间主要通过β-5方式连接,还有一定量以β-O-4的形式连接;此外,还含有大量的阿魏酸和松柏醇结构,含有少量的香草醛结构。     

响应面法优化双酶提取仿刺参卵粗多糖工艺及其抗氧化性研究

以仿刺参卵为原料提取多糖,在单因素实验的基础上,通过响应面分析优化双酶提取仿刺参卵多糖工艺,并对其体外抗氧化活性进行初步研究。结果表明:仿刺参卵多糖的最佳提取条件为复合蛋白酶与木瓜蛋白酶配比1∶2、加酶量2.78%、酶解温度60℃、酶解时间6 h,在此条件下卵多糖的预测得率为8.84‰,实际得率为8.76‰;仿刺参卵多糖的自由基清除活性呈明显的剂量依赖关系,对DPPH自由基的IC₅₀为1.71 mg/m L,是一种良好的天然抗氧化剂。      

~(13)C同位素示踪法研究半纤维素与木素之间的连接方式

为了阐明植物纤维原料中木素与半纤维素之间的相互关系,本文从甘露糖单元的角度分析糖与木素苯丙烷结构单元之间的连接方式。为了使生长中的植物的细胞壁甘露糖单元上的碳原子被碳-13同位素示踪并抑制甘露糖向木素转化,将带D-13C6-甘露糖、外源性木素前驱物松伯醇β-D-葡萄糖苷以及苯丙氨酸解氨酶的抑制剂一起投入到银杏植株中。通过碳-13丰度检测得知银杏中半纤维素被碳-13同位素成功标记,外源性的D-13C6-甘露糖主要在次生壁中发生聚合沉积。FT-IR谱图分析发现投入的外源性糖等没有影响银杏植株的正常生长,高分辨率CP/MAS13C-NMR证实了甘露糖单元的C6位置与木素苯丙烷结构上的α-C存在连接键,主要为醚键。     

降解黄曲霉毒素B1酶的提取及降解作用研究

目的:从能够降解黄曲霉毒素B1的嗜麦芽窄食单胞菌中提取主要降解成分,并对其降解作用进行研究。方法:采用硫酸铵沉淀法对发酵液进行酶的提取,并对酶的提取条件进行优化实验。结果:确定种子培养基培养12h,发酵24h后,采用65%硫酸铵沉淀后的酶活性最大,对黄曲霉毒素B1的降解率达到80.25%。结论:降解黄曲霉毒素B1的菌株于40℃下种子培养12h,发酵24h,经过65%硫酸铵沉淀得到粗酶提取液,其蛋白含量为532.9μg/mL,与黄曲霉毒素B1反应72h后酶活最大,对毒素的降解率可达到81.23%,并且经过全波长扫描得到此酶在240～267nm有最大吸收峰。      

双酶复合法提取蛋壳膜中透明质酸的研究

利用双酶复合法,以胰蛋白酶、木瓜蛋白酶复合提取蛋壳膜中透明质酸,通过响应面试验确定双酶法提取透明质酸的最佳工艺条件:料液比1∶40(m∶V),木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的活性比1∶1,酶用量1 240U/g,温度50℃,pH值7.3,提取时间6h。该条件下,蛋壳膜中透明质酸的提取量为12.2mg/g.蛋壳膜。     

13C同位素示踪法研究木素与纤维素连接键的形成

经润胀处理后的微晶纤维索，在β-葡萄糖甙酶、葡萄糖氧化酶及过氧化物酶存在下，与松柏醇葡萄糖甙发生聚和反应得到木素-纤维素复合体（DHPCC）。用高分辨率CP／MAS ^13C-NMR分析常规DHPCC和侧链α位被^13C标记的DHPCC-^13C时发现，DHPCC中木索结构单元以β-0-4、β-β、β-5和β-1方式连接为主，还含有少量的松柏醇结构和肉桂醇结构；DHPCC中木紊与纤维紊之间以苯甲醚键、苯甲酯键及缩醛键连接，其中，缩醛键与酯键可能为主要的连接方式。     

木素酶降解蔗渣浆残余木素机理的研究

采用核磁共振氢谱(^1H-NMR)和碳谱(^13C-NMR)的分析手段，研究白腐菌Phanerochaete Chrysasporium固体发酵分泌的木素酶降解蔗渣浆中残余木素的机理。^1H-NMR分析表明，经过木素酶预处理残余木素部分苯环结构发生了开环反应，产生C—C双键结构．酚羟基含量降低，含酚羟基的木素优先降解，残余木素中的醇羟基含量升高；^13C-NMR分析结果表明木素分子的Cα-Cβ连接键、部分侧链、β-O-4结构和甲氧基发生氧化断裂导致木素大分子降解。     

芦苇预水解硫酸盐法人纤浆粕的制备及其预水解动力学研究

对芦苇预水解硫酸盐法试制人纤浆粕的预水解硫酸盐蒸煮最佳工艺条件及其动力学进行了研究。结果表明,芦苇的预水解反应为一级反应。水解过程中,只要控制P-因子相同,即可获得同样品质的半料浆。芦苇在175℃下、保温90min即可溶出约75%的戊聚糖和50%的木素。芦苇预水解的最佳条件为:最高温度175℃,保温时间90min,液比1∶6。芦苇预水解后硫酸盐蒸煮的最佳工艺条件为:用碱量10%(对绝干原料,以Na2O计),硫化度15%,最高温度160℃,保温时间30min,液比1∶4。经CEHA四段漂白后,所制得的人纤浆粕各项指标符合标准要求。     

废液回用对撑篙竹乙醇法制浆浆料特性与木质素结构的影响

本课题研究了制浆废液回用比例对撑篙竹乙醇法制浆的浆料得率、卡伯值、制浆选择性、木质素和有机酸的产生量、木质素结构的影响规律。结果表明,回用废液会抑制新的有机酸产生,并加速木质素降解,废液回用比例为5%～15%时,浆料卡伯值较低,制浆选择性好;综合考虑废液回收负荷、新鲜乙醇用量和浆料质量等因素,较合适的废液回用比例在15%～20%。     

不同Cu离子浓度和pH值对云芝降解秸秆中木质素和纤维素的影响

云芝(Coriolus versicolor)对秸秆中木质素与纤维素的降解情况受不同Cu2+浓度和pH值条件的影响,设定不同条件可以提高木质素的降解率,降低纤维素的降解率,以更好地保存纤维素的完整性,实现秸秆中主要成分的分离。通过均匀设计法,设定不同的Cu2+浓度环境X1(0、1.0、2.0、4.0、6.0mmol/L)和不同pH值条件X2(2.2、2.8、3.4、4.0、4.6),测定相应条件下云芝的菌丝生长情况、木质素酶活力、纤维素酶活力以及秸秆中木质素和纤维素的降解率。结果表明：木质素的降解率与Cu2+浓度呈正相关,与pH值呈负相关;纤维素的降解率与pH值呈正相关,与Cu2+ 浓度呈负相关。通过试验所得方程预测得知,Cu2+浓度6mmol/L、pH2.2是优化的云芝降解、分离秸秆中主要成分的条件,在该条件下,由所得方程可知秸秆中木质素的降解率为16.1%,纤维素的降解率为27.7%。     

TiO2悬浮体系下光催化降解愈创木酚的动力学研究

以木素的模型物愈创木酚(G-M)为对象,采用自制的纳米TiO_2作光催化剂,对G-M光催化降解的动力学特性进行了研究。根据吸附特性和表面光催化降解反应得到了G-M光催化降解过程的动力学方程:1/r=1.744/C 0.1034。由半衰期法对动力学方程的讨论,发现实测值与计算值的差是由于中间产物在催化剂表面上与G-M的竞争,降低了催化剂对G-M有效降解的程度。对于不同初始浓度,其动力学方程近似表达成3种不同的形式。     

FeCl3基三元低共熔溶剂分离毛竹木质素效率研究

提高低共熔溶剂（DES）分离木质素效率是实现木质纤维资源高值化利用的前提。本研究基于酸性、中性及碱性二元DES分离毛竹木质素的方法,设计三元DES以提高木质素分离效率,优化三元DES分离木质素的工艺条件,采用Kamlet-Taft溶剂化显色参数,定量分析DES的氢键性能,并对DES分离所得木质素进行结构表征。结果表明,二元DES分离木质素时,木质素溶出率由高到低依次为：酸性DES>中性DES>碱性DES,由FeCl₃-聚乙二醇400-氯化胆碱构成的三元DES,其木质素溶出率较高,分离毛竹木质素的最佳工艺条件为：温度130 ℃、时间3 h、质量比1∶15、加水质量比10%（相对于聚乙二醇400质量）;在此工艺条件下,木质素溶出率可达96.36%。FeCl₃的引入增加了三元DES的氢键碱性,使其具有更强的氢键接受能力。拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱分析表明,DES分离所得毛竹木质素的主要基本结构单元为愈创木基型和紫丁香基型,且结构完整性优于碱木质素。本研究结果可为DES高效清洁分离毛竹木质素提供参考。     

改善溶解浆在NMMO水溶液-溶解体系中润胀性能的研究

研究了商品针叶木溶解浆在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液溶解体系中的最适润胀条件,在此基础上,采用纤维筛分、打浆、生物酶处理三种方式分别对溶解浆进行预处理,通过对预处理后溶解浆物理特性和润胀性能进行评价,初步探讨了采用预处理的方式提高溶解浆在NMMO水溶液中润胀性能的可行方法及其机制。结果表明,当润胀温度100℃,NMMO质量分数75%,润胀时间40 min时,溶解浆在NMMO水溶液中的润胀率可以达到196%,润胀效果最好;三种预处理方式中,筛分处理对于改善溶解浆润胀性能的效果有限,纤维素酶处理和打浆处理可以分别将溶解浆的润胀率从196%提高至225%和320%。