木质素的应用研究现状及展望

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木质素（Lignin）是一种存在于植物细胞壁中的复杂有机化合物，主要由苯丙烷单体通过共价键连接而成。

木质素具有高度的化学稳定性和物理强度，因此在许多领域具有重要的应用价值。

木质素的研究意义主要体现在以下几个方面：
1.生物质能源开发：木质素可作为生物质能源的原料，通过生物质能技术转化为清洁能源，如生物柴油、生物天然气等。

2.药物研发：木质素中存在多种具有生物活性的化合物，可作为药物研发的候选化合物。

3.环境保护：木质素可用于吸附和降解环境中的有害物质，保护水资源和土壤。

4.纳米材料制备：木质素可通过化学或生物方法降解为纳米材料，应用于纳米技术领域。

木质素的提取方法主要有化学法和生物法。

化学法包括碱法、酸法、氧化法等，用于提取木质素。

生物法则是利用微生物或酶对木质素进行降解提取。

为了提高木质素的应用性能，研究者提出了多种改性策略。

接枝改性是通过化学或生物方法在木质素分子上引入功能性基团，提高其与其他材料的相容性。

交联改性是通过交联剂使木质素分子之间形成稳定的三维网络结构，提高其物理性能。

降解改性则是通过化学或生物方法降低木质素的分子量，使其更易于改性和应用。

木质素在多个领域具有广泛的应用，如涂料、造纸、能源和生物医学等。

在涂料工业中，木质素可用于制备高性能的涂料；在造纸工业中，木质素作为浆料的分散剂，提高纸张的质量。

此外，木质素还可应用于制备生物柴油、生物天然气等清洁能源，以及药物载体、纳米材料等高科技领域。

总之，木质素作为一种天然高分子材料，具有广泛的研究价值和应用前景。

木质素化学及其研究目录1 序言2 木质素的研究状况及应用3 木质素的研究进展3.1木质素降解菌株和降解酶的研究3.2木质素合成的基因调控研究3.3其他酶和小分子物质的研究4 木质素的测定方法研究进展4.1木质素总量的测定4. 2 木质素结构的测定4. 3 木质素分子量的测定5 木质素的合成5．1 木质素单体的生物合成5．2 木质素单体的聚合5．3 木质素的提取6 木质素的降解6.1 氧化降解6.2 还原降解6.3水解及酸解7主要用途7.1木质素磺酸的利用7.2 木质素产品的用途7.3 高分子材料领域8 展望摘要: 通过阅读《木质素化学基础及其应用》和木质素--高分子复合材料发展研究的文献，本文详细介绍了木质素化学的相关知识，包括木质素的化学组成、发展历程、研究现状，还阐述了木质素化学研究的意义。

关键词：木质素，化学基础，复合材料1 序言：木质素是存在于植物纤维中的一种芳香族高分子化合物，其含量可占木材的50%，在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用。

木质素是由四种醇单体（对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物。

在木本植物中，木质素占25%，是世界上第二位最丰富的有机物(纤维素是第一位)。

木质素单体的分子结构木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。

木质素是一种含许多负电集团的多环高分子有机物，对土壤中的高价金属离子有较强的亲和力。

因单体不同，可将木质素分为3种类型：由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素（syringyl lignin，S-木质素），由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素（guajacyl lignin，G-木质素）和由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素（hydroxy-phenyl lignin，H-木质素）；裸子植物主要为愈创木基木质素（G），双子叶植物主要含愈创木基-紫丁香基木质素（G-S），单子叶植物则为愈创木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素（G-S-H）。

木质素代谢途径对木材工业的应用前景研究随着全球环保意识的不断提高，绿色工业成为了一个重要的发展方向。

木材工业作为其中的一个重要组成部分，其环保性已经得到广泛认可。

然而，生产过程中产生的废弃物却成为了一个环境污染的来源，如何处理这些废弃物是木材工业发展面临的一个挑战。

木质素代谢途径的研究，为木材工业的环保转型提供了新的思路和方向，具有重要的应用前景。

一、木质素代谢途径的基础知识木质素是木材的主要组成部分之一，也是植物体中含量最丰富的天然高分子化合物。

其分子结构复杂，含有大量的芳香环和醛基等官能团，是一种结构复杂、稳定性高的有机化合物。

在自然界中，木质素存在于许多植物体内，如木材、树皮、植物茎和叶子等。

木质素代谢途径是指植物体内通过化学反应分解或者转化木质素的生物过程。

这个过程分为两个阶段，即木质素的降解和利用。

在木质素的降解过程中，植物体内的微生物或者真菌将木质素分解为低分子化合物，如酚酸、二酚等。

而在利用的过程中，植物体内的微生物或者真菌将这些低分子化合物进一步代谢为能量或其他化合物。

二、木质素代谢途径在木材工业中的应用前景1. 利用木质素生产生物燃料目前，全球大量使用的化石燃料资源正逐渐枯竭，与此同时，不断增多的排放物已经对地球环境造成了严重的污染。

因此，生物燃料的开发和利用成为了绿色能源发展的一个重要方向。

利用木质素代谢途径中的降解过程，生产生物燃料已经成为了一个重要的研究领域。

在这个过程中，荧光假单胞菌、真菌等微生物被广泛应用于生物质能的生产中。

通过利用木质素的降解酶，在发酵过程中将生物质转化为丙酮、丁酮、异丙醇等低能量化合物，进一步产生可用于生产生物燃料的乙醇、丁醇和丙烯等有机物质。

2. 利用木质素生产生物化工原料目前，世界各国对石化行业的环保限制逐渐加强，越来越多的能源和化学企业开始注重生物化工的发展。

木质素代谢途径中的降解过程，为生物化学品和高附加值化学品的研发提供了新的思路。

通过利用木质素的降解过程，微生物可以产生大量的芳香族化合物，如苯酚、羟基苯酚、醛类、酸类、酯类等，具有较高的附加值，并可以应用在生物制药、香料制造、食品添加剂、染料等方面。

生物全木质素的代谢与应用木质素是一种结构复杂、纤维化的生物大分子，它在植物细胞壁中占据着重要的位置。

全木质素作为木质素的主要组成部分，在植物的生长和发育过程中扮演着至关重要的角色。

随着技术的发展，人们开始探讨全木质素的代谢和应用，希望能更好地应用这种生物大分子。

一、全木质素的生物代谢全木质素的代谢过程可以分为两个主要过程：降解过程和合成过程。

降解过程是指木质素分子在生物体内被降解为小分子物质的过程。

这个过程在自然界中由微生物承担。

微生物通过它们特有的代谢途径，将全木质素分子分解成小分子物质，释放出能量并为微生物提供生长所需的原料。

合成过程是指植物细胞通过代谢途径，将小分子物质合成为全木质素分子的过程。

这个过程中，植物细胞通过芳香族代谢途径将糖类、酚类和脂肪酸等小分子有机物合成为单体，进一步聚合为多聚体，最终形成全木质素分子。

二、全木质素的应用随着对全木质素的深入研究，人们发现其在许多领域具有广泛的应用价值。

1. 能源领域全木质素是一种含碳结构复杂的生物大分子，当它被降解为小分子物质时会释放出大量的能量。

因此，全木质素被认为是一种优质的生物质能源。

目前，一些国家已经开始将全木质素纤维作为生产生物燃料的原料。

2. 化学品领域全木质素的结构复杂多样，具有很强的溶解性和稳定性，其化学性质使其在化学工业中具有广泛的应用前景。

例如，全木质素可以被用于生产染料、纤维素和粘合剂等化学品。

3. 医药领域全木质素具有很强的抗氧化性，还能够清除自由基，这些性质使它成为一种很好的天然药物。

此外，全木质素还具有免疫增强作用和抑制病原体作用。

4. 生态领域全木质素的代谢途径具有很强的环保意义。

它可以降解全木质素分子使其变为小分子物质，从而减少人类工业活动对环境的污染。

同时，全木质素的合成过程也是一个重要的二氧化碳固定过程，可以大大减少人类活动对环境的影响。

三、未来展望随着科技的不断进步，人们对全木质素的研究也越来越深入。

未来，全木质素的应用前景将更加广阔，特别是在生物质能源、生态环保和化学品新材料等领域。

木质素市场分析标题：木质素市场分析引言概述：木质素是一种重要的天然有机化合物，广泛应用于制药、化工、食品等领域。

本文将从需求、产量、价格、应用领域和发展趋势等方面对木质素市场进行分析。

一、需求1.1 木质素在制药行业的需求木质素作为一种重要的原料，被广泛应用于制药行业，用于生产抗生素、抗癌药物等药品。

1.2 木质素在化工行业的需求化工行业对木质素的需求主要用于生产树脂、涂料、胶黏剂等产品。

1.3 木质素在食品行业的需求木质素在食品行业中被用作食品添加剂，具有防腐、增香等作用。

二、产量2.1 全球木质素产量分布全球木质素主要产自北美、欧洲、亚洲等地区，其中北美地区产量最大。

2.2 中国木质素产量情况中国作为世界上最大的木质素生产国之一，其产量占据全球市场的较大比例。

2.3 木质素产量增长趋势随着木质素应用领域的不断拓展，全球木质素产量呈现逐年增长的趋势。

三、价格3.1 木质素价格波动原因木质素价格受到原材料成本、市场供求关系等多种因素的影响，价格波动较为频繁。

3.2 木质素价格趋势近年来，木质素价格呈现上涨趋势，受到市场需求增加和原材料价格上涨等因素的影响。

3.3 木质素价格预测未来随着木质素市场需求的不断增加，木质素价格有望继续上涨。

四、应用领域4.1 木质素在制药行业的应用木质素在制药行业中被广泛用于生产各类药品，如抗生素、抗癌药物等。

4.2 木质素在化工行业的应用在化工行业中，木质素主要用于生产树脂、涂料、胶黏剂等产品。

4.3 木质素在食品行业的应用木质素在食品行业中被用作食品添加剂，具有防腐、增香等作用。

五、发展趋势5.1 木质素市场规模扩大随着木质素应用领域的不断拓展，木质素市场规模将进一步扩大。

5.2 技术创新推动木质素产业发展技术创新将推动木质素产业的发展，提高木质素的产量和品质。

5.3 绿色环保趋势助力木质素市场增长随着绿色环保意识的提高，木质素作为一种天然有机化合物，其市场需求将得到进一步提升。

木质素市场分析一、引言木质素是一种天然有机化合物，广泛存在于植物细胞壁中，具有重要的工业价值。

本文将对木质素市场进行分析，包括市场规模、市场趋势、竞争格局以及未来发展前景等方面，以提供有关木质素市场的详细信息。

二、市场规模根据市场调研数据显示，全球木质素市场在过去几年中呈现稳定增长的趋势。

截至目前，全球木质素市场规模已超过XX亿美元，并预计未来几年将保持每年X%的增长率。

市场规模的增长主要受到木质素在多个行业中的广泛应用推动，如造纸、纺织、化工等。

三、市场趋势1. 增加的环境意识：随着环境保护意识的增强，对可再生资源的需求不断增加，木质素作为一种可再生的天然材料，受到越来越多的关注和应用。

2. 技术创新的驱动：木质素的提取和应用技术不断创新，使其在各个领域的应用更加广泛和高效，进一步推动了市场的发展。

3. 新兴市场的崛起：新兴市场对木质素的需求快速增长，特别是在亚洲地区，由于经济发展和人口增长，木质素市场在该地区具有巨大的潜力。

四、竞争格局木质素市场竞争激烈，主要厂商包括公司A、公司B和公司C等。

这些公司在木质素的生产、销售和研发方面具有一定的优势和技术实力。

此外，还存在一些小型企业和地方性厂商，它们在本地市场上具有一定的竞争力。

竞争主要体现在产品质量、价格、品牌知名度和售后服务等方面。

五、市场细分木质素市场可以根据用途进行细分，主要包括以下几个方面：1. 造纸工业：木质素在造纸工业中广泛应用，用于增强纸张的强度和硬度，提高纸张的质量。

2. 纺织工业：木质素作为染料和颜料的基础原料，用于纺织品的染色和印花。

3. 化工工业：木质素可以通过化学处理转化为各种高附加值的化学品，如酚醛树脂、香料和医药中间体等。

4. 能源利用：木质素可以作为生物质能源的重要组成部分，用于生产生物燃料和生物质电力。

六、未来发展前景木质素作为一种可再生的天然资源，具有广阔的市场前景。

随着环保意识的提高和技术的不断创新，木质素在各个领域的应用将进一步扩大。

木质素市场分析一、引言木质素是一种天然有机化合物，广泛存在于植物细胞壁中，具有重要的经济价值和应用前景。

本文旨在对木质素市场进行全面分析，包括市场规模、市场趋势、竞争格局、主要应用领域等方面的内容。

二、市场规模1. 全球木质素市场规模根据市场研究机构的数据，全球木质素市场规模在2019年达到X亿美元，并预计在未来五年内以X%的年复合增长率增长。

2. 中国木质素市场规模中国作为全球最大的木质素生产和消费国家，其市场规模占据全球的重要地位。

根据统计数据，2019年中国木质素市场规模达到X亿元，并预计在未来五年内以X%的年复合增长率增长。

三、市场趋势1. 环保意识提升推动市场增长随着环保意识的提升，对可再生资源的需求日益增加。

木质素作为一种天然可再生资源，其在替代化学合成材料方面具有巨大潜力，因此市场需求呈现出增长的趋势。

2. 新型应用领域的开拓除了传统的领域，如造纸、纺织等，木质素还在医药、食品、化妆品等领域得到广泛应用。

随着科技的发展，新型应用领域的开拓将进一步推动木质素市场的增长。

3. 技术创新与提高木质素的提取技术和加工技术在不断创新和提高，使得木质素的产品质量和产量得到提升。

这将进一步推动木质素市场的发展。

四、竞争格局1. 主要市场参与者目前，全球木质素市场存在着多家主要参与者，包括公司A、公司B、公司C 等。

这些公司在木质素的生产、销售和研发方面具有一定的市场份额和竞争力。

2. 市场竞争策略为了在市场竞争中获得优势，主要市场参与者采取了多种策略，包括产品创新、市场拓展、合作伙伴关系等。

这些策略有助于提高公司的市场份额和竞争力。

五、主要应用领域1. 造纸工业木质素在造纸工业中被广泛应用，用于增强纸张的强度和耐久性。

2. 纺织工业木质素可以用于纺织品的染色和印花，提高纺织品的色彩牢度和耐久性。

3. 化妆品工业木质素被用作化妆品中的香料和稳定剂，具有良好的抗氧化和防腐作用。

4. 医药工业木质素在医药工业中具有抗菌、抗炎和抗肿瘤等多种药理作用，被广泛应用于药物的研发和生产。

木素在生物领域的应用研究进展生物领域的应用研究中，木素（lignin）作为一种重要的天然多酚类聚合物，在细胞壁构建、能源生产和环境保护等方面发挥着重要的作用。

本文将围绕木素在生物领域的应用研究进展进行探讨。

首先，木素在细胞壁构建中的应用备受关注。

细胞壁是植物细胞中一种重要的结构，它除了提供细胞的力学支持外，还对植物的生长发育、抗病性和环境适应性等方面起着重要的调控作用。

然而，细胞壁的组成主要由纤维素、木质素和半纤维素等多种聚合物组成，其中木素是一种高度交联的聚合物。

研究表明，通过调控木素的合成和降解，可以改变细胞壁的结构和性质，从而进一步提高植物的生长和抗逆能力。

此外，木素的提取和利用也成为一种可行的途径，用于生物燃料和高附加值化合物的生产。

其次，木素在能源生产中的应用也十分广泛。

由于木素具有丰富的碳和能量含量，因此被广泛认为是一种潜在的可再生生物质。

近年来，通过生物转化、化学分解和热解等方法，可将木素转化为生产生物燃料和化学品所需的低碳或高附加值产物。

例如，木素可经过酶解和发酵转化为生物乙醇，作为一种可再生的汽油替代品。

此外，木素还可以通过热解反应转化为生物油和木质素衍生物，用于生产燃料、润滑油和特殊化学品等。

另外，木素的环境应用也备受关注。

随着人们对可持续发展的需求日益增加，木素作为一种可再生、可降解的天然聚合物，被广泛应用于环境保护领域。

例如，木素可以用于水处理领域，吸附有害的重金属离子和污染物，从而净化水体。

此外，木素还可以作为一种土壤改良剂，提高土壤的肥力和水分保持能力，帮助植物生长和土壤保护。

此外，木素还可以用于纸张制造、油漆和涂料等领域，以替代传统的化学合成材料，减少对环境的污染。

总结起来，木素在生物领域的应用研究进展如下：在细胞壁构建中，通过调控木素的合成和降解，可以改变细胞壁的结构和性质，提高植物的生长和抗逆能力。

在能源生产中，木素作为潜在的可再生生物质，可以转化为生物燃料和化学品所需的产物。

木质素市场分析一、概述木质素是一种具有高附加值的天然产物，广泛应用于化学、能源、医药等领域。

本文将对全球木质素市场进行分析，包括市场规模、市场趋势、竞争格局和发展前景等方面。

二、市场规模目前，全球木质素市场规模持续增长。

根据市场研究机构的数据显示，2019年全球木质素市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元。

市场规模的增长主要受到以下几个因素的影响：1.1 木质素在化学领域的应用广泛，如制造纤维素醚、纤维素酯等产品，这些产品在建筑、纺织、塑料等行业有着广泛的应用需求。

1.2 木质素在能源领域的应用也在不断扩大，如生物柴油、生物乙醇等可再生能源的生产过程中需要使用木质素。

1.3 医药领域对木质素的需求也在增加，木质素具有抗菌、抗氧化等特性，被广泛应用于药物的制备和保健品的生产。

三、市场趋势全球木质素市场的发展呈现以下几个趋势：2.1 绿色环保：随着全球环保意识的增强，对可再生资源的需求不断增加，木质素作为一种天然产物，具有可再生性和可降解性，受到越来越多的关注和应用。

2.2 技术创新：随着科技的进步，木质素的提取和加工技术不断改进，提高了产能和产品质量，降低了生产成本，进一步推动了市场的发展。

2.3 区域市场发展不平衡：木质素市场的发展在全球范围内存在一定的不平衡性，发达国家市场规模较大，而发展中国家市场规模相对较小。

然而，随着发展中国家经济的快速增长，木质素市场在这些地区的潜力逐渐释放，预计未来将成为市场的重要增长点。

四、竞争格局全球木质素市场竞争激烈，主要的竞争者包括：3.1 公司A：该公司是全球领先的木质素生产商，拥有先进的技术和设备，产品质量稳定可靠，市场份额较大。

3.2 公司B：该公司在木质素市场具有一定的竞争优势，产品价格相对较低，市场份额逐渐增加。

3.3 公司C：该公司致力于研发创新，推出了多款高附加值的木质素产品，受到市场的认可和青睐。

五、发展前景木质素市场具有广阔的发展前景，预计未来几年将呈现以下几个趋势：4.1 市场规模持续增长：随着木质素在化学、能源、医药等领域的应用不断扩大，市场规模将继续保持较高的增长率。

木质素市场分析引言概述：木质素是一种重要的天然有机化合物，广泛应用于多个行业。

本文将对木质素市场进行分析，包括市场规模、市场趋势、应用领域、主要供应商和竞争态势等方面。

一、市场规模1.1 木质素市场的总体规模木质素市场的总体规模在过去几年持续增长，主要受到对环境友好产品的需求增加的推动。

据统计，2022年全球木质素市场规模达到XX亿美元，估计到2025年将达到XX亿美元。

1.2 不同地区的木质素市场规模差异木质素市场在不同地区的规模存在一定差异。

欧洲和北美地区是木质素市场的主要消费地区，占领了全球市场份额的XX%。

亚太地区的木质素市场规模也在不断增长，估计到2025年将占领全球市场份额的XX%。

1.3 木质素市场的增长动力木质素市场的增长主要受到以下几个因素的推动：- 环境意识增强：随着环保意识的提高，对可再生材料的需求增加，木质素作为一种可再生的天然产物，受到了广泛关注。

- 新兴应用领域：木质素在医药、化妆品、食品和能源等领域的应用不断扩大，为市场增长提供了新的机遇。

- 技术创新：新的木质素提取技术的浮现，使得生产成本降低，推动了市场的发展。

二、市场趋势2.1 可再生能源的推动随着全球对可再生能源的需求增加，木质素作为一种可再生能源的重要来源，市场需求也在逐渐增长。

木质素的应用领域从传统的燃料扩展到生物质发电、生物燃料等领域，这将进一步推动市场的发展。

2.2 绿色化学品的需求增加随着人们对环境友好产品的需求增加，绿色化学品市场也在快速发展。

木质素作为一种可替代石化产品的天然产物，具有广泛的应用前景。

木质素在涂料、胶粘剂、塑料等领域的应用将会得到进一步推广。

2.3 医药和化妆品领域的应用拓展木质素在医药和化妆品领域的应用也在不断拓展。

木质素具有抗氧化、抗菌和抗炎等特性，被广泛应用于药物和化妆品的生产中。

随着人们对健康和美容的关注度提高，木质素市场在医药和化妆品领域的应用前景广阔。

三、应用领域3.1 化学工业木质素在化学工业中的应用非常广泛。

木质素市场分析
标题：木质素市场分析
引言概述：
木质素是一种重要的天然有机化合物，广泛应用于制药、化工、食品等领域。

本文将从市场需求、产能分布、价格趋势、竞争格局和发展趋势等方面对木质素市场进行深入分析。

一、市场需求
1.1 木质素在制药行业的应用
1.2 木质素在化工行业的应用
1.3 木质素在食品行业的应用
二、产能分布
2.1 主要木质素生产国家和地区
2.2 木质素生产企业的规模和产能
2.3 木质素生产技术和工艺水平
三、价格趋势
3.1 木质素市场价格波动原因
3.2 木质素价格走势分析
3.3 木质素价格影响因素
四、竞争格局
4.1 主要木质素生产企业竞争力分析
4.2 木质素市场份额分布
4.3 木质素市场竞争策略
五、发展趋势
5.1 木质素市场增长预测
5.2 木质素产品创新趋势
5.3 木质素行业发展政策分析
结论：
通过对木质素市场的需求、产能、价格、竞争和发展趋势进行全面分析，可以看出木质素市场具有广阔的发展前景和巨大的潜力。

未来随着技术的不断创新和市场需求的增长，木质素市场将进一步壮大，为相关产业带来更多的机遇和挑战。

木素作为生物医学材料的应用研究进展近年来，随着生物医学领域的快速发展，对新型生物医学材料的需求也日益增加。

其中，一种植物提取物——木素作为一种具有广泛应用前景的生物医学材料备受关注。

本文将对木素作为生物医学材料的应用研究进展进行详细介绍。

木素是植物细胞壁的重要组成部分，具有多种生物活性和化学特性。

近年来，研究人员发现木素具有抗菌、抗氧化、抗炎和免疫调节等多种生物活性。

因此，木素被广泛应用于生物医学领域，包括药物传递、组织工程、癌症治疗和生物成像等方面的研究。

首先，在药物传递领域，木素可用作药物运载系统的载体。

由于其良好的生物相容性和多孔结构，木素可以有效地吸附和稳定各种类型的药物，并在体内释放。

研究证实，木素纳米粒子可以通过调节材料的性质和药物的包封方式，实现药物的控释和靶向性释放。

因此，木素被广泛研究用于癌症治疗、抗感染药物的传递以及基因治疗等方面。

其次，在组织工程领域，木素也具有巨大的应用潜力。

由于其生物相容性和支架结构的特点，木素可以用作组织工程支架材料，用于修复和再生各种组织和器官。

研究表明，木素支架可以促进细胞粘附、增殖和分化，促进组织的生长和重建。

此外，木素还可以通过调节支架的物理和化学性质，实现对组织再生和修复过程的精确控制。

因此，木素在组织工程领域有望应用于骨骼、软组织和神经组织等方面的研究。

此外，木素还能够被应用于癌症治疗。

研究发现，木素可以通过不同的机制抑制肿瘤的生长和扩散。

一方面，木素具有抗氧化和抗炎特性，可以减少癌症发生的可能性；另一方面，木素可以通过抑制肿瘤血管生成、抑制肿瘤细胞增殖和促使肿瘤细胞凋亡等机制，直接干预癌症的进程。

因此，木素作为一种潜在的抗癌药物或辅助治疗药物备受研究者关注。

最后，在生物成像领域，木素也有着广泛的应用前景。

由于其具有的自身荧光特性和对生物环境的影响，木素可以作为成像探针应用于生物成像和分子影像方面的研究。

研究表明，木素可以在近红外光谱范围内发出强烈的荧光信号，并且与生物体内的组织和器官具有良好的相容性。

林业工程学报，２０２１，６（２）：１２－２０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０１９１２０１３收稿日期：２０１９－１２－１０㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２０－０９－２９基金项目：国家自然科学基金（２１９０８０７２，３１８７０５６０）；广东省自然科学基金（２０１８Ａ０３０３１３８４０）；中央高校基本科研业务费（２０１８ＭＳ５２）㊂作者简介：岳凤霞，女，副教授，研究方向为木质素化学㊁清洁制浆等㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙｕｅｆｘ＠ｓｃｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ木质素抗紫外辐射性能应用研究进展岳凤霞１，林敏生１，钱勇２，吕发创１（１．华南理工大学轻工科学与工程学院，广州５１０６４０；２．华南理工大学化学与化工学院，广州５１０６４０）摘㊀要：天然木质素一般是由愈创木基㊁紫丁香基和对羟苯基３种基本结构单元通过不同的碳氧键㊁碳碳键等连接形成的复杂大分子聚合物㊂作为自然界中含量丰富的天然芳香类聚合物，木质素及其衍生物具有广阔的应用潜力㊂木质素中含有芳基㊁酚羟基㊁酮基以及羧基等官能团，赋予了木质素一定的抗氧化性与抗紫外辐射性能㊂研究证明，木质素无论在植物的生长发育还是后续利用中都展示出良好的抗紫外辐射能力㊂木质素作为一种天然的紫外线防护剂，其抗紫外辐射功能的开发与利用逐渐引起了研究者们的关注㊂笔者重点介绍了木质素抗紫外辐射性能在防晒产品中的研究进展及其应用现状，探讨了木质素的抗氧化性能对其抗紫外辐射性能的影响，并对当前研究中存在的问题进行了分析㊂最后，结合木质素结构特点，对其抗紫外辐射性能在防晒应用中的发展方向和前景进行了展望，为木质素高值化利用提供一定的参考㊂关键词：木质素；抗紫外辐射；防晒产品；抗氧化性；高值化利用中图分类号：ＴＱ３５３㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：２０９６－１３５９（２０２１）０２－００１２－０９Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｏｆａｎｔｉ⁃ＵＶｒａｄｉａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎＹＵＥＦｅｎｇｘｉａ１，ＬＩＮＭｉｎｓｈｅｎｇ１，ＱＩＡＮＹｏｎｇ２，ＬＹＵＦａｃｈｕａｎｇ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｇｎｉｎｉｓｐｒｉｍａｒｉｌｙｆｏｒｍｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌｒａｄｉｃａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆｔｈｒｅｅｔｙｐｉｃａｌｐ⁃ｈｙｄｒｏｘｙｃｉｎｎａｍｙｌａｌｃｏｈｏｌｓ（ｋｎｏｗｎａｓｍｏｎｏｌｉｇｎｏｌｓ），ｐ⁃ｃｏｕｍａｒｙｌａｌｃｏｈｏｌ，ｃｏｎｉｆｅｒｙｌａｌｃｏｈｏｌ，ａｎｄｓｉｎａｐｙｌａｌｃｏｈｏｌｔｈａｔｄｉｆｆｅｒｉｎｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｍｅ⁃ｔｈｏｘｙｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｒｏｍａｔｉｃｒｉｎｇ，ａｎｄｒｅｓｕｌｔｉｎｐ⁃ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ，ｇｕａｉａｃｙｌ，ａｎｄｓｙｒｉｎｇｙｌｕｎｉｔｓｉｎｌｉｇｎｉｎｐｏｌｙｍｅｒｓ．Ｌｉｇ⁃ｎｉｎｉｓａｍａｊｏｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎｐｌａｎｔｃｅｌｌｗａｌｌｓａｎｄｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｏｕｒｃｅｏｆａｒｏｍａｔｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｗｈｉｃｈｐｌａｙｓａｎｅｓｓｅｎｔｉａｌｒｏｌｅｉｎｐｌａｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｓｔｒｏｎｇｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃｂｉｏｍａｓｓ．Ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｈｉｇｈｌｙａｂｕｎｄａｎｔｎａｔｕｒａｌａｎｄｒｅｎｅｗａｂｌｅｐｏｌｙｍｅｒｓ，ｌｉｇｎｉｎｉｓｒｉｃｈｉｎａｒｏｍａｔｉｃｒｉｎｇｓｉｎｎａｔｕｒｅｄｕｅｔｏｉｔｓｂａｓｉｃｐｈｅｎｙｌ⁃ｐｒｏｐａｎｅｕｎｉｔ．Ｄｅｓｐｉｔｅｔｈｅａｒｏｍａｔｉｃｎａｔｕｒｅ，ｌｉｇｎｉｎａｌｓｏｃｏｎｔａｉｎｓｖａｒｉｏｕｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｐｈｅｎｏｌｉｃｈｙｄｒｏｘｙｌｇｒｏｕｐｓ，ｃａｒｂｏｘｙｌｇｒｏｕｐｓ，ａｌｉｐｈａｔｉｃｈｙｄｒｏｘｙｌｇｒｏｕｐｓ，ａｎｄｄｏｕｂｌｅｂｏｎｄｓ，ｅｔｃ．，ｗｈｉｃｈｈａｓｄｒａｗｎｍｕｃｈｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｔｔｅｎｔｉｏｎｆｏｒｄｅｃａｄｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｈａｓｂｅｅｎｔｈｅｍｏｓｔｃｈａｌｌｅｎｇｉｎｇｔａｓｋｆｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｌｉｇｎｉｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ，ｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ，ｗｈｉｃｈａｌｓｏｈｉｎｄｅｒｓｔｈｅｐａｃｅｔｏｗａｒｄｈｉｇｈ⁃ｖａｌｕｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｌｉｇｎｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓ，ｌｉｇｎｉｎａｐｐｌｉｃａ⁃ｔｉｏｎｓｃｏｖｅｒａｗｉｄｅｒａｎｇｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒ，ｂｉｏｆｕｅｌｓ，ａｎｄｓｙｎｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍａｃｒｏ⁃ｍｏｌｅｃｕｌｅｓｓｕｃｈａｓｐｌａｓｔｉｃｓ，ｐｏｌｙｍｅｒｉｃｆｏａｍｓ，ａｄｈｅｓｉｖｅｓ，ａｄｄｉｔｉｖｅｓｉｎｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｍｅｍｂｒａｎｅｓ，ａｎｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ，ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ，ａｓｗｅｌｌａｓａｎｔｉ⁃ｍｉｃｒｏｂｉａｌａｇｅｎｔｓ．ＬｉｇｎｉｎｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｖｅｎｔｏｂｅａｇｏｏｄＵＶ⁃ａｂｓｏｒｂｅｒａｎｄａｎａｔｕｒｅｂｒｏａｄ⁃ｓｐｅｃｔｒｕｍｓｕｎｂｌｏｃｋｅｒｄｕｅｔｏｔｈｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｏｆＵＶａｂｓｏｒｂｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｓｕｃｈａｓｐｈｅｎｏｌｉｃ，ｋｅｔｏｎｅａｎｄｏｔｈｅｒｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｅｓｉｎｌｉｇｎｉｎｐｏｌｙｍｅｒｓ．Ｕｓｉｎｇｌｉｇｎｉｎａｓｓｕｎｓｃｒｅｅｎａｄｄｉｔｉｖｅｓｃａｎｇｒｅａｔｌｙｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｔｅｃｈｎｉ⁃ｃａｌｈｉｇｈ⁃ｅｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｌｉｇｎｉｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒＵＶａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎｏｒｌｉｇｎｉｎｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ｓｕｃｈａｓｌｉｇｎｉｎ⁃ｂａｓｅｄｓｕｎｓｃｒｅｅｎｓ，ｈａｖｅｄｒａｗｎｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｒｅｃｅｎｔｌｙ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｏｆａｎｔｉ⁃ＵＶｒａｄｉａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎｕｓｉｎｇｉｎｓｕｎｓｃｒｅｅｎｓｗｅｒｅｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｓｕｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ（ＳＰＦ）ｖａｌｕｅｏｆｌｉｇｎｉｎ⁃ｂａｓｅｄｓｕｎｓｃｒｅｅｎｓｂｙｔｈｅｉｒａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｉｓｓｕｅｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｉｓｆｉｅｌｄｗｅｒｅａｄｄｒｅｓｓｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅｕｓｅｆｕｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｏｒｈｉｇｈ⁃ｖａｌｕｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎ．㊀第２期岳凤霞，等：木质素抗紫外辐射性能应用研究进展Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｎｉｎ；ａｎｔｉ⁃ＵＶｒａｄｉａｔｉｏｎ；ｓｕｎｓｃｒｅｅｎｓ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ；ｈｉｇｈ⁃ｖａｌｕｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ㊀㊀木质素是植物细胞壁的三大组分之一，广泛存在于维管束植物中㊂作为一种可再生的天然芳香类高分子聚合物，木质素中含有多种官能团，应用范围较广；因此，木质素被视为石化资源的重要替代原料，木质素及其衍生物的转化利用也是当前研究的一大热点㊂关于木质素的利用，目前主要集中在对工业木质素的开发利用㊂工业木质素主要来源于传统的制浆造纸废液以及生物质精炼残渣，年产量约５０００万吨㊂其中，超过９５％的工业木质素仅作为燃料使用，利用效率低㊁环境污染负荷大［１］㊂随着绿色可持续发展理念的提出，木质素高值化转化利用的重要性日益彰显㊂木质素特有的高度芳环化特性和丰富的官能团种类，赋予了木质素一定的紫外线吸收㊁抗菌㊁抗氧化等性能㊂同时，木质素具有天然㊁可再生㊁可生物降解㊁无毒等优点，使得木质素及其衍生物具有很高的潜在应用价值㊂近年来，木质素优异的抗紫外辐射性能引起了广大研究者们的高度关注㊂为此，笔者结合国内外最新的研究成果，对木质素抗紫外辐射性能的研究进展进行了较为全面的综述，以供同行参考㊂１㊀木质素结构及利用现状天然木质素一般是由３种甲氧基化程度不同的木质素前驱体４⁃羟基⁃肉桂醇（松柏醇㊁芥子醇和对香豆醇）经氧化聚合产生的复杂大分子聚合物㊂当前，学者们对木质素结构的研究主要集中在基本结构单元㊁生物合成路径㊁键型连接方式等方面［２－４］㊂在木质素生物合成过程中，３种甲氧基化程度不同的木质素前驱体（又称木质素单体）通过自由基偶合反应形成相应的３种木质素基本结构单元，即对羟苯基（ｐ⁃ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ，Ｈ）㊁愈创木基（ｇｕａｉａｃｙｌ，Ｇ）和紫丁香基（ｓｙｒｉｎｇｙｌ，Ｓ），这些基本结构单元之间通过醚键（Ｃ Ｏ Ｃ）㊁碳碳键（Ｃ Ｃ）等不同键型连接形成木质素大分子㊂木质素中各结构单元间主要连接方式包括：β⁃Ｏ⁃４㊁β⁃５㊁β⁃β㊁５⁃５㊁β⁃１㊁４⁃Ｏ⁃５以及α⁃Ｏ⁃４等（图１）［４－５］㊂从结构单元种类上看，针叶材木质素一般是由大量的愈创木基和极少量的对羟苯基组成；阔叶材主要是由愈创木基㊁紫丁香基和少量的对羟苯基３种基本结构单元组成；禾本科木质素则由愈创木基㊁紫丁香基和对羟苯基３种基本结构单元组成㊂在木质素大分子中，由于３种结构单元的比例以及连接方式不同，导致了木质素结构的复杂性与不均一性［４－６］㊂同时，由于结构单元的比例和连接方式不同，不同来源的木质素在化学结构和化学性质上存在很大差别，增加了木质素结构与性能研究的难度㊂除去来源因素，木质素结构在分离纯化过程中也会发生一定程度的改变㊂同时，现有分析检测手段在木质素结构的解析中仍具有一定的局限性㊂由于受到木质素自身结构和分析手段的双重制约，尽管关于木质素的研究已有近２００年的历史，至今仍不能对木质素的结构进行准确的鉴定与定义㊂这种情况严重阻碍了木质素的开发利用进程，成为当前植物纤维资源全组分高效利用的短板㊂图１㊀木质素中常见的结构单元及连接方式［５－６］Ｆｉｇ．１㊀Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｕｎｉｔｓａｎｄｉｎｔｅｒ⁃ｕｎｉｔｌｉｎｋａｇｅｓｉｎｎａｔｉｖｅｌｉｇｎｉｎ㊀㊀木质素的官能团主要包括羟基㊁羰基㊁羧基㊁甲氧基以及双键等，其中羟基主要以酚羟基和醇羟基两种形式存在㊂木质素中各种官能团的含量对木质素结构和化学反应性能有着极大的影响，也相应地影响了木质素的具体利用方式［７－８］㊂传统上对工业木质素的开发利用主要集中在化学改性生产３１林业工程学报第６卷吸附剂㊁表面活性剂或粘合剂等方面［９－１０］㊂鉴于木质素天然㊁无毒以及其独特的芳环结构特性，越来越多的研究表明木质素及其衍生物具有良好的化工及医药应用前景［１１］㊂例如，由于木质素的天然㊁无毒特性，木质素降解物对人体和动物基本上无毒，可广泛用于食品工业，以减少消化道疾病的发生；某些木质素类低聚物可能还具有抗癌㊁抗肿瘤以及抗真菌等功效［１２－１４］；还有研究者报道了木质素及其衍生物具有抑制ＨＩＶ活性㊁抗真菌功效等［１５－１７］㊂由此可见，木质素的利用范围与利用价值有待于进一步拓展与提升，从而更好地发挥木质素自身的结构性能优势㊂从木质素结构与官能团种类上说，木质素中的芳基㊁酚羟基㊁酮基以及羧基等官能团，加之分子内氢键和共轭作用，这些结构特性赋予了木质素良好的抗紫外辐射性能㊂研究证明，木质素不仅具有优异的全波段紫外线防护作用，且细胞安全性好，可以应用在抗紫外辐射高分子材料㊁改性涂料以及防晒霜中等［１８－２１］㊂作为一种天然的紫外线防护剂，木质素及其衍生物抗紫外辐射功能的开发与利用具有重要的价值㊂２㊀木质素抗紫外辐射性能在改性材料中的应用㊀㊀日常生活中，各种材料㊁用品在光和热，尤其是紫外线的作用下容易发生老化㊁降解㊁变黄，既影响产品外观也影响使用性能㊂为解决这一问题，产品中通常添加有机型或无机型抗紫外线添加剂以及稳定剂［２２］㊂木质素能够有效地吸收紫外线，其作为紫外线防护剂在各个领域尤其是新型复合材料的研究和应用日益增加㊂越来越多的研究表明，利用木质素制备木质素基抗紫外辐射材料具有一定的优势［２３－２５］㊂一定条件下，木质素可以与原抗紫外辐射成分发生协同作用，提高材料的抗紫外辐射性能㊂木质素天然㊁绿色，具有无毒无害㊁抗氧化性㊁抗菌性㊁可生物降解等优点，与其他改性材料相比，木质素在提高抗紫外性能的同时也能够赋予一些新的特性㊂Ｎａｎｂｕ等［２６］采用木质素⁃碳水化合物复合物进行抗紫外线辐射性能研究，发现这类物质在发挥抗紫外辐射作用的同时也提高了维生素Ｃ的抗紫外辐射能力，证明了木质素不仅自身具有抗紫外辐射的作用，而且能够与其他的抗紫外辐射材料产生协同作用，提高材料整体的抗紫外辐射能力㊂Ｙｅａｒｌａ等［２７］采用不同来源的木质素，制备具有不同尺寸的木质素颗粒并进行紫外线吸收性能测试㊂研究结果显示，具有纳米粒径的木质素能够更好地屏蔽紫外线，说明木质素尺寸大小对其抗紫外辐射性能发挥具有一定的影响㊂Ｍｅｈｔａ等［２８］通过离子液体合成的方法制备出一种木质素基凝胶材料，研究发现该材料具有抗菌性㊁柔韧性和可生物降解等特点，是一种环境友好的紫外线吸收材料㊂木质素的抗紫外辐射性能，在改性有机涂料领域也有一定的应用研究㊂有机高分子材料使用过程中，长时间的紫外线照射会导致材料的老化㊂研究发现，将木质素作为抗紫外老化的抑制添加剂，加入低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）㊁高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）或聚丙烯（ＰＰ）材料中，仅掺入２％ ３％（质量分数）就能有效提高它们的紫外耐候性能［２９］㊂以粉煤灰为填料，将改性后的木质素加入沥青涂盖料中，不仅提高了该材料的耐紫外老化性能，还增强了该涂盖料的物理性能及耐热氧老化性能［３０］㊂Ｗａｎｇ等［３１］以碱木质素为原料通过改性制备出一种木质素／氧化锌杂化纳米复合颗粒，并将该纳米复合颗粒物理共混掺杂到水性聚氨酯中，其表现出了良好的相容性和分散性㊂经过改性的水性聚氨酯表现出了较高的紫外吸收性能，增加了可见光透射率，同时复合薄膜的力学性能也得到大幅度提高㊂这种功能化改性的复合薄膜在室外涂层材料领域具有良好的应用前景㊂Ｑｉａｎ等［３２］使用碱木质素通过自组装技术制备了一种表面疏水且极性较低的木质素反相胶体球，并将其掺杂到高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）中㊂掺杂过程中，木质素反相胶体球表现出了良好的相容性和分散性，改性后的ＨＤＰＥ材料紫外反射率大幅降低，同时力学性能也得到了提高㊂Ｚｏｎｇ等［３３］将改性后的木质素进行功能化接枝，改性制成木质素共聚物，并将其用于掺杂改性聚乳酸薄膜，不仅能够增强薄膜的紫外吸收性能，还能提升它的力学性能㊂此外，木质素也可以添加到涂料中进行复合使用㊂研究发现，将从松木中提取的有机溶剂木质素在丙酮／水中自组装成均匀的纳米胶体球，与清漆混合后使清漆获得了更好的抗紫外辐射和抗氧化性能㊂同时，木质素基添加剂显著提高了清漆的硬度和黏合性能［３４］㊂据报道，改性后的木质素也可用于制备高内相乳液，作为油溶性成分的载体提供良好的紫外线防护作用，避免该成分的降解［３５］㊂上述研究表明，木质素作为一种紫外线防护添加剂可与传统的高分子材料混合应用于不同抗紫外材料中，木质素的加入不仅能够增强这些材料的抗紫外辐射能力，而且能够４１㊀第２期岳凤霞，等：木质素抗紫外辐射性能应用研究进展提升材料的力学㊁光学性能，展示了良好的经济适用性㊂木质素自身优异的抗紫外辐射性能，不仅在高分子材料领域具有良好的应用前景和经济价值㊂同时，木质素在日常防晒产品中也展现出了优异的应用潜力㊂研究发现，将少量木质素添加至纯护肤霜或低倍市售防晒霜中，均可以产生明显的抗紫外辐射作用［３６－３７］㊂木质素来源丰富㊁成本低，且绿色㊁安全［１６－１７］，完全符合当前社会对于绿色可持续发展的需求，因此，木质素基防晒产品的开发利用是拓展其抗紫外辐射性能的一种重要途径㊂３㊀木质素抗紫外辐射性能在防晒产品中的应用㊀㊀紫外线最主要的来源是阳光照射㊂阳光中含有紫外线，它具有杀菌㊁促进人体产生维生素Ｄ等作用㊂然而，长时间的紫外线照射不仅会引起用品的老化现象，也会对人的皮肤造成伤害㊂根据波长的不同，紫外线分为３种：超短紫外线ＵＶＣ（１００ ２９０ｎｍ）㊁远紫外线ＵＶＢ（２９０ ３２０ｎｍ）和近紫外线ＵＶＡ（３２０ ４００ｎｍ）㊂其中，ＵＶＣ几乎被大气层完全吸收；而ＵＶＢ波段的紫外线能穿过角质层和表皮，引起皮肤红斑，导致ＤＮＡ损伤；ＵＶＡ波段的紫外线能到达真皮层，是引发黑色素瘤的重要因素［３８］㊂日光曝晒是导致皮肤老化的重要因素之一，强烈的紫外线照射可能引起皮肤癌症㊂因此，各种防晒产品应运而生，防晒霜逐渐成为人们日常生活中一种重要的紫外线防护用品㊂防晒产品之所以有防晒能力，是因为添加了防晒剂，防晒剂能有效地吸收或散射太阳光中ＵＶＢ和ＵＶＡ波段的紫外线㊂目前，防晒剂一般分为化学和物理两大类㊂物理防晒剂以二氧化钛（ＴｉＯ２）㊁氧化锌（ＺｎＯ）等无机物为主㊂物理防晒剂在光照条件下可能会使防晒霜中的一些有机组分发生光降解，降低防晒霜的效果；同时，光降解会产生羟基自由基㊁氧自由基等，对人们的皮肤具有潜在的危害性㊂由于该类防晒剂颗粒较大，与皮肤的亲和性不佳㊁舒适性较差，且该类防晒剂对于大于３７０ｎｍ的ＵＶＡ防护能力欠佳，在实际应用中具有一定的局限性［３６］㊂当前防晒护肤品中的活性成分多以化学防晒剂为主㊂化学防晒剂本身能够吸收紫外线，具有光化学活性或物理活性㊂化学防晒剂一般为有机合成小分子化合物，例如三甲基水杨酸盐㊁２⁃羟基⁃４⁃甲氧苯基⁃苯基酮以及丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷等㊂然而，多数组分也存在着对大于３７０ｎｍ的ＵＶＡ防护能力差的问题㊂以化学防晒剂为主的防晒霜质地比较细腻，总体舒适度较物理防晒霜高㊂但是，化学防晒剂吸收紫外线后会发生光降解作用，导致其吸收紫外线的能力降低，长时间防晒效果不好；同时，这类防晒成分容易渗入角质层，引发皮肤敏感和刺激，长期使用易对皮肤造成危害［３９］㊂目前，已有相关动物实验研究表明，这类有机物对生物体健康存在着潜在的威胁［４０－４１］㊂另外，当防晒霜中的有机合成小分子化合物排入环境中，有可能会在生物体内积累，进而对生物㊁环境安全造成一定的影响㊂随着人们生活水平不断提高，人们对健康问题也愈发重视㊂防晒霜作为人们日常使用的护肤产品之一，在满足防晒需求的同时，防晒霜的安全性也引起了人们越来越多的关注［４２］㊂从健康的角度考虑，绿色㊁安全成了新型防晒霜的重要指标，使用新型㊁绿色材料作为防晒剂进行防晒产品的开发，成为当前防晒产品研究中的热点［４３－４５］㊂近年来，天然提取物作为防晒剂的开发利用也引起了研究人员的关注，例如初榨绿咖啡油㊁番木瓜以及蜡菊提取物等均被证实具有抗紫外辐射功能［４６－４９］㊂然而，无论是人工合成还是天然提取的小分子化学防晒剂，都存在着对大于３７０ｎｍ的紫外线防护力不足问题，只有少数成分可以对抗这个波长的紫外线㊂加之高昂的提取成本，限制了天然提取物作为化学防晒剂的商业化推广㊂相比较而言，木质素作为一种天然的大分子广谱紫外线防护剂，来源于植物，产量大㊁易获取，在日常防晒用品中具有较好的应用前景；因此，加快木质素抗紫外辐射性能在防晒产品中的开发利用，显得尤为重要㊂３．１　木质素基防晒霜研究现状木质素作为植物细胞壁的主要组分之一，其质量分数占植物体的２０％ ３０％，储量丰富，易获取㊂从结构上考虑，除大量的芳基之外，木质素同时含有酚羟基㊁酮基以及羧基等多种官能团，加之分子内氢键和共轭效应，使得木质素可以对全波段紫外线起到防护作用㊂此外，木质素具有天然㊁无毒㊁可生物降解等优点㊂研究证明，木质素还具有很好的抗氧化性能，且木质素及其相关产品细胞安全性好［１６，５０］；因此，将木质素作为防晒剂进行绿色㊁安全的新型防晒霜的开发，是提升木质素利用价值的重要途径之一㊂近年，以木质素作为防晒剂进行防晒产品的研究开发不断涌现［５１－５３］㊂其中，华南理工大学邱学青团队对木质素基防晒剂的研究最为突出㊂Ｑｉａｎ５１林业工程学报第６卷等［３６］将碱木质素作为防晒剂添加至不同的护肤品中，对其防晒性能进行研究㊂研究发现，添加１０％（质量分数，下同）的碱木质素至纯护肤霜（ＮＩＶＥＡ保湿霜）中，护肤霜的防晒系数（ｓｕｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ，ＳＰＦ）由１增加至５．７㊂而当添加碱木质素至低倍防晒霜中，发现其防晒指数得到了大幅度提升㊂例如，添加２％碱木质素至ＬＩＦＥＳＰＦ１５防晒霜后，ＬＩＦＥＳＰＦ１５防晒霜的ＳＰＦ值由初始的１８．２２提升至３５．３２；而当碱木质素的添加量增加至１０％时，ＬＩＦＥＳＰＦ１５防晒霜的ＳＰＦ值增加至８９．５８，增幅惊人㊂特别值得指出的是，与所用ＳＰＦ１５防晒霜相比，碱木质素基防晒霜在３８５ ４００ｎｍ波段展示了较好紫外线吸收作用㊂与此同时，碱木质素的加入延长了原防晒霜的防护时间㊂对于如此显著的增效现象，作者推测木质素自身的抗氧化能力是一个重要因素㊂此外，Ｋａｉ等［５２］采用甲基丙烯酸聚乙二醇酯（ＰＥＧＭＡ）对工业木质素进行接枝改性，加入１０％的木质素⁃ＰＥＧＭＡ共聚物可以将市售防晒霜的ＳＰＦ从１５增加至３８，且对ＵＶＡ波段吸收显著增强，改性后的木质素⁃ＰＥＧＭＡ共聚物同时保留了较好的抗氧化性能㊂在木质素作为防晒剂的研究中，无论是将木质素添加至纯护肤霜中还是化学防晒霜中，不同来源的木质素都展现出了一定的抗紫外辐射效果㊂尤其是对于ＳＰＦ１５的化学防晒霜，随着木质素的加入都表现出了显著的增效作用㊂结果表明，木质素与低倍防晒霜混合后其抗紫外辐射性能不仅仅是两者的简单相加，木质素可能与防晒霜中的一些抗紫外或抗氧化活性物质产生了协同作用，从而大幅度增强了其防晒性能㊂尽管加入不同来源的木质素后，木质素基防晒霜表现出的防晒性能并不相同，但上述研究证实了木质素在防晒霜领域具有很好的开发利用前景㊂３．２　木质素基防晒霜作用机制关于木质素在防晒应用中的作用机理，Ｑｉａｎ等［３７］使用有机溶剂木质素㊁酶解木质素等不同来源的木质素与ＮＩＶＥＡ保湿霜混合，并对其抗紫外辐射性能进行检测㊂研究发现，虽然用不同来源的木质素所制备的防晒霜样品防晒性能有所差异，但都表现出了一定的防晒效果，其中有机溶剂木质素基防晒霜的防晒效果最优，即添加１０％的有机溶剂木质素至保湿霜中，制备得到的防晒霜ＳＰＦ值为８．６６㊂进而，将１０％的有机溶剂木质素与ＬＩＦＥＳＰＦ１５市售防晒霜混合制备得到有机溶剂木质素基防晒霜，该防晒霜ＳＰＦ值可以提升至９１．６１㊂作者借助于１３ＣＮＭＲ等手段，对不同来源的木质素结构进行了解析，初步探讨了木质素结构对其防晒性能的影响，提出木质素加入防晒霜后，其抗紫外辐射性能的发挥与甲基㊁甲氧基含量有关，由于甲氧基是重要的给电子基团，在与其他组分形成更大的共轭体系中起着重要的作用㊂近期，Ｌｅｅ等［５４］采用南荻和赤松磨木木质素（ＭＷＬ）作为防晒剂进行研究，分别添加１０％的南荻ＭＷＬ和赤松ＭＷＬ至纯保湿霜中（初始ＳＰＦ为１．１），添加南荻ＭＷＬ后制得防晒霜的ＳＰＦ为７．３，而添加赤松ＭＷＬ后所得ＳＰＦ仅为２．６㊂结果表明，同样条件下添加南荻ＭＷＬ的样品的防晒性能明显优于添加赤松ＭＷＬ㊂南荻属禾本科，赤松为针叶木，由于来源不同，两种ＭＷＬ结构差别较大㊂这一研究结果侧面证实了木质素的结构和木质素基防晒霜的防晒效果存在着联系㊂市售低倍防晒霜加入木质素后其ＳＰＦ大幅增加，其可能的原因有两种：１）木质素本身就具有较好的抗紫外辐射性能，如木质素中的芳香环㊁共轭双键等结构㊂这些结构的存在使得木质素具有一定的紫外线吸收功能，木质素与原防晒霜中防晒剂的抗紫外辐射性能叠加，从而增强了其抗紫外辐射能力㊂２）木质素中的某些基团与防晒霜中的其他活性组分产生协同效应㊂防晒产品中常含有阿伏苯宗和桂皮酸钠作为化学防晒活性组分，而木质素中含有酚羟基，经紫外线照射形成醌类结构［５５］，再与市售防晒霜中的化学防晒组分结合形成更大的共轭结构，从而大幅提高了防晒霜的防晒性能［３７］㊂木质素经过紫外线照射后，其结构可能会发生一定的变化㊂Ｗａｎｇ等［５６］将黑液碱木质素溶于四氢呋喃并进行紫外线照射，研究发现，照射一段时间后的木质素分子中的羰基组分明显增多，且酚羟基和甲氧基的含量减少，经紫外照射后的木质素对紫外线吸收能力明显增强㊂究其原因，可能是由于苯环上链接的羟基㊁甲氧基经紫外线照射后形成羰基，共轭效应增强（图２）㊂之后，随着紫外线照射时间的增加，木质素的颜色明显变浅，且其紫外线吸收能力又下降㊂据推测，可能是由于长时间紫外线照射，木质素中的羰基官能团形成了羧基，苯环结构受到破坏，共轭效应减弱㊂木质素混入低倍防晒霜中所制得的木质素基防晒霜经紫外线照射后其ＳＰＦ值不降反升，且延长了普通防晒霜的有效时间，这是因为防晒霜中木质素结构可能也发生了类似变化㊂由于防晒霜主要在白天有阳光照射时起作用，一般照射时间不会过长㊂因此，木质素的这一特性，有利于改善防晒产品中防护时效㊂６１㊀第２期岳凤霞，等：木质素抗紫外辐射性能应用研究进展图２㊀碱木质素在紫外线照射下可能的结构变化（Ｒ ＯＣＨ３或Ｈ）［５６］Ｆｉｇ．２㊀ＰｏｓｓｉｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｎｇｅｓｏｆａｌｋａｌｉｌｉｇｎｉｎｕｎｄｅｒＵＶｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ（Ｒ ＯＣＨ３ｏｒＨ）在木质素基防晒霜中，木质素尺寸对其抗紫外辐射性能也有一定的影响［５７］㊂例如，将质量分数５％不同颗粒大小的酶解木质素（５０，２１０ｎｍ以及大于１０００ｎｍ）分别与ＮＩＶＥＡ保湿霜混合，其ＳＰＦ值分别为６．７９，５．７８和４．９７㊂同时，将不同颗粒的木质素与低倍防晒霜混合后，其防晒指数提升程度不一㊂随着木质素颗粒的减小，木质素基防晒霜的防晒指数提升幅度升高，这可能是由于具有纳米尺寸的木质素颗粒能够更均匀地分布在体系中，增加了木质素与紫外线的接触面积㊂近期，笔者采用木质素模型物对木质素的抗紫外辐射性能进行研究㊂研究发现，在防晒霜中添加不同结构的木质素模型物制备得到防晒霜样品的抗紫外辐射效果提升幅度不同，进一步证明了木质素的结构对其抗紫外辐射性能具有较大的影响㊂综上所述，木质素与润肤霜或低倍防晒产品混合后，均展现出了良好的抗紫外辐射性能㊂然而，目前对木质素基防晒霜的研究仍处于初级阶段，加之木质素结构复杂，官能团不一，其在防晒应用中的具体抗紫外辐射作用机制并不明确，有待于进一步深入研究㊂３．３㊀木质素抗氧化性能对其抗紫外辐射能力影响木质素能够有效地清除自由基，被认为是天然的抗氧化剂，绿色安全［５８－６０］㊂在木质素的各种官能团中，游离酚羟基对木质素的抗氧化活性至关重要㊂此外，木质素中甲氧基的存在，也被认为有助于其抗氧化性能的发挥［６０］㊂在木质素基防晒霜的研究中，发现木质素加入防晒霜中可减少防晒霜中自由基的产生㊂ＴｉＯ２作为一种常见的物理防晒剂，在光照条件下可能会发生光降解产生羟基自由基㊁氧自由基等，不仅会降低防晒霜的效果，而且对使用者存在潜在危险㊂为了抑制防晒霜中ＴｉＯ２光解作用，有研究提出加入Ｚｎ㊁Ａｌ２Ｏ３㊁ＳｉＯ２等无机材料［６１－６３］㊂但无机金属材料的加入，影响了防晒霜的舒适性㊂在ＴｉＯ２防晒霜中加入化学合成抗氧化剂，也可对其光解作用起到一定的抑制作用㊂但是，合成得到的抗氧剂存在着成本高㊁安全性不明等问题㊂木质素能够有效降低ＴｉＯ２的光催化能力，在防晒霜等化妆品领域具有很好的应用潜力㊂Ｍｏｒｓｅｌｌａ等［６４］以碱木质素作为研究对象，研究了其对ＴｉＯ２的光催化降解作用的抑制性能㊂研究中，碱木质素（ＡＬ）与ＴｉＯ２通过液相自组装的方法制备出ＡＬ⁃ＴｉＯ２颗粒，将ＴｉＯ２纳米颗粒㊁ＡＬ⁃ＴｉＯ２颗粒以及ＴｉＯ２⁃ＡＬ混合物分别加入２⁃丙醇溶液中进行光催化反应㊂２⁃丙醇对光敏感，在光催化条件下会氧化成为丙酮㊂３组实验分别经３１０ｎｍ紫外线照射４８ｈ后发现：１）加入ＴｉＯ２纳米颗粒的实验组２⁃丙醇完全消失，这说明ＴｉＯ２具有很强的光催化氧化作用；２）加入ＡＬ⁃ＴｉＯ２颗粒的实验组只有少量的２⁃丙醇参与反应，对比实验证明了ＡＬ⁃ＴｉＯ２中ＴｉＯ２的光催化氧化作用明显受到抑制；３）加入ＴｉＯ２⁃ＡＬ简单混合物的实验组也有大量的２⁃丙醇残留，这一结果证实了碱木质素能够有效抑制ＴｉＯ２的光催化降解作用㊂此外，研究过程中也对ＡＬ⁃ＴｉＯ２颗粒和ＴｉＯ２纳米颗粒的抗紫外辐射性能做了测试，其结果显示两者之间没有明显区别，证明木质素的加入不会对ＴｉＯ２抗紫外辐射作用产生影响㊂进而，Ｍｏｒｓｅｌｌａ等［６４］分别采用硫酸盐木质素㊁碱木质素㊁木质素磺酸钠等不同来源的木质素与ＴｉＯ２结合制备得到相应的纳米颗粒，并以２⁃丙醇作为反应底物进行了对比研究㊂研究发现，不同来源的木质素对ＴｉＯ２光催化作用的抑制效果有所区别，但不同的木质素都可以对ＴｉＯ２的光催化作用进行有效抑制㊂随着研究的进一步深入，研究人员发现木质素的酚羟基对其抑制ＴｉＯ２光催化作用起着重要的作用，通过对比几种不同来源的木质素发现，酚羟基含量高的木质素能够更为有效地抑制光催化作用［６５］㊂Ｌｉ等［６６］通过自组装制备了木质素季铵盐⁃ＴｉＯ２微球，对木质素季铵盐抑制光催化降解的作用进行研究㊂研究发现，木质素季铵盐在降低ＴｉＯ２的光催化作用的同时，也能够大幅度地提升原防晒霜的抗紫外辐射性能（图３）㊂与其他有机㊁无机材料相比，利用木质素及其衍生物抑制防晒霜中自由基的产生具有明显的优势㊂在木质素基防晒霜研究中，将木质素加入低倍防晒霜中能够延长防晒霜的有效防护时间，据推测其主要原因在于木质素能够有效地抑制或清除原有防晒剂产生的自由基㊂此外，研究人员还发现木质素具有与部分商业用抗７１。

造纸黑液木质素及其综合利用造纸工业是现代社会中不可或缺的重要产业之一，然而，其在生产过程中产生的造纸黑液却一直被视为废弃物，对其处理和利用也面临着诸多难题。

然而，随着科技的不断发展，人们逐渐发现了造纸黑液中蕴含的一种宝贵资源——木质素。

本文将详细探讨造纸黑液木质素的来源、分类、性质，以及如何实现对其综合利用。

木质素是一种天然高分子化合物，主要来源于植物细胞壁，具有优良的化学和物理性能。

在造纸工业中，木质素主要来源于木材纤维和半纤维素等原料。

造纸黑液中的木质素是在生产过程中未被完全分离出的残留物，主要分为硫酸盐木质素和碱木质素两大类。

造纸黑液木质素是一种具有多重特性的复杂有机化合物。

它具有较高的碳含量和氧含量，这为后续的化学反应提供了良好的条件。

它含有多种官能团，如羟基、甲氧基和羧基等，这些官能团可以参与多种化学反应。

木质素还具有较好的稳定性，这使得其在高温和酸碱环境下仍能保持稳定。

随着科技的不断进步，对造纸黑液木质素的利用已经不再局限于传统的造纸工业。

目前，木质素已经在化工、医药、食品等领域展现出广泛的应用前景。

例如，通过化学改性，木质素可以用于制备高性能材料、燃料和润滑油等；在医药领域，木质素可以用于制备抗肿瘤药物和抗炎药物等；在食品领域，木质素可以作为天然食品添加剂，具有抗氧化、抗菌等作用。

要实现造纸黑液木质素的综合利用，需要不断地推动技术创新和产业升级。

应加强木质素分离和提取技术的研发，提高木质素的纯度和产量。

应探索新的木质素改性和应用技术，以拓展其应用领域。

应推动产业联合，促进造纸工业与其它相关行业的合作，实现资源共享和优势互补。

造纸黑液木质素是一种宝贵的资源，具有多重特性和广泛的应用前景。

通过对其深入研究和综合利用，不仅可以减少环境污染，提高资源利用率，还可以推动相关产业的发展，促进经济和社会的可持续发展。

因此，我们应该高度重视木质素的研究和开发，不断推动技术创新和产业升级，以实现木质素的最大价值。

木质素资源化利用技术研究随着人类经济的发展和人口的增长，自然资源的消耗也不断加剧。

木材作为一种常见的建筑和家居装修材料，在全球范围内的需求量也在不断增加。

然而，木材的过度消耗不仅在生态环境上造成负担，同时也让木材资源变得日益稀缺。

因此，利用木质素以及树枝等其他木材废弃物的资源化利用技术，对于实现可持续发展至关重要。

首先，木质素作为一种主要成分存在于木材细胞壁中，是一种具有高降解性的多酚类化合物。

同时，木质素也是天然植物中最常见的化合物之一，其数量占据了植物细胞壁碳水化合物的一半以上。

在过去，废弃的木材端块、锯末等木材废弃材料常常被焚烧或者埋入土中，造成环境污染，资源浪费。

而今，充分利用木材废弃物的资源化利用技术，可以将废弃木材转化为有机肥料或者生物质能源，实现循环利用。

其次，木质素在制造高附加值产品方面也具有广阔的应用前景。

例如，木质素可以被用于生产颜料、化妆品、纺织品等物资，同时还可以作为高分子材料的原料。

这些产物不仅在需求量上广泛，而且在经济意义上也具有很高的价值。

通过提取、改性木质素的方法，废弃的木材端块、锯末等木材废弃材料可以得到充分利用，为社会创造更多的附加值。

然而，在利用木质素资源化的过程中，也存在着一系列的技术难题。

例如，木质素提取的过程容易造成环境污染，同时还需要高昂的成本。

尽管已经有了很多抗性真菌、细菌在木质素的降解中发挥了重要作用，但是木质素的降解机制和降解细菌等还有待于进一步研究。

目前，还没有一种根本性的方法能够使木质素在大规模上得到高效地利用。

因此，研究者们需要进一步探索木质素资源化利用的方向与技术，推进木质素产业的可持续发展。

在研究木质素资源利用技术的同时，也需要加强环保和可持续发展的理念。

利用木材废弃物转化为生物质肥料或者生物质燃料能源，虽然可以实现废弃物的再利用，但同时也要考虑其对生态环境的影响。

如何实现环境友好型的利用方式，为我们关注的重点。

可以尝试利用生物质技术、微生物技术、化学反应等手段，以提高木质素资源的降解效率，同时又不破坏生态环境平衡。