木质素对蔗渣酶水解的影响

采用机械活化方法对蔗渣进行处理,研究在原料可及性变化时木质素对蔗渣酶解的影响,用牛血清蛋白（BSA）预先使原料中木质素吸附饱和的方法来测定木质素对酶的吸附情况、用X-射线衍射和扫描电镜来测定蔗渣结晶结构、表面形态来表征原料可及性,从而分析影响的可能机制。结果表明木质素对蔗渣酶水解的影响与蔗渣可及性有关,原料可及性越高,影响越小。当蔗渣可及性相对较低时,此时木质素影响蔗渣酶水解转化率的两种方式（木质素与纤维素、半纤维素组成的致密结构限制纤维素对酶的可及性及木质素对纤维素酶的无效吸附作用）同时存在。当原料的可及性增加到一定程度后（如机械活化2h的蔗渣）,木质素对纤维素酶的吸附作用几乎消除,木质素对蔗渣酶水解的影响主要表现为对酶的可及性的限制。     

木质纤维素乙醇原料预处理技术的研究进展

近十年来,随着石油价格的上涨以及化石燃料使用对全球变暖的影响,利用木质素纤维素制取燃料乙醇日益成为国内外研究的热点。木质纤维素制取乙醇的主要步骤包括:原料的预处理、纤维素的糖化、发酵、产品分离。木质纤维素的组成包括木质素、半纤维素和纤维素,其中木质素和半纤维素对纤维素的水解具有阻碍作用。因此,在木质纤维素制取乙醇的工艺过程中,原料的预处理是非常关键的步骤,影响整个木质纤维素乙醇的生产过程。文章回顾了木质纤维素原料主要的预处理技术的最新进展,并结合后续的水解与发酵工序,对各种预处理技术的优缺点进行了对比。     

木质纤维素预处理技术研究进展

木质纤维素转化燃料乙醇一般需要经过原料预处理、酶水解和发酵过程。由于木质纤维原料化学结构复杂、直接酶解效率非常低，一般在酶水解之前需要进行适当的预处理以打破其致密结构，增加纤维表面积，提高后续纤维素酶的可及性。预处理程度直接影响纤维底物后续酶水解的效果。本文在木质纤维素常用预处理技术分析的基础上，重点讨论了3种相对高效的预处理技术：微波辅助离子液体预处理、两阶段深度共熔溶剂（DES）预处理和氯化铁预处理技术，分析了它们的优势、不足及发展现状。文中指出微波辅助离子液体预处理可有效解构木质素和半纤维素，破坏纤维素结晶区域，利于后续酶解，但微波加热过程会使离子液体分解和部分底物碳化。两阶段DES预处理可有效提高酶水解效率，但是预处理后原料中残留的DES可能会对后续反应中纤维素酶和微生物产生抑制作用。氯化铁预处理可有效破坏木质素与碳水化合物间的结合键，脱除底物中的半纤维素，而对木质素和纤维素降解较少，具有很好的发展前景。由于单一预处理技术的局限性，寻求低成本高效的联合预处理技术将是未来重点发展的方向。     

植物纤维组分在聚氨酯中的应用

植物纤维原料及其组分可部分替代多元醇用于聚氨酯的制备中,其中的纤维素、木质素及其衍生物均可在其中作为多元醇组分或者填料。这种多元醇组分既可由纤维素、半纤维素或木质素直接充当,也可以通过液化手段制得。植物生物质基多元醇与异氰酸酯反应可制成聚氨酯;植物纤维原料及其组分作为填料时,可以改善聚氨酯的热稳定性及机械性能。文章综述了植物纤维以及植物纤维组分在聚氨酯中的应用,介绍了液化过程中植物纤维原料、液化试剂、催化剂等的使用方法。     

木质纤维素预处理技术研究现状与展望

木质纤维素是自然界中最丰富的可再生资源,可用于生产燃料乙醇、生物柴油等能源产品,也是制备化学品和造纸的主要原料。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,复杂的化学结构限制了其高效利用,故必须对其进行预处理,去除木质素、半纤维素等不可溶物质,从而使其更易被酶水解成可发酵的糖,进而提高木质纤维素的降解转化率。预处理技术可以改变木质纤维原料的内部结构和表面性质,为后续的酶解糖化创造良好条件。从物理、化学、生物、联合处理等4个方面全面综述了不同木质纤维素预处理技术的研究现状,总结了其预处理效果和优缺点,并展望了其未来的研究方向,旨在为木质纤维素生物质降解利用研究提供参考。     

木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术

木质纤维素燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,其中可发酵糖的制取技术是木质纤维素乙醇化的关键技术之一。原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。高温液态水预处理技术与其它方法相比显示了独特的优势,如不需添加化学试剂、降解产物少等。本文在总结了高温液态水性质的基础上,对它在生物质预处理过程中各组分(半纤维素和木质素)的水解过程及机理进行了较详细的综述和分析。最后对高温液态水预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。     

NaOH处理对杨树木质特性的影响

用不同浓度NaOH对杨树进行预处理,分析经过处理后不同品种杨树的纤维素、半纤维素、木质素含量的变化。结果表明,经NaOH处理后杨树中的纤维素含量明显增加,半纤维素和木质素含量明显减少。2%的NaOH溶液处理效果最好。NaOH溶液处理可以显著促进杨树木质素和半纤维素向纤维素的转化,是一种较为有效的以杨树为原料制取燃料乙醇的预处理方法。     

木质纤维素生物质水热液化的研究进展

对木质纤维素生物质的模型化合物(纤维素、半纤维素和木质素)的水热液化机理进行了剖析。纤维素和半纤维素降解路径主要是水解成单糖并进一步生成酸类、醛类、酮类等。木质素结构较复杂,液化产物中含有大量苯系化合物,具体木质纤维素生物质的水热液化反应更为复杂,不同的木质纤维素生物质原料水热液化产生的生物油含量不同;分析了原料种类、催化剂、反应温度、反应压力、对水热液化过程以及产品组成和收率的影响;对生物质水热液化制备生物油的研究进行了展望,认为发展木质纤维素生物质水热条件下降解的数学模型,开发新型反应器、研制催化剂,是今后生物质水热液化工程实验的发展方向。     

NMMO提取蔗渣纤维素在高取代度羧甲基纤维素钠制备中的应用

对蔗渣进行预处理,利用NMMO(N-甲基吗啉-N-氧化物)对预处理蔗渣进行再生提取,得到纯度较高的再生纤维素。以氯乙酸钠作为醚化剂,在85%乙醇水溶液中,通过二次醚化反应制得了取代度为1.59的羧甲基纤维素钠。利用红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射、热重分析等测试手段对制得样品结构进行了表征。     

玉米芯氨水预处理及酶解工艺研究

为有效提高木质纤维素酶解转化率,文中以玉米芯为研究对象,在常压中温下采用氨水浸泡工艺处理原料,考察了预处理条件对木质素脱除率和纤维素、半纤维素酶解转化率的影响规律。确定了最适预处理条件:氨水质量分数为15%、固液质量体积比为1∶6 g/mL、反应温度为60℃和预处理时间为12 h。该条件下纤维素、半纤维素回收率和木质素脱除率分别为94.5%,86.7%和48.1%;在每g葡聚糖加入30 FPU纤维素酶和60 CBUβ-葡萄糖苷酶条件下,酶解24 h后纤维素和半纤维素酶解转化率分别可达83.0%和81.6%。     

Solubility of bacterial cellulose and its structural properties

Based on experiments conducted, it has been found that bacterial cellulose, like spruce cellulose, is soluble in an aqueous NaOH solution with the concentration of 8.5% at a temperature of −5°C if the polymerization degree of the cellulose does not exceed 400. When 1% of urea is added to the NaOH solution, the solubility of cellulose increases; and, in this solvent, bacterial cellulose may be dissolved so long as its polymerization degree is below 560. The results of these experiments are of great practical importance since they point to the possibility of the preparation of cellulose spinning solutions suitable for fiber formation. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 67:1871–1876, 1998     

纤维素氨基甲酸酯的合成研究进展

纤维素氨基甲酸酯(CC)是一种再生纤维素产品,被视为黏胶工艺中纤维素磺酸酯最有潜力的替代产品。对CC的发展过程、研究现状、合成方法和应用性能进行介绍,对酯化反应中所使用的纤维素溶剂进行分类和总结,并详细介绍离子液体作为无副产物纤维素溶剂的研究进展。     

Derivatization of cellulose in lithium chloride and N-N-dimethylacetamide solutions

The derivatization of cellulose in mixtures of lithium chloride and N,N-dimethylacetamide (LiCl/DMAc) is described. A wide range of cellulose derivatives, including cellulose esters, carbamates, sulphonates and ethers, have been synthesized in homogeneous solution using the LiCl/DMAc solvent. In most cases, a high degree of substitution was achieved, and the degree of substitution could be controlled accurately. Compared to current heterogeneous synthesis of cellulose derivatives, reactions conducted in homogeneous solutions of LiCl/DMAc have many advantages: (1) reactions may be conducted at moderate temperatures; (2) less reagent is required; (3) less degradation of the cellulose occurs; and (4) substitution is uniformly controllable.     

A novel,efficient procedure for acylation of cellulose under homogeneous solution conditions

Commercially available cellulose (Avicel PH101) was successfully acylated under homogeneous solution conditions by the following novel procedure: 2.0 g of cellulose and 5.0 g of LiCl were introduced into a glass reactor, magnetic stirring was started, the pressure was reduced to 2 mmHg, the temperature was raised to 110°C in 30 min, and the reactor was kept under these conditions for another 30 min. N,N‐Dimethylacetamide, 60 mL, was introduced, atmospheric pressure was restored, and the temperature was raised to 150°C in 30 min. The system was kept under these conditions for 1 h, then the temperature was decreased to 40°C; in 2 h a clear cellulose solution was obtained. Acid anhydride was added, and the solution was stirred at 60°C for additional 18 h. Acetates, propionates, butyrates, and acetate/butyrate mixed ester were prepared with excellent reproducibility of the degree of substitution, from 1 to 3. The degree of polymerization of cellulose is negligibly affected by these reaction conditions. The distribution of the acetyl moiety among the three OH groups of the anhydroglucose unit follows the order C₆ > C₂ > C₃. Features relevant to the industrial application of this novel procedure are discussed. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 74: 1355–1360, 1999     

纤维素及其主要衍生物接枝改性的研究进展

纤维素是自然界大量存在的可再生高分子材料,是理想的环境友好材料,但是纤维素本身结构复杂,难溶、难融,使其应用受到限制。利用接枝共聚的方法改性纤维素,使其能部分或完全取代石油基塑料将极具前景。本文综述了近年来纤维素、二醋酸纤维素、乙基纤维素接枝改性的进展,并对今后的研究方向进行了展望。     

纤维素科学与技术研究进展

本文综述纤维素科学与技术的研究进展。阐述了纤维素结构、纤维素的合成、纤维素液晶、功能纤维素、纤维素溶剂、纤维素裂解和纤维素的废物利用等的最新动态。     

纤维素基重金属离子吸附材料研究进展

针对近年来利用纤维素及其衍生物制备高吸附材料的热点,概述了纤维素基重金属离子吸附材料(离子交换型纤维素吸附材料和离子螯合型纤维素吸附材料)的研究现状。     

Ozone treatment for improving the solubility of cellulose extracted from palm fiber

We investigated effects of ozone treatment on solubility of cellulose and chemical composition in cellulose extracted from palm fiber. The initial holocellulose, α-cellulose, and lignin contents of the extracted cellulose were 88.0, 81.9, and 8.75%, respectively. The extracted cellulose was treated with ozone and NaOH solution. Ozone treatment for 5 hr at 40°C using 3% citric acid decreased the lignin content from 8.75 to 2.71%. Under these conditions, the degree of polymerization (DP) of the cellulose decreased to 29 from 160 and the carboxyl content increased to 2.05 mmol/g. When the solid phase was treated with NaOH after ozone treatment, the mass of the solid phase decreased as the ozone treatment time increased. The lowest mass was 0.43 g. Additionally, the mass of cellulose regenerated from the liquid phase increased with increasing treatment time. The highest mass of regenerated cellulose was 0.54 g. The masses of the solid phase and regenerated cellulose obtained without ozone treatment under the same conditions were 0.76 and 0.18 g, respectively. These results suggest that ozone treatment improves the solubility of cellulose by converting hydroxyl groups in the cellulose to carboxyl groups and reducing the DP.     

氧化纤维素的制备研究

介绍了氧化纤维素 (DAC)的制备过程 ,用正交法探讨了以NaIO4 作氧化纤维素时反应温度、溶液pH值、氧化剂浓度、反应时间以及交互作用对DAC醛基含量的影响 ,找到了影响醛基含量的主要因素为反应温度、反应温度与NaIO4 的交互作用、反应温度与溶液 pH值的交互作用。初步确定了制备氧化纤维素的反应工艺 ,使醛基含量较高时的最佳反应条件为 :反应温度 3 5℃ ,反应时间 3h ,NaIO4 质量分数 6.78% ,pH值为 2时 ,醛基含量达 68.2 0 %。     

纤维素氨基甲酸酯法制备纤维素海绵

海绵因具有蓬松度好、质地柔软、吸水性好等优点而得以广泛应用。但目前市面上的聚氨酯海绵,不仅原料紧缺,制备过程有污染物产生,而且废弃后难降解,会产生二次污染。为开发可自然降解的纤维素海绵无污染制备工艺,研究了采用纤维素氨基甲酸酯法制备纤维素海绵的工艺。结果表明：由纤维素氨基甲酸酯的氢氧化钠溶液捏合而成的海绵混合体经蒸煮,纤维素再生,成孔剂溶于水中而留下空隙,所得纤维素海绵孔径均一,表面光滑平整,具有较好的柔韧性和黏弹性,完全具有普通聚氨酯海绵的基本特征。