拉萨最好的白癜风医院 http://m.39.net/pf/a_4781494.html背景介绍
天然纤维素通常不以单一聚合物形式存在,而是在细胞壁中形成被半纤维素缠绕的微细纤维,且外层由木质素包裹。提取纤维素的原料复杂多样,从各种生物质中提取的纤维素并无均一的理化性质。这极大地限制了纤维素的大规模高值化应用。
细菌纤维素(bacterialcellulose,BC)是非常规的纤维素来源,可由木醋杆菌(Acetobacterspp.)、棘阿米巴属(Acanthamoebaspp.)、和无色杆菌(Achromobacterspp)等各种细菌合成。通常,由于细菌的纤维素生物合成途径相同,碳源或培养条件均不会影响BC的化学结构。与植物来源的纤维素相比,BC具有许多特性如高纯度、高结晶度、高聚合度、优异的拉伸强度、更佳的吸水/持水能力,以及较强的生物适应性。因此,BC被认为是高端纤维素功能材料的理想原料。BC在再生医学,组织工程和其他现代生物医学领域具有巨大的价值。此外,也有研究展示出BC在智能纺织品、生物传感器、结构增强材料、3D疏水/超疏水生物材料上的应用潜力。
许多传统类型的碳源(如:葡萄糖、蔗糖、果糖、甘油等)生产BC成本相对较高,一些研究以低成本的碳源也成功实现了BC的生产,如酒厂与饮料厂废弃物,纤维素和淀粉生物质材料的水解产物(玉米芯、玉米秸秆、厨余)。甜高粱这一能源作物具备高生物质产量以及富含糖的茎秆汁液,可以作为BC生产的潜在来源。基于此,四川农业大学沈飞教授课题组提出以甜高粱生产BC的策略,将能源作物甜高粱的传统概念扩展为生产生物基材料的“材料作物”。
图文解读
为了构建甜高粱作为“材料作物”的概念,研究对甜高粱的各个部分(包括茎秆汁液和木质纤维素残渣)进行了BC发酵以测定其产率。同时,利用SEM、XRD、FT-IR,和拉伸试验测定所合成BC的理化特性,以探究其潜在的应用性能。
研究使用辽甜二号甜高粱,高粱收获后对其茎秆汁液、茎秆榨汁残渣、根、叶分类。以PHP溶液(70.2%H3PO4和5.2%H2O2)对木质纤维素部分进行预处理,在40°C下反应2h,固液质量比1:10。通过1.0L去离子水快速稀释PHP溶液以终止预处理。使用纤维素酶CellicCTec2水解富含纤维素的残渣,最终得到的水解产物经过滤后用于发酵培养基的制备。
结果表明,PHP预处理可以有效去除半纤维素和木质素,根、叶、茎的木质素,去除率分别为86.14%、80.55%、94.40%。预处理后根、茎、叶纤维素回收率分别为92.06%、93.36%、.00%,表明预处理期间纤维素仅略有降解,高回收率利于获得更多的酶解葡萄糖。
Fig.1.Responseofthemain