提取纤维素的研究
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纳米纤维素研究及应用进展纳米纤维素是一种由植物细胞壁提取或微生物发酵得到的生物质材料,具有独特的纳米级尺寸和出色的物理、化学性能。
近年来,纳米纤维素因其出色的生物相容性、可降解性以及在能量储存、药物传递、环境治理等方面的应用潜力,受到了广泛。
本文将概述纳米纤维素的研究背景和意义,并详细介绍其制备方法、应用进展、研究现状与挑战以及未来应用前景。
纳米纤维素的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括高压静电纺丝、超临界流体纺丝等;化学法主要包括酸解、氧化还原等;生物法则利用微生物或植物细胞壁提取。
不同制备方法得到的纳米纤维素在形貌、尺寸和性能上略有差异。
纳米纤维素在许多领域中都有着广泛的应用。
在生物医学领域,纳米纤维素因其生物相容性和可降解性,可用于药物载体、组织工程和生物传感器等。
在能源领域,纳米纤维素可作为电极材料用于超级电容器和锂离子电池等。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也有着广泛的应用。
当前,纳米纤维素研究面临着许多挑战。
制备方法的优化和绿色生产是亟待解决的问题。
化学法制备过程中产生的废弃物可能会对环境造成污染,因此需要开发环保、高效的制备方法。
纳米纤维素的尺度、形貌和性能调控是研究的重要方向。
纳米纤维素的量产化、应用领域的拓展以及其在复合材料中的作用机制等方面也需要进一步探索。
随着科技的不断进步,纳米纤维素的应用前景十分广阔。
在生物医学领域,纳米纤维素作为药物载体和组织工程材料的应用将进一步拓展。
在能源领域,随着可再生能源需求的增加,纳米纤维素作为储能材料的应用前景将更加明朗。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也将发挥更重要的作用。
纳米纤维素作为一种重要的生物质材料,具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。
随着对纳米纤维素制备、性能和应用研究的深入,其在生物医学、能源、环保、材料科学等领域的应用将进一步拓展。
未来,纳米纤维素的研究将更加注重绿色生产、可持续性和规模化应用,为推动纳米科技和生物质材料的发展提供新的机遇和动力。
纤维素酶提取水溶性膳食纤维工艺的研究刘绍鹏,陈文*,慕春海(新疆特种植物药资源省部共建教育部重点实验室,新疆石河子832002)摘要:目的以番茄不溶性膳食纤维为原料,用酶解法提取可溶性膳食纤维(S DF )。
方法经正交试验优化提取工艺,并在优化条件下循环提取。
结果制备S DF 的最佳工艺条件为:酶用量10%,酶解时间6h ,酶解温度60℃,p H 4.0;以最佳条件连续反应,产率可达31.1%。
结论确定了酶提取S DF 的最佳工艺;证实循环工艺可以提高提取效率。
关键词:纤维素酶;膳食纤维;番茄;改性中图分类号:TS201.1文献标识码:A文章编号:1672-979X (2008)07-0032-03Technol ogy St udy on W at er -s ol ubl e D i et ar y Fi ber Ext ract ed by C el l ul aseL I U Sha o-peng,C H E N W en,M U C hun-hai(K ey L ab or ator y of X inj i ang Phytom edi ci ne R esour ces,Sh i hezi 832002,C hina)A bst r act :O bj ect i ve T o extr act the w at er -solub l e d i et ary f iber (S D F )f rom tom at oi nsoluble d i etary f iber (ID F)b y cell u l ase.M et hods T h e o pti m al t ech no l o g y w as ob t ai n edbyo r tho go nal test ,then,t h e ci rcu l at ingextr acti o n w as arr ang ed un der t he o pt i m al co ndi ti on .R e sul t s T he opt im umcond i t i o n of SD F ext r act ion w as as f ol low s:10%cel lulose f or 6h at 55℃w i th pH4.0.U nd er the o pt im al co ndit ion ,t he ci rcu l ati n g ex t racti o n w as perf o r m ed w it h a h i gher yi el d of 31.1%.C oncl usi on T he op t i m al extr acti on techn ol og y can be ob t ai n ed an d t he ci rcul at i ng ext ract ion can b e used to i n cr ease t h e ex t ract i o n r at e o f SD F.K ey w or ds :cell u l ase;d i et ary fi ber ;tom at o ;m odif icati o n收稿日期:2008-03-27基金项目:教育部春晖计划“番茄纤维的开发研究”(Z2004-2-65053)作者简介:刘绍鹏(),男,硕士研究生,从事药物新制剂的研究与开发366@qq *通讯作者:陈文(6),男,教授,硕士生导师,从事新药研究与开发@6近年膳食纤维(di e t ar y f i ber ,D F )在人体健康中的作用引起了广泛关注,被誉为“第七营养素”,其生理功能已经研究证实[1-3]。
里氏木霉产纤维素酶分离纯化工艺研究发布时间:2021-11-11T06:46:02.936Z 来源:《中国科技人才》2021年第22期作者:侯龙龙谢军任晓辉白冠章[导读] 目前,世界各国都在积极研究利用非粮发酵手段生产生物燃料,用以解决日益严重的能源危机、气候问题以及粮食短缺问题。
义马煤业集团煤生化高科技工程有限公司河南省三门峡市 472300摘要:目前,世界各国都在积极研究利用非粮发酵手段生产生物燃料,用以解决日益严重的能源危机、气候问题以及粮食短缺问题。
木质纤维素作为地球上储量最丰富的多糖类物质,利用其生产燃料乙醇已成为各国研究的热点领域。
但由于木质纤维素结构致密复杂,大多数微生物并不能将其作为直接碳源来生产乙醇,只有将其水解成可发酵单糖类物质后,才能被微生物利用。
酶解法由于其反应条件温和、效率高、能耗低、选择性强以及环保效果好等优点,被广泛应用于纤维素水解过程中。
但由于纤维素酶的酶组分多体系,底物结构较为复杂,加大了从发酵液中分离提取较高纯度的纤维素酶的难度,目前文献报道的纤维素酶提取工艺大多是为了获得纯纤维素酶组分并进行酶学性质的研究,其工艺很难在工业中进行应用。
关键词:纤维素酶;分离提取工艺;盐析;膜分离;色谱层析前言:在传统的酶粗提方法中,盐析法过程温和,不会使酶分子发生变性,硫酸铵由于其具有较强的盐析能力、较高的水溶性以及较低的温度系数,因此在蛋白质及酶的盐析过程中常被使用。
陈红漫等在芽孢杆菌-葡萄糖苷酶的分离纯化及特性的研究中采用硫酸铵分级沉淀法对粗酶液分离纯化,结果显示在硫酸铵饱和度区间为20%-60%时,经硫酸铵沉淀后,酶纯化倍数为1.42,回收率为11.41 %。
但盐析过程适合小规模酶的分离提取过程,而当生产规模较大时,由于需要大量的无机盐,会对后续环保处理带来较大压力;而膜分离过程不需要添加化学试剂,而且整个过程温和,不会造成酶分子的变性失活,当然,膜分离过程也存在投资成本偏高,膜易堵塞等问题。
水解法生产溶解性纤维素在氢氧化钠生产中的应用研究随着生物质资源的不断开发利用,溶解性纤维素因其丰富的源头和良好的性能被越来越多地应用于各个领域,在纸浆制造、食品、医药等工业中具有广泛的应用前景。
其中,溶解性纤维素在氢氧化钠生产中的应用也备受关注。
本文将从水解法生产溶解性纤维素的基本过程、氢氧化钠生产过程以及两者的结合应用研究等方面进行探讨。
一、水解法生产溶解性纤维素的基本过程溶解性纤维素是指一些低聚物或单体化合物,其具有良好的溶解性和可变形能力。
在生产中,溶解性纤维素通常采用水解法制备得到。
水解法生产溶解性纤维素的基本步骤如下:(1)甲基化反应将木质素或纤维素进行甲基化反应,使其表面具有亲水性,更易于与酸类反应或溶解。
(2)水解反应将甲基化后的木质素或纤维素进行水解,使其高聚物分子链断裂,生成低聚物或单体分子。
(3)纯化将水解后的产物进行纯化处理,去除杂质等。
(4)溶解将纯化后的溶解性纤维素产品进行溶解,得到高浓度的溶液。
(5)干燥对溶解后的溶液进行干燥,得到固体产品。
二、氢氧化钠生产过程氢氧化钠(NaOH)是一种重要的化学品,广泛应用于纤维素、纸张、油脂、食品、药品等工业领域。
氢氧化钠的生产过程是指在一定的条件下,将氯化钠(NaCl)和氢氧化钙(Ca(OH)2)通过电化学或热化学反应制得氢氧化钠的化学工艺过程。
电化学法:1.阳极反应:2Cl-→Cl2(g) +2e-阴极反应:2H2O + 2e-→H2↑ + 2OH-电解方程式:2NaCl +2H2O→2NaOH + H2↑ +Cl2↑热化学法:Na2CO3(或氯化钠)+Ca( OH)2=2NaOH+CaCO3(或CaCl2)氢氧化钠工业生产过程中,一定程度上会引起废气、废水、废渣的产生,给环境带来不小的压力。
因此,近年来有些生产厂家开始使用环保型的制备方法如电解氧化物法等。
三、水解法生产溶解性纤维素在氢氧化钠生产中的应用研究溶解性纤维素具有良好的溶解性、稳定性和高温耐性等特点,已成为制备高质量氢氧化钠的一种重要材料。
纤维素化学研究进展一、本文概述纤维素,作为地球上最丰富的天然有机化合物,其化学研究进展对于推动生物质资源的高效利用、促进可持续发展具有重要意义。
本文旨在全面概述纤维素化学研究的最新进展,包括纤维素的化学结构、性质、改性方法以及其在不同领域的应用。
通过深入了解纤维素化学的研究现状和发展趋势,可以为纤维素的高效转化利用提供理论支撑和技术指导,为生物质资源的可持续利用开辟新的途径。
本文将首先介绍纤维素的化学结构和基本性质,包括其分子结构、结晶度、可及性等方面。
随后,重点综述纤维素改性的方法和技术,包括化学改性、物理改性和生物改性等,以及改性后纤维素性能的变化和应用领域。
本文还将关注纤维素在不同领域的应用,如纤维素基材料、纤维素能源、纤维素生物降解等,以期全面展示纤维素化学研究的广泛应用前景。
通过本文的阐述,读者可以深入了解纤维素化学研究的最新进展和发展动态,为相关领域的研究和开发提供有益的参考和启示。
本文也期望能够激发更多研究者对纤维素化学研究的兴趣和热情,共同推动纤维素化学领域的发展和创新。
二、纤维素的来源与提取纤维素作为自然界中最丰富的有机聚合物之一,广泛存在于植物细胞壁中,为植物提供了必要的结构支撑。
由于其独特的化学和物理性质,纤维素在多个领域都有着广泛的应用,包括纺织、造纸、生物材料以及最近的生物能源等。
因此,对纤维素的来源和提取方法的研究具有重要意义。
纤维素的主要来源是植物纤维,如木材、棉花、亚麻、竹子等。
其中,木材是最常见的纤维素来源,由于其生长周期短、可再生以及资源丰富等特点,被广泛应用于工业生产中。
一些农业废弃物,如稻草、玉米秸秆等,也是纤维素的潜在来源,其利用不仅能实现资源的有效循环利用,还能为农业生产带来经济效益。
纤维素的提取通常包括化学法、生物法和物理法等多种方法。
化学法提取纤维素主要利用酸、碱或有机溶剂等化学试剂处理植物原料,使其中的纤维素与木质素、半纤维素等其他成分分离。
生物法提取则依赖于酶或微生物的作用,通过选择性降解木质素和半纤维素,实现纤维素的分离。
羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展,介绍了羧甲基纤维素(CMC)的关键技术指标,并从羧甲基化反应机理出发,在回顾传统制备方法的基础上,综述了近年来国内外关于纤维素羧甲基化反应和工艺的研究进展,重点评述了对体系反应介质的种类和组成、溶液法、新原料、溶媒法工艺的改进、羧甲基化工艺与其他产品生产工艺的耦合等问题,并对其发展前景进行了展望。
天然纤维素是自然界中分布最广、含量最多的多糖,来源十分丰富。
当前纤维素的改性技术主要集中在醚化和酯化两方面。
羧甲基化反应是醚化技术的一种。
纤维素经羧甲基化后得到羧甲基纤维素(CMC),其水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮等作用,广泛应用于石油、食品、医药、纺织和造纸等行业,是最重要的纤维素醚类之_[1-2。
近年来,随着国民经济的迅速发展,我国CMC需求量以年均9°%的速度递增,而且由于CMC宝贵的胶体化学性质,使其应用领域还在不断拓展[3-4。
目前,我国生产的CMC 产品无论在产量上还是在品种和质量上均不能满足国内市场的需求,因此积极开发CMC制备技术具有重要意义。
本文首先介绍了 CMC的关键技术指标,并从羧甲基化反应机理出发,综述了近年来国内外关于纤维素羧甲基化工艺的研究进展,讨论了当前 CMC制备技术的热点问题,并对其发展前景进行了展望。
1 CMC产品的技术指标CMC的技术指标主要有聚合度、取代度、纯度、含水量及其水溶液的黏度、pH等。
其中聚合度和取代度是最关键的指标,决定了 CMC的性质和用途。
一般而言,提高CMC的聚合度和取代的高低;产品水溶液的pH—般要求为中性或弱碱度,它的水溶性、降滤失性能、黏度及抗盐性能性。
表1列举了一些行业标准中CMC的主要技术也有所提高。
CMC水溶液的黏度反映了聚合度指标[5-10。
表1各行业标准中CMC的主要技术指标Table 1 Important parameters of carboxymethylcellulose (CMC) in some technical specificationsIn drilling fluidsItemIn food additives In toothpaste In detergentLow-viscosity CMCHigh-viscosity CMCAppearanceFibrous powder, white orfaint yellowFree-flowing or granulated powder,white or faint yelloww (Water)/%<10<7<10<10<10Purity(w)/%——>55>80.0> 95.0Degree of substitution0.20-1.500.20 - 1.500.5 -0.7>0.80>0.80pH of aqueous solution6.0 - 8.56.5 - 8.58.0 - 9.07.0 - 9.06.5 - 8.0不同行业对CMC的指标要求不尽相同。
醋酸纤维素纳米纤维的制备及其材料性能研究近年来,人们对材料科学的研究愈发深入,提高材料的性能和应用范围已成为科研工作的重要方向。
其中,纳米材料的研究备受关注,醋酸纤维素纳米纤维便是其中之一。
本文对醋酸纤维素纳米纤维的制备以及材料性能进行研究,旨在为相关领域的研究者提供参考。
一、醋酸纤维素纳米纤维的制备1. 手工制备法手工制备法是最早用于纳米纤维制备的方法之一,其操作简便、成本较低。
制备方法如下:首先将醋酸纤维素溶液注入注射器,然后通过锐角容器将注射器插入其中。
随着注射器往下移动,溶液被迫通过狭缝,从而形成纳米纤维。
2. 电纺法电纺法是目前制备醋酸纤维素纳米纤维最常用的方法之一。
其制备方法是在电离场中,将醋酸纤维素溶液经高电压作用下喷出,并在电场作用下呈现纳米纤维形态。
二、醋酸纤维素纳米纤维的材料性能研究1. 机械性能纳米纤维的高比表面积和卓越的力学性能为其功能材料应用提供了广泛的机会。
由于醋酸纤维素纳米纤维具有较高的晶体度和大比表面积,因此其机械强度相对较高。
研究表明,醋酸纤维素纳米纤维的拉伸强度可以达到数十GPa,具有优异的机械性能。
2. 光学性能醋酸纤维素纳米纤维具有优异的透明和折射率等光学特性,因此被广泛应用于光学薄膜、光电材料、生物医学及传感器等领域。
实验研究表明,醋酸纤维素纳米纤维透明度可达90%以上,且优异的折射率调节性能可以适应不同的光学应用需求。
3. 生物相容性醋酸纤维素纳米纤维是一种天然的生物可降解聚合物,具有良好的生物相容性,能够被人体组织和血管等生物组织所承受。
因此,纳米纤维在生物医学领域的应用成为目前的研究热点。
其在细胞培养、组织工程、皮肤再生和癌症治疗等领域有其独特应用。
综上所述,醋酸纤维素纳米纤维的制备及材料性能研究已经成为了当前的研究热点,其在材料科学、生物医学和环境保护等领域的应用前景广阔。
纳米纤维作为一种新型材料,其研究成果不断涌现,必将给我们创新意识的启示,推动材料科学的创新发展。
纤维素胶研究报告随着环境污染问题越来越严重,人们对环境友好型材料的需求也越来越高。
而纤维素胶作为一种绿色环保材料,近年来备受关注。
本篇报告将探讨纤维素胶的研究现状、特性、制备方法以及在工业上的应用。
一、研究现状纤维素胶是以木质纤维、纸浆等纤维素为原料,通过化学、物理方法提取出来的一种胶粘剂。
近年来,随着人们对环保材料要求的提高,纤维素胶的研究和应用不断扩展,涉及到了医药、食品、化妆品、包装等多个领域。
二、特性1.环保:纤维素胶是一种环保材料,它的生产不会产生污染,同时在使用过程中也不会对环境造成负面影响。
2.与环境适应性强:纤维素胶可以适应不同环境的温度、湿度等,其粘接强度不会因为环境的改变而发生变化。
3.生物降解型:纤维素胶是一种生物降解型材料,可降解为水和二氧化碳,不会在自然环境中形成有害污染。
4.比重小、密度小三、制备方法1.化学法:纤维素胶的化学制备法分为两种方式,分别是纤维素酸解法和纤维素硝化法,其中纤维素酸解法是业界广泛使用的制备方法。
2.物理法:纤维素物理制备法主要包括纤维素溶液扩散、凝胶法、溶胶-凝胶转化法等几种方法。
四、在工业上的应用1.纸浆和纸张制造业:纤维素胶在纸张制造业中具有很好的应用前景,是纸张加强剂、涂覆剂等方面的理想选择。
2.食品包装业:纤维素胶在食品包装领域中具有广阔的应用前景,可以制作出很多种类的高品质包装材料。
3.医药行业:纤维素胶广泛用于医药制造行业,例如胶囊、药片等制剂中的包覆材料和粘凝剂。
4.胶带行业:纤维素胶在胶带产业中亦有着广泛的应用,具有很好的黏合性能,广泛用于各种胶带的生产。
综上所述,纤维素胶是一种高分子环保材料,适应性强、生物降解型,制备方法多样,各个领域的市场前景广泛。
因此,纤维素胶将成为可持续发展材料的一大主流。
纳米纤维素的制备【纳米纤维素的表征\制备及应用研究】1、前言纤维素主要由植物的光合作用合成,是自然界取之不尽,用之不竭的可再生天然高分子,除了传统的工业应用外,任何交叉结合纳米科学、化学、物理学、材料学、生物学及仿生学等学科进一步有效地利用纤维素资源,开拓纤维素在纳米精细化工、纳米医药、纳米食晶、纳米复合材料和新能源中的应用,成为国内外科学家竞相开展的研究课题。
在纳米尺寸范围操纵纤维素分子及其超分子聚集体,设计并组装出稳定的多重花样,由此创制出具有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米材料,成为纤维素科学的前沿领域[1]。
1.1 纳米纤维素的特性纳米纤维素是令人惊叹的生物高聚物,具有其它增强相无可比拟的特点:其一,源于光合作用,可安全返回到自然界的碳循环中去;其二,既是天然高分子,又具有非常高的强度,杨式模量和张应力比纤维素有指数级的增加,与无机纤维相近。
纳米管是迄今能生产的强度最高的纤维,纳米纤维素的强度约为碳纳米管强度的25%,有取代陶瓷和金属的潜质;其三,比表面积巨大,导致其表面能和活性的增大,产生了小尺寸、表面或界面、量子尺寸、宏观量子隧道等效应[2]。
1.2 纳米纤维素分类纳米纤维素超分子以其形貌可以分为以下3类:纳米纤维素晶体(晶须)、纳米纤维素复合物和纳米纤维素纤维。
1.2.1 纳米纤维素晶体利用强酸水解生物质纤维素,水解掉生物质纤维素分子链中的无定形区,保留结晶区的完整结构,可以制得纳米微晶纤维素。
这种晶体长度为10nm~1μm,而横截面尺寸只有5~20nm,长径比约为1~100,并具有较高的强度。
若再进一步对纳米微晶纤维素进行强酸水解处理或高强度超声处理,将会得到形态尺寸更加精细的纤维素纳米晶须[3],纳米晶须具有比纳米微晶纤维素更高的比表面积和结晶度,使其在对聚合物增强方面可发挥出更大的作用。
1.2.2 纳米纤维素复合物纳米尺寸的纤维素用于复合物性能增强,归因于纳米纤维索高的杨氏模量和微纤丝的均匀分布。
食品中纤维素的结构性质与稳定性研究引言:食品中的纤维素是一种重要的营养成分,它不仅可以提供人体所需的纤维素,还具有调节肠道功能、降低血糖、预防便秘等功能。
然而,食品中纤维素的结构性质和稳定性对其功能的发挥起着至关重要的作用。
本文将对纤维素的结构性质与稳定性进行深入探讨。
一、纤维素的化学结构纤维素是一类天然高分子化合物,主要由葡萄糖分子通过β-(1,4)糖苷键连接而成。
纤维素的化学结构决定了其在水溶液中的可溶性和稳定性。
纤维素的结构特点包括:链状结构、高分子量、多糖单元等。
二、纤维素的结构性质1. 链状结构纤维素中葡萄糖分子通过β-(1,4)糖苷键连接成链状结构,这种链状结构使得纤维素具有一定的引导性。
由于纤维素链状结构的存在,食品中的纤维素可以形成一定的胶体稳定体系,能够保持食品的结构稳定。
2. 高分子量纤维素的分子量较大,从几千到几十万个葡萄糖分子组成。
高分子量使得纤维素具有一定的黏性。
在食品加工中,纤维素的高分子量有助于提高食品的黏度,增加食品的稠度。
3. 多糖单元纤维素分子中葡萄糖单元的数量和顺序也对其结构性质产生一定影响。
不同来源的纤维素,其葡萄糖单元的数量和顺序不同,导致纤维素的特性也不同。
例如,木质纤维素和水解纤维素的葡萄糖单元顺序不同,从而对水溶液中的纤维素溶解度和稳定性有所影响。
三、纤维素的稳定性纤维素的稳定性指的是它在加工、储存和消化过程中的稳定性。
纤维素的稳定性与其结构性质有着密切的联系。
1. 热稳定性纤维素具有一定的热稳定性,能够在高温条件下保持结构的稳定性。
这一特性使纤维素在食品加工过程中不易分解和降解,从而保持其营养价值和食品品质。
2. pH稳定性纤维素对pH值的变化也具有一定的稳定性。
一般来说,纤维素在中性和弱酸性环境下更加稳定。
然而,在强酸和碱性环境下,纤维素可能会受到破坏和降解,从而降低其功能性。
3. 水稳定性纤维素在水溶液中能够形成胶体稳定体系,具有一定的水稳定性。
探索纤维素降解微生物的分离与鉴定技术解析纤维素是地球上最为丰富的可再生生物质之一,其降解对于碳循环和生物能源利用具有重要意义。
纤维素降解微生物是实现纤维素高效降解的关键因素,因此分离和鉴定纤维素降解微生物的技术手段显得尤为重要。
本文将探索纤维素降解微生物的分离与鉴定技术,分析不同方法在该领域的应用和优势。
一、传统菌落计数法在纤维素降解微生物分离中的应用传统的菌落计数法广泛应用于微生物学领域,通过稀释涂布和平皿计数的方法分离和计数微生物。
在纤维素降解微生物的研究中,也可利用该方法,首先通过选择性培养基筛选可降解纤维素的微生物,之后对菌落进行鉴定。
该方法具有操作简单、成本较低的优势,但需要较长的培养周期,且存在着菌落形态相似导致鉴定偏差的问题。
二、分子生物学方法在纤维素降解微生物分离中的应用1. 提取微生物的基因组DNA为了鉴定微生物的种类和多样性,在纤维素降解微生物的研究中常常采用分子生物学方法。
首先需要从样品中提取微生物的基因组DNA,可以通过商用试剂盒或自制方法进行提取。
2. 16S rRNA基因测序在分子生物学领域,16S rRNA基因是常用的微生物分类和鉴定的分子标记。
通过PCR扩增样品中微生物的16S rRNA基因,然后进行测序,最终可以通过比对数据库的方式鉴定纤维素降解微生物的种类。
该方法相比传统的菌落计数法,具有更高的准确性和鉴定速度。
3. 基于转录组学的方法基于转录组学的方法可以研究微生物在降解纤维素过程中的基因表达情况。
通过提取微生物的RNA,进行RNA测序,可以深入了解微生物参与纤维素降解的代谢途径和调控机制。
这种方法在研究纤维素降解的机理和提高降解效率方面具有重要作用。
三、基于纳米离子流动技术的应用传统的分子生物学方法虽然在鉴定微生物的种类方面具有优势,但对于在微生物水平上进行降解机理研究仍存在一定局限性。
基于纳米离子流动技术的应用为解决这一问题提供了新思路。
纳米离子流动技术是一种基于离子流动速度的物理特性进行微生物鉴定的方法。
酸碱处理提取水稻秸秆纤维素的研究
陈华;廖崇静;冯珊;冯文成;范国枝;宋光森;解佑贤
【期刊名称】《江苏农业科学》
【年(卷),期】2014(42)6
【摘要】为综合利用水稻秸秆,提取水稻秸秆纤维素,采用稀碱/H2 O2和稀酸溶液依次对水稻秸秆进行处理。
结果表明,大部分半纤维素和木质素在稀碱处理过程中得以脱除,残余的少量半纤维素和木质素则在稀酸处理过程中被进一步脱除。
当水稻秸秆经过5%KOH/H2 O2和pH值为3.5的乙酸溶液处理后,半纤维素和木质素的脱除率分别为91.8%和97.4%,提取的纤维素纯度达90.2%。
【总页数】3页(P252-254)
【作者】陈华;廖崇静;冯珊;冯文成;范国枝;宋光森;解佑贤
【作者单位】武汉轻工大学化学与环境工程学院,湖北武汉 430023;武汉轻工大学化学与环境工程学院,湖北武汉 430023;武汉轻工大学化学与环境工程学院,湖北武汉 430023;武汉轻工大学化学与环境工程学院,湖北武汉 430023;武汉轻工大学化学与环境工程学院,湖北武汉 430023;武汉轻工大学化学与环境工程学院,湖北武汉 430023;武汉智森生物科技研究所,湖北武汉430070
【正文语种】中文
【中图分类】S216.2
【相关文献】
1.乙醇预处理前后玉米秸秆半纤维素的提取及性质研究
2.酸碱结合预处理对水稻秸秆纤维素乙醇转化率的影响
3.酸碱预处理对水稻秸秆厌氧消化中重金属释放的影响
4.纤维素酒精生产过程中水稻秸秆处理工艺的研究
5.超声波辅助酸碱法提取龙须草纤维素的研究
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纤维素的提取
纤维素的提取根据所使用方法的不同可分为物理处理法和化学处理法。在实际应用中,
大多是采用两种或两种以上方法的组合,以取长补短,发挥各自优势,改善纤维素分离提取
的效果。
物理处理法
物理处理法主要包括机械粉碎、蒸汽爆破、微波和超声波辅助提取法等,一般用于纤维
素提取的预处理工艺或是辅助工艺,其目的是去除木质素,半纤维素等对纤维素具有保护作
用的成分,但是物理处理法需要进行处理时间和强度的优化以防止纤维素链的断裂。
化学处理法
化学处理法是应用化学制剂来打破木质素和纤维素的链接,同时使半纤维素溶解的过
程。传统造纸工业的制浆过程就是采用化学方法进行处理的过程。化学处理法包括碱液分离
法、酸处理、有机溶剂法、离子液体法等。
碱液具有溶胀纤维素,断裂纤维素与半纤维素间氢键的作用。常用的碱提取试剂有氢氧
化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等。酸处理法常用的酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等。有机溶
剂法是采用单一或者复合有机溶剂(或外加一些催化剂)在一定的温度,压力条件下降解木
质素和半纤维素,得到纤维素的方法。常用的有机溶剂包括有机酸、醇类、酮类等,而且提
取过程中一般是将有机溶剂与水、碱或者酸混合作为提取剂。离子液体是一种近年新被广泛
应用于绿色化学领域的环保溶液,具有良好的溶剂性、不挥发、对水和空气稳定等优点,被
广泛地用来作为易挥发有机溶剂的绿色替代溶剂。
从绿色化学的角度看,目前的研究热点集中在利用离子液体溶解纤维素后再进行再生的
提取方法。溶解剂包括多聚甲醛/二甲基亚砜(PF/DMSO)体系,NH3/NH4SCN体系,氯化
锂/二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)体系,胺氧化物体系等溶剂体系。
PF/DMSO溶剂体系能够溶解纤维素是由于在溶解过程中反应生成了可溶于二甲基亚砜
的中间产物羟甲基纤维素,无降解过程。其中羟甲基纤维素是由多聚甲醛受热分解产生的甲
醛与纤维素反应生成的。该过程的优点十分突出,溶剂易得、反应速度较快,而且溶液体系
稳定。但是该方法存在溶剂回收困难,所得产品结构有缺陷,而且品质不均一等缺点。
在一定的条件,纤维素可在NH3/NH4SCN/H2O体系中形成均匀透明的溶液。该溶剂体
系低廉、易得,能在纤维素浓度较低时就得到中间相的溶液,而且纤维素不发生降解。但是
该方法需要经过多次的冷冻和解冻的循环过程,不利于工业化生产。
LiCl/DMAc体系可不形成中间产物直接溶解纤维素,纤维素的氢键结构使其在该溶剂
体系中可以与LiCl/DMAc形成配合物,从而得到真溶液。该溶解方法非常稳定,可进行均
相反应。但是研究表明仅当LiCl的含量为10 %时,即DMAc/LiCl的摩尔比为4:1,LiCl/DMAc
体系才对纤维素有溶解能力。而且LiCl价格昂贵,回收困难,所以该体系目前还一直停留
在实验室研究阶段。
胺氧化合物体系主要有N-甲基氧化吗啉、N,N-二甲基氧化乙醇胺、N,N-二甲基氧化环
己胺等几种,他们均证实对纤维素有一定的溶解性。目前研究表明只有N-甲基氧化吗啉
(NMMO)/H2O体系被认为是前途可观,可以实现工业化的溶剂体系。目前国内外已经对
NMMO溶解工艺做了大量的研究。其机理是NMMO中的强极性官能团N-O与纤维素分子
中的羟基作用,构成新的氢键,形成纤维素-NMMO-H2O络合物,从而破环了纤维素分子间
的氢键。这种破坏首先在纤维素的无定形区进行,而后逐渐进入结晶区,最终使纤维素溶解。
无水NMMO对纤维素的溶解能力最强,但是其溶解温度接近于其熔点(184 ℃),使得纤
维素和溶剂在溶解过程中降解,释放出胺类等有毒物质,因此在溶解时一般加入一定的抗氧
化剂。然而,随着溶剂中含水量的增加,纤维素的溶解性逐渐减弱,当NMMO水合物的含
水量大于17 %时,溶解性能完全消失。这是因为虽然水和纤维素都可与NMMO形成氢键,
但是NMMO的吸水性使其更易与水形成氢键。水含量高时,氢键已完全形成与NMMO和
水分子之间,而不是与纤维素形成氢键,使纤维素不能溶解。含水量为13.3 %的NMMO·H2O
为对纤维素溶解的最适宜浓度。
除此之外,目前国内专利报道中也有使用1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和嘧啶混合物离子液
体,咪唑类化合物与卤代烷烃合成的离子液体来提取纤维素。