竹材薄壁組織化學(xué)成分分析及降解研究.pdf

1、目前竹材資源在人造板、制漿造紙和竹原纖維等方面應(yīng)用較廣，但對于竹材分級(jí)利用及高值化方面的研究工作較少，限制了竹材資源價(jià)值的綜合利用。本文通過從毛竹中分離出薄壁組織，研究了薄壁組織相關(guān)理化性能，對其化學(xué)成分進(jìn)行了分析和表征。利用半纖維素酶對薄壁組織中主要成分半纖維素進(jìn)行降解研究，優(yōu)化了半纖維素酶降解的工藝條件，并分析了降解產(chǎn)物的主要成分。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)為了探究薄壁組織和維管束纖維相關(guān)化學(xué)成分含量的差異，采用物理

2、機(jī)械和手工分離的方法從毛竹中分離出竹材薄壁組織和維管束，通過相應(yīng)的化學(xué)測定各組分含量，結(jié)果表明:兩者的灰分和木質(zhì)素含量相差不大，分別在1％和20％左右;薄壁組織苯醇抽出物含量為10.7％比維管束中高出2倍以上;半纖維素含量明顯高于維管束，維管束中纖維素含量占46.74％，遠(yuǎn)高于薄壁組織中的28.53％。薄壁組織主要成分為半纖維素，維管束的主要成分為纖維素。
　　(2)為了探究薄壁組織和維管束纖維相關(guān)理化性能的差異，采用SEM、TG

3、、XRD等分析手段對分離出來兩組織的形貌特征、吸濕性、熱穩(wěn)定性及結(jié)晶性等做了相應(yīng)的分析表征。SEM形貌表征發(fā)現(xiàn)薄壁組織為方形胞腔狀，質(zhì)地疏松易碎，維管束呈纖維束狀，相互緊密排列;TG及熱解動(dòng)力學(xué)分析表明維管束熱穩(wěn)定性較好，熱解所需活化能較高;通過XRD分析維管束的相對結(jié)晶度要比薄壁組織高出7.8％。
　　(3)為了研究薄壁組織具體化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)特征，以薄壁組織為原料，從中提取分離出抽提物、木質(zhì)素、半纖維素和纖維素，采用GC-MS、

4、UV、FTIR、GC、XRD等儀器對竹材薄壁組織的相應(yīng)化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)做了相關(guān)分析及表征，GC-MS分析發(fā)現(xiàn)抽提物的主要化學(xué)組分為酯類、酮類和醇類;UV和FTIR表征表明木素中存在較多的愈瘡木基單元和紫丁香基單元;FTIR和GC分析發(fā)現(xiàn)半纖維素主要也是由木糖基以(1→4)β苷鍵聯(lián)接成主鏈的木聚糖，單糖主要是由木糖、葡萄糖和阿拉伯糖組成;通過用粘度法測定薄壁組織和維管束分離出來的纖維素分子量發(fā)現(xiàn)，薄壁組織纖維素粘均分子量要比維管束低4.0×

5、104; XRD結(jié)果表明，維管束纖維素結(jié)晶度要高于薄壁組織，結(jié)晶度的增加可歸因于纖維素分子量的增大。
　　(4)利用半纖維素酶對竹材薄壁組織中主要成分半纖維素進(jìn)行降解，探索了半纖維素酶降解的最佳條件，利用響應(yīng)面的方法對降解工藝進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)通過高效液相色譜技術(shù)對降解產(chǎn)物的成分進(jìn)行了分析。半纖維素酶的降解反應(yīng)在PH=4.8、溫度為55℃時(shí)具有最大酶活力。在酶解單因素的基礎(chǔ)上，經(jīng)響應(yīng)面分析優(yōu)化分析及綜合考慮各因素，半纖維素酶降解的最