木质素是一种复杂的化学异质聚合物,可形成木质纤维素生物和化学水解的物理屏障,使木质纤维素生物质难以降解。木质素分解微生物通过产生细胞外酶在木质素降解中起着至关重要的作用。木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶是在木质素降解中发挥作用的酶。已从土壤、厨余垃圾、落叶和牛粪中分离出 41 种细菌分离株。然而,这些分离株的木质素分解活性尚未被发现。本研究旨在根据木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性确定从土壤、落叶、厨余垃圾和牛粪中分离出的细菌的木质素分解能力。研究分几个阶段进行:分离株再培养,基于亚甲蓝染料降解的木质素过氧化物酶活性定性和定量测试,以及基于酚红染料降解的锰过氧化物酶活性定性和定量测试。共有 4 株来自土壤的细菌分离物(Tn9、Tn14、Tn16 和 Tn17)和 2 株来自牛粪的细菌分离物(KS2 和 KS5)表现出定性和定量的木质素过氧化物酶活性。4 株来自土壤的分离物(Tn2、Tn6、Tn14 和 Tn16)、1 株来自厨余的分离物(SD1)和 1 株来自牛粪的分离物(KS5)也表现出锰过氧化物酶活性,定性和定量均如此。表现出木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性的 9 株细菌分离物具有作为木质素降解生物制剂的潜力。关键词:细菌、木质素分解、过氧化物酶
摘要 具有木质素解聚、分解代谢或两者兼有能力的新型细菌分离物可能与木质纤维素生物燃料应用有关。在本研究中,我们旨在识别能够解决微生物介导的生物技术所面临的经济挑战(例如需要曝气和混合)的厌氧细菌。利用从温带森林土壤中接种并在缺氧条件下以有机溶剂木质素作为唯一碳源进行富集的菌体,我们成功分离出一种新型细菌,命名为 159R。根据 16S rRNA 基因,该分离物属于 Bruguierivoracaceae 科的 Sodalis 属。全基因组测序显示基因组大小为 6.38 Mbp,GC 含量为 55 mol%。为了确定 159R 的系统发育位置,使用 (i) 其最亲属的 16S rRNA 基因、(ii) 100 个基因的多位点序列分析 (MLSA)、(iii) 49 个直系同源群 (COG) 结构域簇和 (iv) 400 个保守蛋白质重建了它的系统发育。分离株 159R 与枯木相关的 Sodalis 行会密切相关,而与采采蝇和其他昆虫内共生体行会关系较弱。估计的基于基因组序列的数字 DNA-DNA 杂交 (dDDH)、基因组保守蛋白质百分比 (POCP) 以及 159R 与 Sodalis 进化枝物种之间的比对分析进一步支持分离株 159R 属于 Sodalis 属的一部分和 Sodalis ligni 的一个菌株。我们建议将之命名为 Sodalis ligni str。 159R (=DSM 110549 = ATCC TSD-177)。
在这项研究中,使用反应上清液,将蒸汽爆炸用作木质素提取的主要方法。以这种方式,稻草中存在的木质素也可用于生产多元醇,这是合成一种类型的粘合剂(例如聚氨酯)的主要试剂之一,因此是稻草完全重估的稻草(Hernández-Ramos等人,2021年)。同时,我们的研究研究了木质素的纯化。木质素受到分馏的纯化技术,根据所应用条件的不同程度的纯度。这些纯化的木质素分数的特征是评估其对工业的适用性
木质素是地球上第二大的生物聚合物,有可能成为石油衍生材料的替代品。它由于其芳香结构以及众多酚类,酮和分子内氢键的存在而表现出出色的UV吸收能力。由于其复杂的性质,重要的是要研究其性质,这是朝着木质素重价的非常重要的一步。揭示其结构复杂性可以更好地研究其对最终木质素材料特性的影响。在我们的研究中,我们使用了两种不同的牛皮纸木质素:商业分析牛皮纸木质素(AL)和工业木质木质木质蛋白(AL)和基于二甲烷二甲酸(二硫酸酯)的BPA(Bisphenol a) - 无聚合物涂料的BPA(Bisphenol A)中的UV-PROTECT添加剂。KL和Al的最大添加为2 wt%。详细介绍了两个木质素样品(组成分析,灰分含量,摩尔质量和多分散性,表面形态,热性质以及羟基含量的定量测量)。我们提出了木质素对涂料的质地和热性能的影响。最后,我们研究了木质素作为通过UV-VIS电子吸收光谱的增值UV保护成分的应用。kl纯度较高,脂肪族OH的数量较高,在聚合物基质中比Al木质素具有更好的分散体,而Al木质素在聚合物基质中具有更大的凝聚。更好的色散导致在KL制成的涂层中产生更光滑的表面。最后,证明了KL添加剂对涂料材料的光保护性能的显着和显着影响。这些结果表明,可用的工业木质素对可持续和增值产品的价值有潜在的应用和机会。
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可再生和低成本材料的一种杰出来源是植物,已知并用作能源(通过燃烧)已有数千年的历史。最近发现,可以将含有氧化还原活性喹酮基团的植物衍生的材料用于电能储能。[4]最成功的例子之一是使用氧化还原活性喹酮和氢喹酮基团用于电荷存储设备中的木质素。[4C,5]然而,将木质素材料用于电力储存时,一个具有挑战性的方面是木质素的电绝缘性质。因此,需要使用导电材料才能访问大部分中的氧化还原主动奎因酮基团。在第一代木质素电极中完成了电子导体和木质素的亲密混合,[5a]在那里,在黑液的可溶性木质磺酸盐(LS)的情况下,将吡咯是聚合物的聚合物到多吡咯。ls是一种从纸和纸浆厂加工而得出的水溶性木质素。其他电子聚体也用于制备具有木质素作为电活性元件的杂种材料,包括电化学和化学方法。[5b]由于电子聚合物的不稳定性以及这些成本,这种组合没有提供长期且可扩展的低成本替代方案,用于充电存储。黑酒是纸张和纸浆加工的废品,是木制纤维素提取过程的结果,因此以低成本提供。[6]黑酒主要燃烧以产生加热,并用于恢复造纸厂的工艺化学品。然而,缺点是碱性/酸溶液和有机溶剂的常见用途,以便从木浆中提取和分离纤维素,从而使隔离工艺能量能量需求和环境危险。木质素的废物主要用作表面活性剂和分散剂,以及香草蛋白的来源。纸
摘要:对实现更可持续制造和循环经济模型的高性能生物材料的需求正在显着增长。卡夫木质素(KL)是一种丰富且功能高的芳香/酚类生物聚合物,是纸浆和造纸工业的主要侧产品,以及最近的第二代生物填充物。在这项研究中,将KL纳入了基于双苯酚A(DGEBA)的二甘油乙醚(DGEBA)和胺固化剂(Jeffamine D-230)的玻璃状环氧系统中,该系统被用作固化剂的部分替换和DGEBA前固化剂和DGEBA前添加剂或反应性添加剂。A 由原始的(未修饰)KL替换为14 wt。%,而与Neat Epoxy Polymer相比,高达30 wt的KL-氧基复合材料具有相似的热力学特性,并且具有相似的热力学特性,并且具有相似的热力学特性,并且具有显着增强的抗氧化特性。 此外,还研究了KL粒径的效果。 球铣削的牛皮木蛋白(BMKL,10 µm)和纳米林蛋白(NLH,220 nm)在球铣削和超声化后获得,并在同一环氧系统中作为添加剂进行了研究。 显着改善的分散体和热机械特性,主要用纳米林蛋白获得,这些纳米林蛋白表现出完全透明的木质素 - 环氧复合材料,张力强度较高,储存模量和玻璃转变温度,即使在30wt。%的载荷下也是如此。 最后,KL木质素是糖基化(GKL)并用作基于生物的环氧前聚合物,可达到高达38 wt的基于化石的DGEBA的38 wwt。%替代。 GKL复合材料表现出改善的热机械性能和透明度。由原始的(未修饰)KL替换为14 wt。%,而与Neat Epoxy Polymer相比,高达30 wt的KL-氧基复合材料具有相似的热力学特性,并且具有相似的热力学特性,并且具有相似的热力学特性,并且具有显着增强的抗氧化特性。此外,还研究了KL粒径的效果。球铣削的牛皮木蛋白(BMKL,10 µm)和纳米林蛋白(NLH,220 nm)在球铣削和超声化后获得,并在同一环氧系统中作为添加剂进行了研究。显着改善的分散体和热机械特性,主要用纳米林蛋白获得,这些纳米林蛋白表现出完全透明的木质素 - 环氧复合材料,张力强度较高,储存模量和玻璃转变温度,即使在30wt。%的载荷下也是如此。最后,KL木质素是糖基化(GKL)并用作基于生物的环氧前聚合物,可达到高达38 wt的基于化石的DGEBA的38 wwt。%替代。GKL复合材料表现出改善的热机械性能和透明度。使用NMR,TGA,GPC和DLS技术对所有木质素进行了广泛的表征,以相关并证明环氧聚合物表征的结果。
利用 HSQC-2D(13C-1H)NMR 确定了有机溶剂木质素的结构特征。该技术最近揭示了木质素结构,并已用于分析从生物质中提取的各种木质素的单元间结合单元。1,2,3,4,5 它还可以指示木质素分支上剩余的非水解碳水化合物的量。有机溶剂木质素 (OSL) 显示出通常在硬木木质素中观察到的单元间,如图 S1 和 S2 所示。此外,即使在较低的轮廓水平下也观察到不了清晰的烃峰,从而评估有机溶剂产品的碳水化合物含量保持在检测水平以下。 2D HSQC NMR 谱(左)(δC/δH 20-100/2.0-5.4)的侧链区域表明,在δC/δH 53.65-57.04/3.53-3.88 处观察到甲氧基(蓝色)浓度较高。1,5 第二个最容易识别的基团(橙色)(δC/δH 59.5- 61.25/3.38-3.75)对应于 A γ 碳原子(见图 S1)。1,4 这表明与酮 -C=O 基团相比,存在大量羟基 -OH。绿色区域 (δC/δH 4.17-4.2 / 71.2-72.12) 和黄色区域 (δC/δH 4.6-4.68/85.2-86.13) 分别对应于 B 单元中的 B γ 和 B α 碳,表明有机溶剂木质素中存在 β-β' 键。在天然硬木木质素中,约 3% 的键是 β-β' 键。对应于 A β 碳的最后一个区域 (δC/δH 4.55/80.65) 非常弱,仅出现在较低的轮廓线水平,尤其是在 1 H 光谱上(图 S1 中未显示)。Zakzeski 等人也证明了有机溶剂木质素中这种低浓度的 β-O-4 键。 4 为了更清楚起见,图 S1 中未显示 DMSO 峰 (δC/δH 30- 47/2.1-3.0)。
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