生物质的重要组分——木质素的开发与应用

生物质能是十分重要的可再生能源,木质素作为生物质的重要组成部分。一直备受关注。本文重点介绍了高沸醇木质素、酶解木质素的制备方法和结构特点,强调了木质素在酚醛树脂、聚氨酯、环氧树脂、橡胶改性助剂、沥青改性添加剂以及吸附材料方面的应用,并对木质素开发应用中存在的问题进行了分析和展望。     

木质素锌肥在粤北石灰性土壤上的生物有效性研究

木质素锌肥是利用造纸工业副产品木质素为原料合成的一种有机微肥,通过淋溶与盆栽试验研究了木质素锌肥与无机锌肥在粤北两种石灰性土壤上的生物有效性差异．结果表明。木质素螯合锌被土壤固定、吸附量要明显小于无机锌,对于土壤B,当Zn用量为10mg·kg^-1时,木质素锌肥处理锌溶出量比无机锌高65．2％;施用木质素锌肥的处理玉米长势好,不仅生物量高过无机锌肥,而且更有利于玉米对锌的吸收,在土壤A上,当Zn用量为10mg·kg^-1时,木质素锌肥处理的生物量比无机锌增产16．3％。植株锌含量比无机锌肥高81．2％,木质素锌肥的生物有效性优于无机锌肥。     

木质素及其衍生物在提取冶金中的研究进展

在介绍木质素的结构、来源、提取方法及其改性的基础上,对木质素及其衍生物在提取冶金中的应用进行综述。总结了木质素及其衍生物在去除废水中一些重金属离子(Pb~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)等)、回收溶液中有价金属离子及选择性分离特定金属离子的应用效果,并指出现阶段木质素及其衍生物在提取冶金中存在的问题,特别是对吸附机理、解吸机理及解吸行为的研究不够系统深入,最后展望了木质素及其衍生物在提取冶金中的应用。     

白蜡属种间杂交子代木质素含量变异及FmPAL核苷酸多态性关联分析

研究水曲柳（Fraxinus mandshurica）×大叶白蜡（Fraxinus rhynchophylla）、水曲柳×小叶白蜡（Fraxinus sogdiana）和水曲柳×绒毛白蜡（Fraxinus velutina）的3个杂交组合与母本自由授粉子代木质素含量的遗传变异及FmPAL核苷酸多态性相关性,为水曲柳遗传育种和定向改良奠定基础。以东北林业大学帽儿山林场白蜡属种间杂交组合及母本自由授粉子代共176个无性系的水曲柳当年新生枝为材料,测定木质素的含量,进行木质素含量差异、变异参数及均值比较分析,并对木质素及其合成相关基因PAL进行分子水平的联合分析。结果表明：白蜡属各杂交组合间木质素含量差异极显著,各杂交组的木质素含量均与母本自由授粉子代水曲柳差异显著。其中大多数杂交子代水曲柳的木质素含量高于母本水曲柳木质素平均含量。本研究中的水曲柳群体的PAL基因单倍体多样性值达到了0.999 7,属高水平,证实了FmPAL基因具有较高的变异,且存在3个单核苷酸多态性（SNP）位点与木质素含量显著相关。主要结论：水曲柳各杂交组合的木质素含量存在显著性差异,FmPAL基因中SNP位点与木质素含量显著相关。     

马尾松毛虫性信息素在不同类型诱芯中的稳定性

顺5,反7-十二碳二烯醇、顺5,反7-十二碳二烯乙酸酯和顺5,反7-十二碳二烯丙酸酯是马尾松毛虫Dendrolimus punctatus性信息素的主要成分。为研究如何减少上述共轭二烯信息素成分中的几何构型异构化和氧化的发生,作者制备了几种不同剂型的诱芯并进行了田间诱蛾试验。与常用的天然橡胶诱芯相比,诱芯中加入抗氧化剂（topanol CA）、提高性信息素的纯度、每5天重新更换诱芯及将载体换为硅橡胶等处理均不能明显提高诱芯的诱蛾效果,然而载体为复合橡胶（氯化丁基橡胶和天然橡胶的混合体）的诱芯诱蛾效率比天然橡胶诱芯提高了1倍以上。田间试验后,用毛细柱气相色谱对不同类型诱芯中残留的信息素及其异构体的分析结果显示：复合橡胶诱芯中只有12%～16%的不同信息素成分发生了异构化,而在天然橡胶诱芯中此值高达69%～87%。而且前者中信息素及其异构体的剩余量是后者的4倍。这些结果表明,复合橡胶诱芯之所以具有较高的诱效,主要由于在这种诱芯中,共轭二烯信息素更稳定,释放速率较为缓慢且均匀。     

尾叶桉COMT和CCoAOMT基因定向调控木质素单体合成的烟草转化研究

目的:利用烟草遗传转化体系,研究尾叶桉(Eucalyptus urophylla)咖啡酸氧甲基转移酶基因(Eu COMT)和咖啡酰Co A氧甲基转移酶基因(Eu CCo AOMT)对木质素单体合成的定向调控效果。方法:分别利用Eu COMT的正义片段、Eu CCo AOMT的全长RNAi片段进行单基因和二价基因的烟草转化研究,并对转基因烟草植株中目标基因表达水平、木质素和纤维素的含量、茎部解剖结构及木质素单体含量进行检测。结果:分别获得了转基因植株C-S(转Eu COMT正义片段)、CR(转Eu CCo AOMT全长RNAi片段)、C-CR(Eu COM和Eu CCo AOMT二价基因转化)。烟草中转入的正义Eu COMT的片段能够正常表达,而Eu CCo AOMT的全长RNAi片段对烟草CCo AOMT基因引发了强烈的抑制。转基因烟草的生长形态、木质素、纤维含量及解剖结构与野生型无显著差异。转基因植株C-S中G木质素含量升高17.72%,S/G值降低17.99%;CR中S/G值升高61.62%,CCR中G木质素降幅达到57.38%,S/G比值升幅达到114.94%。结论:抑制CCo AOMT对G木质素合成具有显著的抑制效果,Eu COMT和Eu CCo AOMT二价基因转化对S/G比值的定向调控效果最为理想。     

生物法处理木质素的研究进展

对生物法处理木质素进行了简要概述,包括微生物降解、生物法酸析提取木质素以及生物法纯化木质素的效果及其研究进展.生物法处理木质素对资源的合理利用、经济的发展以及环境保护具有重要的意义.     

木质素复合水凝胶性能及应用的研究进展北大核心CSCD

木质素是自然界中储量仅次于纤维素的木质纤维素资源,也是唯一的天然芳香族聚合物,其衍生的高值化产品可以应用于多个领域。木质素的高效高值高质生产是木质纤维素生物炼制的关键所在,但木质素大分子结构复杂多变、反应的活性差、官能团冗杂,制备出性能稳定的高分子材料有一定的难度。随着木质素改性的研究越来越深入,木质素复合水凝胶的应用也受到了极大的关注。本文从木质素的基本结构组成与反应特性出发,简要概括了木质素复合水凝胶的制备方法;具体介绍了木质素复合水凝胶的应用现状,包括生物传感器、控制释放材料、环境响应材料、吸附材料、电极材料以及其他材料的应用;综述了木质素复合水凝胶的最新研究与应用进展,并对木质素制备复合水凝胶的发展前景进行了评述。     

壳聚糖锌离子固定化亲和层析填料的制备与性质

目的:制备了壳聚糖Zn2+固定化亲和层析填料,并对其性能进行了研究。方法:采用反相悬浮法制备了交联壳聚糖;再以环氧氯丙烷为活化剂,乙二胺为螯合配基,制备了固定化亲和层析填料;表征了其有效粒径以及均匀系数、含水量、失重率、氨基含量、骨架密度、堆积密度以及孔度值。从时间、加入ZnCl2的浓度、温度、pH方面对Zn2+固定化条件进行了优选,并确定了Zn2+的固定化量。含组氨酸标签的乙醛脱氢酶粗酶液,经硫酸铵盐析后,考察了壳聚糖Zn2+固定化亲和层析填料的亲和性能。结果:制备的填料有效粒径为105μm;均匀系数为1.46;含水量为58.03%;失重率为85.43%;氨基含量为9.20mmol/g;骨架密度为1.217 8g/ml;堆积密度为0.843 2g/ml;孔度值为36.40%。固定化Zn2+的最佳条件是:时间3 h、加入ZnCl2溶液浓度0.1mol/L、温度28℃、pH 5.5;且此条件下,亲和层析填料中Zn2+固定化量为3.35mmol/g。壳聚糖Zn2+固定化亲和层析填料对乙醛脱氢酶的亲和性能为4.14IU/g(干重)。结论:制备了壳聚糖Zn2+固定化亲和层析填料,可用于带有组氨酸标签重组蛋白的快速分离与纯化。     

纳米银/碳质球复合抗菌材料的制备及其抗菌性能研究

本文研究了纳米银/碳质球复合抗菌材料的制备及其形貌与结构,以大肠杆菌为代表菌株,研究了复合抗菌材料的抗菌活性,获得了抗菌性能良好的复合抗菌材料,所制备的抗菌材料有望在有害微生物防治方面获得广泛应用。     

叶桉COMT和CCoAOMT基因定向调控木质素单体合成的烟草转化研究*

利用烟草遗传转化体系,研究叶桉(Eucalyptus urophylla)咖啡酸氧甲基转移酶基因(EuCOMT)和咖啡酰CoA氧甲基转移酶基因(EuCCoAOMT)对木质素单体合成的定向调控效果。     

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物木质素和纤维素降解的影响

从2013年11月至2014年11月,采用尼龙网袋法对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物进行原位分解试验,模拟N(NH₄NO₃)沉降水平分别为对照(0 g N·m^-2·a^-1)、低氮沉降(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮沉降(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮沉降(30 g N·m^-2·a^-1),研究了N沉降对常绿阔叶林凋落物分解及其木质素和纤维素降解的影响.结果表明:华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物在夏季分解较快,明显快于其他季节.N沉降显著抑制了阔叶林凋落物的分解,抑制作用随N沉降量的增加而加强.N沉降使凋落物质量损失95%的时间与对照(4.81年)相比增加了0.53～1.88年.经过1 年的分解,中氮沉降和高氮沉降处理木质素和纤维素残留率显著高于对照,表明N沉降显著抑制了凋落物木质素和纤维素的降解.凋落物质量残留率与木质素和纤维素残留率呈显著正相关.N沉降抑制凋落物分解的原因可能是无机N的添加对木质素和纤维素的降解造成了阻碍.     

微生物降解秸秆木质素的研究进展

我国秸秆资源丰富，每年产生逾8亿t作物秸秆。通过秸秆直接还田或肥料化还田不仅可以减少化肥的施用量，缓解农业污染压力，还能实现农作物秸秆的循环利用。木质素结构复杂，且与纤维素和半纤维素相互缠绕，因此秸秆的自然腐解过程中，木质素是主要的限速因子，为了提高降解效率，木质素降解菌的发掘和降解机制也逐渐成为研究热点。本文综述了降解木质素的真菌和细菌的研究现状，对比其真菌和细菌降解特性的优缺点并分析复合降解菌群的优势。随后对木质素降解酶系的酶学性质、在不同微生物中的表达特性进行总结，对木质素降解机制及衍生芳烃代谢路径的研究进展进行综述。最后整理木质素降解微生物在秸秆肥料化技术中的应用进展，并探讨了微生物降解秸秆木质素的应用前景和未来的研究方向。     

三株土壤解磷细菌的分离及其解磷效果分析

旨为解决农业面源污染问题,分离鉴定土壤解磷微生物并开发复合微生物菌剂。以有机磷农药及无机难溶磷作为筛选磷源,对土壤中具有解磷能力的微生物进行分离、鉴定并对其解磷效果进行分析。从土壤中分离得到3株解磷细菌,分别命名为菌株W、Y、B;3个菌株均是革兰氏阴性菌;W菌株对敌百虫的降解能力最强,达到17.39%,B菌株对毒死蜱的降解率最强,为23.06%;3个菌株对固态难溶磷的解磷效果显著,其中B菌株解磷量最高,为96.31 mg/L;复合菌的解磷效果明显优于单菌,另外复合菌对稻田、大棚土壤解磷的促进效果显著,分别增加18.38 mg/L、14.08 mg/L。分离得到3株有效土壤解磷细菌,有一定的有机磷农药降解能力,对无机磷溶解效果较强,构建的复合菌剂对土壤解磷的促进效果显著。     

植物生物质生物降解组合菌株的筛选研究

本研究用平板混合培养和实际降解相结合的方法筛选了较优的降解植物生物质的菌株组合。首先将6株纤维素降解菌和7株木质素降解菌两两平行划线接种到基础平板上,通过观察菌落形态,挑选出了9对能较好共存的菌株组合。随后对这9个组合进行实际降解稻草的研究,培养结束后体系中半纤维素、纤维素和木质素的含量分析结果表明AF93252 M5和XP M5这两个菌株组合较理想,它们混合培养时对稻草的降解效果均优于其单独降解稻草的效果。     

纳米银胶/壳聚糖复合抗菌剂的制备及其在洗涤产品中抗菌性能

本文研究了纳米银胶/壳聚糖抗菌剂的制备及其形貌的表征分析,以大肠杆菌为代表菌株,研究了复合抗菌剂在洗涤产品中的抗菌效率及抗菌的稳定性,结果说明复合抗菌剂在洗涤产品中添加1.0%时,其抗菌效率达99%,经180 d长期分析,其抗菌活性仍保持95%左右。此外,复合抗菌剂对不同菌株的抗菌性能也均较强。     

人工湿地反应性填料开发及其脱氮除磷性能研究

【目的】人工湿地填料作为反硝化电子供体可以高效且稳定地脱氮除磷,但是填料的选用方式和作用机理尚不明确。【方法】本文以磁黄铁矿、菱铁矿和农业废弃物(木屑等)为人工湿地填料,研究了其对人工湿地反硝化脱氮除磷的效果。【结果】结果显示,质量比1:1的矿石组合和木屑以3:1的质量比作为混合填料,驯化8个周期后NO₃^--N和PO₄^3--P的平均去除率达到88.6%和88.9%。扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和群落分析结果表明,微生物能有效利用矿石及其次生产物和木屑进行高效和持久的脱氮除磷,脱氮除磷功能菌硫杆菌(Thiobacillus)、罗姆布茨菌(Romboutsia)和溶杆菌(Lysobacter)得到了富集。【结论】本研究为人工湿地实际应用中新型填料的选择提供理论依据与指导意义。     

3种木质素的主要理化性质分析

介绍了木质素、碱木质素和铵化木质素的制备方法,且对这3种木质素的比重、钠元素含量、X射线衍射、热重、溶解度等理化性质进行表征。研究结果表明,铵化木质素不含有碱金属钠,同时具有很好的水溶性,即铵化木质素解决了纯木质素难溶于水的问题,又解决了碱木质素与柴油乳化后对柴油发动机汽缸内的损坏和长期使用会存在积炭的风险。这说明铵化木质素与木质素和碱木质素相比更适于同柴油乳化混合,实现传统化石能源的添加剂,铵化木质素为我国林木废弃生物质资源化利用和替代能源开发提供了一条潜在的途径。     

西双版纳地区不同胶农(林)复合系统的植物水分利用效率比较

当前,西双版纳地区大面积橡胶单一种植林已引发了诸多的生态环境问题,为解决这些问题同时协调当地的经济发展,农林复合系统被生态学者们认为是最好的解决办法。然而目前关于不同间作模式下橡胶树水分利用效率研究还很少。因此,于2013－2014年的雨季中期(8月)和末期(11月)、雾凉季(1月)、干热季(3月),分别测定了中国科学院西双版纳热带植物园内四种不同胶农(林)复合系统(橡胶—叶茶、橡胶—咖啡、橡胶—大叶千斤拔、橡胶—可可复合系统)及单层橡胶林的土壤含水量、橡胶树及其林下间作植物的枝条凌晨水势和正午水势,以及它们植物叶片的δ13 C值,分析了各胶农(林)复合系统内橡胶树的水分利用效率,以期遴选出水分关系配置合理的复合橡胶林栽培模式,为环境友好型橡胶种植林的建设和推广提供相关的参考依据和理论支持。结果表明：除橡胶—可可复合系统以外,其余胶农(林)复合系统内的橡胶树水分利用效率值均高于单层橡胶林;橡胶—大叶千斤拔复合系统的土壤含水量显著高于其它复合系统;橡胶—叶茶复合系统的土壤含水量虽然低于橡胶—大叶千斤拔复合系统,但其最为稳定、季节变化小;橡胶—咖啡复合系统的水分利用效率最高最稳定,即使受到寒害也没有引起明显变化;而橡胶—可可复合系统的作用不明显,所有特征都与单层橡胶林相似。这表明除了橡胶—可可复合系统外,其他3种胶农(林)复合系统都显著地缓解了橡胶树在旱季所遭受的水分胁迫,同时也能有效地抵御突发性天气灾害。     

血红密孔菌高产漆酶菌株的筛选及其对烟梗的生物降解

白腐菌是目前已知的唯一能将木质素彻底降解的微生物,而漆酶在木质素分解过程中起着重要的作用,被广泛应用于农作物秸秆或甘蔗渣等多种类型生物质的生物预处理和生物降解。本研究利用白腐菌产漆酶发酵培养基对30株血红密孔菌Pycnoporus sanguineus菌株进行筛选,得到了多株漆酶高产菌株,并研究了血红密孔菌发酵粗酶液和菌丝对烟梗的生物降解条件。研究结果表明:血红密孔菌及其产生的漆酶表现出了对烟梗木质素较强的生物降解能力。在漆酶浓度为40U/mL、温度30℃、pH4.5的条件下处理24h,烟梗中木质素的降解率可达到50.4%,纤维素和半纤维素的降解率分别为17.5%和17.3%;漆酶浓度为5U/mL、温度30℃、pH4.5的条件下处理48h,木质素降解率可达到65.1%。血红密孔菌菌丝也表现出对烟梗较好的生物降解效果,接种培养7d后烟梗中木质素降解率可达30%以上,21d后木质素的降解率可达79.1%,而纤维素和半纤维素的降解率仅为20%和12%左右。本研究不但为生物质材料的生物预处理和生物降解提供了优质的白腐菌及漆酶资源,还为通过烟梗的生物预处理提高烟草梗丝和卷烟品质提供了重要参数,具有一定的应用前景。