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增加林木的纤维素生产和转基因树的生长(英文) 总被引：6，自引：0，他引：6
纤维素是植物组成中的重要多聚物。纤维素也是重要的工业原料和可再生的能源物质。利用转基因技术可以降低林木中木质素含量并增加纤维素含量。木质素合成酶基因4-CL是一个重要的和木材再生有关的基因。在我们的研究中,将利用反义表达方法降低木质素含量,增加纤维素含量。研究包括:D4-CL基因的分离;转基因植物的生产;纤维素和木质素含量分析;中试。参69。 相似文献
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为构建棕榈藤材材性数据库,提升棕榈藤材高附加值加工利用水平,文章以高地钩叶藤为研究对象,对其主要化学成分含量进行测定和分析。结果表明,高地钩叶藤材综纤维素、酸不溶木质素、α-纤维素、半纤维素、苯-醇抽提物、热水抽提物、冷水抽提物、1%NaOH抽提物及灰分含量的均值分别为67.98%、16.72%、43.91%、24.38%、9.78%、18.85%、15.02%、38.60%和1.46%。径向上,综纤维素、α-纤维素、酸不溶木质素及灰分含量均为藤皮>藤中>藤芯;而半纤维素、冷水抽提物、热水抽提物、苯-醇抽提物及1%NaOH抽提物含量均为藤芯>藤中>藤皮。轴向上,综纤维素、α-纤维素、酸不溶木质素及灰分含量最大值均在中部,而半纤维素及4种抽提物含量最大值均在梢部。酸不溶木质素和α-纤维素含量最小值在梢部,综纤维素、半纤维素及灰分含量最小值在基部,冷水抽提物、苯-醇抽提物及1%NaOH抽提物含量最小值均出现在基部以上2 m处,而热水抽提物含量最小值在中部。 相似文献
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木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源。为提高木质纤维素类生物质的转化率,提升纤维素酶的水解效率和可发酵性糖产量,降低纤维素酶的使用量和生物质转化成本,对木质纤维素类生物质进行预处理十分必要;然而,木质素、纤维素和半纤维素之间的天然屏障限制了纤维素酶对纤维素组分的酶解。木质纤维素类生物质预处理主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法,目前更多采用质量分数小于4%的稀酸法(如盐酸、硫酸和硝酸等,120～210℃)、高温热水法、蒸汽爆破法和液相水热法等,不同预处理方法对木质素或大部分半纤维素的溶解和去除有利于提高纤维素酶的可及性。木质素对纤维素酶解具有明显抑制作用,通过预处理降低木质素含量有利于提高纤维素酶解效率。木质纤维经稀酸或高温热水等预处理后,Klason木质素相对含量反而会增加。在木质纤维素类生物质预处理过程中,木质素液滴可能以假木质素形式沉积于纤维素表面,使其比天然木质素更加抑制纤维素酶解。本研究首先概述生物质预处理过程中木质素液滴和假木质素的形成过程,提出假木质素产生的可能机制,并对其组成和性质进行综述;然后阐述木质素液滴和假木质素对木质纤维酶解的影响;最后总结假木质素形成的调控策略。假木质素的形成过程属于非均相反应过程,受传质扩散(分子水平)和流动(宏观统计水平)的影响,可从介尺度行为研究假木质素的形成机制,同时建立相关模型和理论实现其科学的定量描述和定向调控,这不仅有利于木质纤维素类生物质炼制工艺的发展,也有利于促进跨学科科学规模的形成。 相似文献
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本文对“三北”一号杨和杉木中分离出的纤维素、半纤维素、综纤维素、木质素在酯化过程中酯化能力的差异和木材抽出物对木材酯化增重率的影响进行了研究。结果表明 :纤维素的酯化增重率较低 ,杉木和“三北”一号杨的纤维素酯化增重率在反应 2 .5h后仅为 1 .9%和 3.2 % ;在乙酰化过程中半纤维素会大量水解 ;综纤维素的酯化增重率主要是由于半纤维素酯化的结果 ;木质素的酯化反应在 1 h内就基本完成。且杉木木质素的酯化能力比“三北”一号杨木质素的酯化能力要强 ;木材中的抽出物会影响木材乙酰化反应的酯化增重率 ,“三北”一号杨木材的抽出物对木材的酯化增重率的提高产生有利的作用。而杉木中的抽出物对木材的酯化增重率的提高产生不利的影响 相似文献
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纳米纤维素因其独特的优势和广泛的应用受到越来越多的关注,但其制备工艺需向环境友好型方向发展。以麦秸秆为原料,经绿色低共熔溶剂预处理和超声破碎后,成功制备了含木质素的纳米纤维素。结果表明：通过响应面法优化的ClCh/OA的预处理工艺是一种简单、绿色、可持续制备含木质素纳米纤维素的方法,可实现农业废弃物的高效分离和高附加值利用。优化的预处理工艺条件为：预处理温度为94.4℃,预处理时间为5.9 h,ChCl/OA的摩尔比为0.9,在此条件下,制备的含木质素的纳米纤维素纤维素含量为46%,半纤维素和木质素含量分别为25.4%和14.2%,其粒径主要分布在28 nm左右,显示出优良的稳定性、分散性和热稳性。 相似文献
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木质纤维素具有储量大、可再生等特点,是生物质精炼的重要原料。通过酶水解将高聚糖转化为葡萄糖、木糖等单糖,是目前木质纤维素生物质精炼的重要途径。传统观点认为,酶水解体系中的底物木质素和溶解木质素都会阻碍木质纤维原料中纤维素的酶水解,主要表现为木质素阻碍了纤维素酶对纤维素的可及性、木质素对纤维素酶的非生产性吸附和溶解的木质素或类木质素结构(木质素衍生的酚类分子)对纤维素酶的抑制作用。但是近几年的研究表明,在酶水解体系中加入适量的水溶性木质素可有效促进含木质素底物中纤维素的酶水解。笔者总结了近年来水溶性木质素对木质纤维素生物质酶水解的研究进展,从纤维素酶-木质素相互作用的角度探讨了水溶性木质素对纤维素酶水解的促进作用,提出了水溶性木质素与纤维素酶之间的作用机理,即水溶性木质素与底物木质素对纤维素酶存在竞争吸附,水溶性木质素与纤维素酶的吸附域结合形成木质素-纤维素酶复合物,可有效减少底物木质素对纤维素酶的非生产性吸附,从而提高木质纤维素生物质的酶水解转化效率。 相似文献
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《林业科技情报》2016,(2)
白桦作为重要的制浆造纸树种,研究其不同种源纤维素和木质素含量的变异在纸浆材造林选择上具有十分重要的意义。本研究选择帽儿山地区实验林内17个白桦种源10a生试材,通过测定其纤维素和木质素的含量,结合方差分析和多重比较,研究其纤维素和木质素的种源差异,得出结论如下:白桦17个种源10年生试材纤维素含量的变异幅度在39.92%~51.14%,平均值是45.53%,其中绰儿种源10年生纤维素含量最高,为51.14%,青海种源最小,为39.92%;白桦17个种源10年生试材木质素含量的变异幅度在12.99%~28.67%,平均值是21.73%,其中辉南种源10年生木质素含量最高,为28.67%,新疆种源最小,为12.99%。方差分析结果显示白桦纤维素含量、木质素含量的差异在种源间达到极显著水平。多重比较的结果显示,在选择高纤维素用材时,首选绰儿种源,其次为东方红种源,清源种源;在选择高木质素用材时,首选辉南种源,其次为清源种源,乌伊岭种源。 相似文献
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随着人类对环境污染和资源危机等问题认识的不断深入,开发利用廉价、可再生、可降解的天然高分子材料日益受到重视。木质素是总量仅次于纤维素的第二大天然高分子材料,是自然界中唯一能提供可再生芳基化合物的非石化资源,木质素及其分子结构研究备受关注。木质素主要由愈创木基(G)、紫丁香基(S)和对羟基苯基(H)3种基本结构单元组成,其存在不仅能够增强植物细胞壁的机械强度,同时也能够防止微生物对细胞壁的侵害,使木质化的植物直立挺拔,不易腐朽。在植物细胞壁中,木质素和半纤维素以共价键形式结合,构成木质素-碳水化合物复合体,其与纤维素微纤丝交联在一起,形成了一个复杂的三维网络结构,这一结构被认为是植物细胞壁天然的抗降解屏障。在生物炼制过程中,木质素在木质纤维原料细胞壁中的分布特点直接影响生物质的转化效率,因此,在原位状态下研究植物细胞壁木质素分子结构、微区分布以及细胞壁水平的溶解规律具有重要意义。在传统湿部化学中,定性或定量研究木质素分子结构普遍采用的是磨木木素和克拉森木素,这2种方法都需要对木质素样品进行物理或化学预处理,不可避免地会改变木质素样品天然状态下的分子结构。尽管传统的光学和电子显微技术能够提供木质素的微区分布信息,但是样品通常需要染色处理,且制样过程繁琐。相比较而言,显微拉曼光谱技术因其无损、快速、高分辨率和高灵敏度等特点在研究大分子结构、区域化学等方面具有得天独厚的优势。本文首先对G、S、H型木质素模型物拉曼光谱特征峰及这些结构单元在生物质原料中的特征峰进行归属,并简要介绍影响木质素拉曼光谱的因素,在此基础上综述该技术在植物细胞壁木质素微区分布和生物质预处理过程中木质素溶解规律等方面的研究进展,最后对该技术在木质素研究领域的发展方向进行展望,以期为植物生理学和生物炼制研究领域,尤其是设计高效的生物质预处理工艺提供新思路和新方法,进而拓宽该技术在生物大分子研究中的应用范围。 相似文献
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为实现生物质的溶解,同时克服传统离子液体溶解生物质的缺点,制备了新型转极性离子化合物1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)/CH3OH/CO_2(DCC)的甲醇溶液,考察了不同温度、时间和溶液浓度对香樟木屑的溶解性能和再生效果,分析了溶解前后香樟木屑中纤维素、半纤维素和木质素的溶解率及结晶度的变化,并对溶解前后的木屑进行FT-IR、XRD和SEM表征,对溶解液中再生的物质进行FT-IR和UV分析。结果表明:较高温度(≥120℃)下,香樟木屑在DCC的甲醇溶液中的溶解率随温度升高和时间延长而有所增加;DCC甲醇溶液对半纤维素和木质素的溶解能力较强,对纤维素的溶解能力较弱;2.5 mol/L的DCC甲醇溶液在溶解温度180℃,溶解时间6 h时,木屑溶解率达到48.6%,半纤维素溶解率达62.4%,木质素溶解率为55.7%,纤维素溶解率为19.6%,溶解效果与传统离子液体相当。FT-IR、XRD和SEM分析表明,DCC甲醇溶液溶解木屑时,主要溶解木屑中无定形的半纤维素、木质素和少量非晶态的纤维素。FT-IR和UV分析表明溶解液中再生的物质是木质素,其质量分数在90%以上。DCC甲醇溶液重复使用3次时,每溶解一次其溶解能力下降2~3个百分点。 相似文献
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紫竹因其竹竿色泽能永久保存、竹材工艺性能优良而广泛用于制作竹制品.对一年紫,二年紫和三年紫3种变异类型的紫竹分别截取1年生、3年生和5年生竹龄的竹杆分梢部、中部和基部3处部位进行综纤维素、多戊糖、木质素、苯醇抽出物、1%NaOH抽出物和热水抽出物的化学成分分析,探求紫竹材加工利用及化学利用的合理采伐类型.结果表明:紫竹杆综纤维素、多戊糖、木质素、苯醇抽出物、1%NaOH抽出物和热水抽出物含量范围分别为73.22%～77.85%、14.05%～15.99%、20.31%～24.72%、1.50%～5.73%、23.85%～32.29%和3.63%～8.02%;其平均含量分别为75.24%、15.02%,22.75%、3.22%、27.11%和5.61%.紫竹不同变异类型间综纤维素和木质素平均含量差异极显著;不同竹龄间综纤维素、木质素和苯醇抽出物平均含量差异极显著. 相似文献
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分别以纤维素、木质素、杉木屑与核桃壳为原料,经过炭化后在Ni的催化作用下于1 400℃下进行了石墨化反应,并以X射线衍射(XRD)、Raman光谱和高分辨率透射电镜(HRTEM)分析了产物的石墨化程度。研究结果表明:纤维素在生物质的石墨化过程中起主要作用,在相同处理条件下,由纤维素得到的产物石墨化程度最高,由木质素得到的产物石墨化程度最低,杉木屑和核桃壳2种生物质原料得到的产物石墨化程度介于纤维素和木质素之间,不同原料石墨化程度的显著差异可能是由于原料结构的差异造成的。同时电导率测试结果表明:20 MPa条件下,由纤维素得到的产物的电导率为54 S/cm,而由木质素得到的产物仅为31 S/cm,与石墨化程度的高低相对应。纤维素/木质素混合物的石墨化程度介于纤维素和木质素之间,两者不同质量比对混合物的石墨化程度影响不大。 相似文献
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杞柳的化学成分及其木质素微区分布的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用传统的化学成分测试方法和激光扫描共聚焦显微镜技术(CLSM)研究了杞柳的化学成分以及木质素在各细胞及纤维细胞各微区的分布,分析了株高不同部位化学成分的变异规律。结果表明:杞柳的1%Na OH抽提物、热水抽提物、冷水抽提物、苯醇抽提物、综纤维素、α-纤维素、酸不溶木质素、酸溶木质素、多戊糖和灰分分别为32.11%、10.85%、7.11%、3.27%、70.46%、35.50%、20.18%、4.50%、15.51%、0.90%;在不同部位,除了α-纤维素和多戊糖含量差异不显著,其余各指标均差异显著;木质素在各细胞及纤维细胞各微区分布不均一,导管细胞壁木质素浓度高于木纤维和射线,纤维细胞角隅处木质素浓度高于次生壁和复合胞间层。 相似文献
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木质纤维素及其组分转化木材胶粘剂的发展趋势 总被引：1，自引：0，他引：1
木质素是造纸工业废液中的主要成分。其具有和酚醛树脂相似的结构, 因此可以部分替代苯酚用于酚醛树脂的生产。但是由于木质素化学结构复杂, 具有化学反应活性的位点少、反应官能团所收到的空间位阻大, 一般添加量不超过10%~20%。有机溶剂法制浆分离的木质素分子量大, 纯度高, 酚醛树脂允许的添加量可达20%~30%, 但是要求提高固化温度、延长固化时间来克服木质素反应活性低的限制。对木质素进行化学改性如羟甲基化、酚解、醇解、还原等, 可以降低分子量, 增加活性基团如酚羟基的含量、并使苯环上更多的活性位点暴露出来, 从而提高木质素的化学反应活性。酚醛树脂经过改性木质素的允许的添加量可达30%~40%。部分木质素含量高的木质纤维素类原料如核桃壳粉等, 经过研磨和化学活化处理后可以直接添加到酚醛树脂中, 部分替代苯酚而不对胶接性能产生影响。环碳酸酯类和多元醇混合物被用来作为全新的液化剂来把木质纤维素快速液化为有用的化学原料。所得到的液化产物具有较高的反应活性, 是今后利用木质纤维素开发绿色木材胶粘剂的一条可资利用的途径。 相似文献
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高效分离竹木质纤维素“三素”(纤维素、半纤维素和木质素)利于竹资源的高值化利用。以原生毛竹竹茎粉为原料,采用对半纤维素和木质素有选择性溶出能力的酸性低共熔溶剂(ADES),高效分离得到竹粗纤维素,并对其进行理化特性研究。结果表明:磷钨酸基ADES对纤维素分离效果较佳,对半纤维素和木质素具有高选择性去除能力。纤维素保留率、半纤维素和木质素去除率分别为99.07%、86.98%和60.75%。相比于原料,经ADES处理得到的产物热稳定性也有明显增强。此外,产物的亲水性与组成两者间表现出显著的相关性,这对于快速测定木质纤维素类物质组成方法的建立具有一定的借鉴意义。 相似文献
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沙柳与柠条混合原料碱性过氧化氢法分离的纤维素特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
分析了沙柳(Salix psamm ophila)与柠条(Caragana korshinskiiKom.)质量比为1∶1的混合原料的化学组成,在NaOH 18%(质量分数)、反应温度165℃、H2O23%(质量分数)、反应时间90 m in、液固比4∶1(mL∶g)的条件下降解木质素与半纤维素,分离纤维素,计算纤维素制备物的得率及粘度。采用GC、HPLC、FT-IR及13C NMR分析了纤维素制备物的特性,结果表明,碱性过氧化氢法能高效降解大部分木质素,得到的纤维素制备物中残余木质素含量较低(酚醛和酚酸总量为4.39%),纤维素纯度较高(葡萄糖含量84.68%),纤维素结晶度可能升高。 相似文献