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新型工程微生物，可将木质素大量转化成PDC，志在开创生物塑料的新天地！: Bilman 2019-3-16 09:18; 一种新型工程微生物可将木质素转化为 PDC （ 2- 吡喃 -4,6- 二羧酸） —— 一种生物塑料的关键单体。通过一些基因上的调整，一种对碳氢化合物有兴趣的土壤细菌显示出作为一个生物工厂的潜力，将一种可再生但令人沮丧的尚未开发的资源（木质素）转化为一种无处不在的塑料的替代品。像威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员一样，能源部资助的大湖生物能源研究中心希望在燃料和其他化学物质的生产中把木质植物变成石油的替代品，他们一直在研究构成植物细胞壁大部分的纤维纤维素中的糖。威斯康星大学麦迪逊分校博士后研究员 Alex Linz 研究了一种用 N. aromaticivorans （黄色）划线的板块，这种土壤细菌可以将可再生来源 - 植物细胞中的木质素 - 转化为石油基塑料的替代品。摄影： ChelseaMamott ， GLBRC 获取这些糖的大部分工作都涉及去除木质素，一种填充纤维素和细胞壁其他化学成分空隙之间的聚合物。这会留下很多有用的纤维素，但也会留下很多木质素，而这些木质素从未有太大的价值。一个多世纪以来，造纸厂一直在从木材中剥离木质素来造纸，但发现木质素的价值微乎其微，以至于只能在造纸厂的锅炉中燃烧。威斯康星州麦迪逊分校土木与环境工程研究生 Miguel Perez 说： “ 他们说除了钱，你可以从木质素中获得任何东西。 ” 但他们可能不知道 Novosphingobiumaromaticivorans （一种细菌）和他做的工作。 Perez ，土木和环境工程教授 Daniel Noguera 及其同事在 GLBRC 和威斯康星能源研究所发表了绿色化学杂志，采用了一种策略，采用 N. aromaticivorans 将木质素转化为更有价值的商品。 “ 木质素是地球上芳烃化合物中最丰富的来源 - 石油除外 - ”Noguera 说，就像那些用来制造石油化学品和塑料的那些。但是，众所周知，大而复杂的木质素分子难以有效地分解成有用的组成部分。土木与环境工程教授 Daniel Noguera 和 GLBRC 和威斯康星能源研究所（ Wisconsin Energy Institute ）的同事 Perez 在《绿色化学》（ Green Chemistry ）杂志上发表了一篇重要文章，提到一种策略和思路，旨在利用 N. aromaticivorans 将木质素转化为更有价值的商品。 “ 除石油外，木质素是地球上芳烃化合物中最丰富的来源 ”Noguera 说，就像那些用来制造石油化学品和塑料的。但是，众所周知，大而复杂的木质素分子难以有效地分解成有用的组成部分。微观的 N. aromaticivorans 细菌首先从受石油产品污染的土壤中分离出来，当它遇到 GLBRC 科学家时，已经有了一个有益的胃口。他们对微生物的基因调整可以用于可再生塑料行业。图片由 GLBRC 提供进入细菌，这是在石油产品污染后，在富含芳香化合物的土壤中繁殖时首先被分离出来的细菌。在其他微生物挑选的地方， N.aromaticivorans 是木质素中芳烃的生物漏斗。它的独特之处在于它几乎可以将所有不同的木质素消化成较小的芳香烃。佩雷斯说： “ 以前尝试过的其他微生物可能能够消化木质素中的几种芳香剂。 ”“ 当我们遇到这种微生物时，它已经擅长降解各种化合物。这使得这种微生物非常有前途。 ” 在其消化过程中，微生物将这些芳香族化合物转化为 2- 吡喃 -4,6- 二羧酸 - 可称为 PDC 。通过从他们的微生物中去除三个基因，研究人员把中间的 PDC 变成了这一系列的末端。这些工程细菌变成了一个漏斗，不同的木质素碎片进入其中，然后流出 PDC 。日本的生物工程师使用 PDC 制造各种可用于消费品的材料。佩雷斯说： “ 他们发现这种化合物与 PET 聚合物最常见的石油基添加剂基本相同，甚至更好，如塑料瓶和合成纤维，这是世界上最常见的聚合物， ” 它将是一种有吸引力的塑料替代品，在环境中自然分解，并且不会将激素模拟化合物浸入水中，如果只有 PDC 更容易获得。 “ 没有工业流程可以做到这一点，因为现有路线很难制造 PDC ， ”Noguera 说。 “ 但是果我们用纤维素生产生物燃料并生产木质素，我们过去常常燃烧处理掉，而且我们可以有效地将木质素转化为 PDC ，这可能会改变这种化合物的工业用途市场。 ” 目前， N.aromaticivorans 的工程变异可以将至少 59 ％的木质素潜在有用化合物转化为 PDC 。但这项新研究显示出更大的潜力，佩雷斯的目标是进一步操纵微生物的转化。 “ 如果我们能够以足够的速度生产这种产品，并且产量足够，我们可能会创造一个新的产业， ”Noguera 说。威斯康星州校友研究基金会已就此技术提交了专利申请。该研究由能源部（ BER DE-FC02-07ER64494 和 DE-SC0018409 ）和智利国家科学技术研究委员会资助。了解更多木质素信息，可在首页留言报名参与 2019 国际生物基材料技术与应用论坛。 300 多人已报名， 30 余场精彩报告已就绪，有你更精彩！负责人微信; 个人分类: 生物基|3118 次阅读|0 个评论

木质素代谢通路研究方法和例子: QinYY 2017-6-5 10:01; 木质素代谢通路研究方法和例子木质素：作为自然界中含量仅次于纤维素的第二丰富次生代谢物质，对于植物体有重要的生物学功能。迈维代谢建立了木质素途径小分子物质库，应用 LC-MS/MS 准确定性检测木质素途径中间产物，解析木质素功能研究。通路物质：木质素合成途径共有 26种小分子代谢物。物质定性：利用标准品和二级谱准确定性物质定量：基于三重四级杆相对定量检测样本要求：鲜样 3g 以上，干样 1g 以上木质素组成与合成：首先从苯丙氨酸形成肉桂酸及其酰基辅酶 A ，进而从肉桂酰辅酶 A 还原为木质素单体，其中：松柏醇（ Coniferyl alcohol ）聚合为愈创木基木质素（ G ），芥子醇（ Sinapyl alcohol ）聚合为紫丁香基木质素（ S ），香豆醇（ p -Coumaryl alcohol ）聚合为对 - 羟基苯基木质素（ H ）。木质素研究方向： 1.植物生长发育研究：文章例子：芹菜叶发育过程中对木质素生物合成研究 Jia, X. L., Wang, G. L., Xiong, F., Yu, X. R., Xu, Z. S., Wang, F., Xiong, A. S. (2015). De novo assembly, transcriptome characterization, lignin accumulation, and anatomic characteristics: novel insights into lignin biosynthesis during celery leaf development. Scientific reports , 5 , 8259. 图片来自文章 2.植物抗倒伏研究；文章例子：小麦抗倒伏研究 Zheng, M., Chen, J., Shi, Y., Li, Y., Yin, Y., Yang, D., ... Ni, J. (2017). Manipulation of lignin metabolism by plant densities and its relationship with lodging resistance in wheat. Scientific Reports , 7. 3.植物抗病抗虫研究；文章例子：木质素在棉花抗性中的作用 Xu, L., Zhu, L., Tu, L., Liu, L., Yuan, D., Jin, L., Zhang, X. (2011). Lignin metabolism has a central role in the resistance of cotton to the wilt fungus Verticillium dahliae as revealed by RNA Seq dependent transcriptional analysis and histochemistry. Journal of experimental botany , 62 (15), 5607-5621. 4.木质素降解研究；文章例子：木质素降解研究 Mathews, S. L., Grunden, A. M., Pawlak, J. (2016). Degradation of lignocellulose and lignin by Paenibacillus glucanolyticus. International Biodeterioration Biodegradation , 110 , 79-86. 5.木质素转录调控研究文章例子： Zhao, Q., Dixon, R. A. (2011). Transcriptional networks for lignin biosynthesis: more complex than we thought?. T rends in plant science , 16 (4), 227-233. 欢迎交流：QQ： 896374469; 7686 次阅读|0 个评论

增加粗粮纤维，防癌抗癌: 热度 24 何裕民 2015-3-31 15:27; 膳食纤维存在于蔬菜、水果、谷物等植物类食物中，主要分成不溶性纤维（如木质素、纤维素、半纤维素等）和可溶性纤维（包括果胶、树胶和胶浆等），它们都对肠黏膜有一定的保护作用。精细饮食，废物久滞肠道随着生活水平的提高，人们越来越喜欢精细饮食，但加工过程常常导致纤维素丢失，从而摄入过少。人体虽不能消化吸收纤维素，但纤维素会缩短食物残渣在肠道内停留的时间，促进废物及致癌物的及时排出，减少肠癌发生的概率。有研究显示：食物通过大肠的时间，与大肠癌的发病率息息相关。当膳食分别以肉食为主和以高纤维食物为主时，它通过整个消化道的时间前者大约是后者的4～5倍，这就导致了废物在肠道的长久壅滞，加重了肠道负担，更易于诱发癌变。膳食纤维摄入多，肠癌发病率低至于膳食纤维抵制肠癌发生的研究，已有大量的实验结果和流行病学调查结论来证实。英国医学研究委员会的专家通过对比欧洲l0个国家519978人的饮食习惯和肠癌的发病率后，发现膳食纤维的摄入量和肠癌的发病呈负相关，且膳食纤维对左半结肠的保护作用最大，而对直肠保护作用较小；但和膳食纤维的来源无关。欧洲一研究机构收集了51.9万人的膳食资料，分析他们摄取纤维素的状态与罹患直肠癌关系的数据，按照摄入量多少排序。发现其中摄取膳食纤维最多的前20%该人群，每天膳食纤维摄入量平均约34克；而摄取最少的后20%这人群，每天摄入量约只有13克左右。结果是：摄取膳食纤维最多的人群罹患直肠癌的几率比最少的人群低42%。对于膳食纤维降低肠癌发病率的机制，有学者认为：膳食纤维有增加排便量、稀释致癌物质、黏附二级胆酸、吸附肠腔内潜在致癌物质并带出肠道、降低粪便pH值、改善结肠内的菌群结构等的功效。这些，都降低了肠癌发病的可能性。进一步研究还显示：纤维食物在肠道内的发酵和结肠内细菌利用淀粉产生的短链脂肪酸（醋酸盐、丁酸盐、丙酸盐）等，也都有防癌抗癌的作用。近年来，坊间掀起了吃粗粮的风尚。对此，值得肯定。而其机理，主要就是减少了精粮中膳食纤维的丢失，增加了粗粮的纤维，从而可以防病抗癌。本人现已开通微信公共账号，在微信公众号中搜索“何裕民”即可，欢迎关注，也可以扫一扫二维码：; 个人分类: 何裕民谈健康|3393 次阅读|24 个评论

石墨烯往事（三）抢时间——化学法还原氧化石墨烯（1）: 热度 5 wuyuefeng 2015-3-27 10:08; 由于前面的工作比较顺利，所以在2009年底的时候，我的研一第一学期时已经有了2篇文章，也达到了学校拿博士学位的文章要求。应该说早发论文对心态的影响还是比较大的，之后，我便以很轻松的心态去做实验读文献，时间相对比较充裕。曾经有导师反映学生发了论文就不干活了，看来我不在此列。虽然我可以不急，但是整个石墨烯领域的研究已经越发火热，所以为了能够跟上每天不断更新的前沿研究，实际上我还是必须要一路小跑的。关于化学试剂还原氧化石墨烯的工作应该也算是计划外的成果。我原本的设计是想模仿木质素的磺化反应，因为氧化石墨烯和木质素看起来有点像嘛。左为氧化石墨烯结构示意图，右侧为木质素结构示意图。所以我选择了亚硫酸盐与之反应，希望能制备出磺化的氧化石墨烯。而事情的发展又一次超出了我的预料，反应后氧化石墨烯变黑析出了，有趣的是它们有时候还会结成一颗黑色的凝胶状球（当时没有意识到是三维石墨烯，这部分故事见后面章节）。这一次，我吸取教训，没有马上跑去跟导师说发生了磺化反应。而是对黑色固体进行元素分析，发现硫含量并不高于2%，反倒是氧含量下降明显，碳含量上升了。换句话说，可能又发生了还原反应生成了石墨烯，当然是聚集状态的那种。从2009年底到2010年年初，围绕着还原试剂还原氧化石墨烯，我尝试很多实验，发现含硫的那些还原试剂都可以起作用。并且发现，相对于溶剂热还原的石墨烯，化学还原的石墨烯电导率要高一个数量级。事实上，以水合肼为对照，虽然含硫试剂还原的石墨烯含氧量要比水合肼的高，但是导电性方面也比水合肼的高。这让我们意识到用C/O作为衡量化学还原效果的指标是片面的，最好把其他杂质元素也统计在内例如C/(O+N+S)，这个S还是后来审稿人要求加的。这项工作没有前面顺利，文章修改了有小半年，最后发表在JPCC上。当时审稿人也认为需要得到单层的石墨烯而不是粉体的东东，为此我们还用了有机溶剂/水混合溶剂体系来分散GO并进行还原反应，在较低的浓度下终于获得了片状的还原石墨烯。值得一提的是在2010年以后，关于化学还原剂还原氧化石墨烯的工作纷纷见诸报道，包括抗坏血酸、金属粉、葡萄糖、三苯基磷、HI等等。很多工作，其实我相信不少实验室里都有过相同的尝试，因为我也曾亲手拿各种还原剂来做氧化石墨烯的还原工作，但是新工作爆发的阶段，也是大家抢时机拼速度的阶段，很多实验都没能跟上节奏。另外，就是在应用上比较吃亏，实验室没有任何材料应用测试方面的积累，貌似除了测吸附就不知道其他的了。而如果单纯做制备石墨烯的工作，发表难度越来越高，毕竟比水合肼还原效果好很多的还原试剂其实并不多，绝大多数报道的还原试剂效果都是半斤八两的。事实上，这时候我也意识到实验室在石墨烯的研究上到了一个瓶颈的阶段，因为没有了一个可以长时间研究并有所发现的方向。这就要求我“走出去”，了解石墨烯相关的应用，可以是自学也可以是向其他实验室请教或者合作。; 个人分类: 讲故事|14256 次阅读|4 个评论

走穴演讲: 热度 1 Nancyback 2014-5-6 14:37; 个人分类: 生活点滴|5186 次阅读|3 个评论

竹原纤维的表征: nanyq 2011-5-19 23:19; 1 竹原纤维的化学成分与组成竹原纤维的化学成分主要是纤维素、半纤维素和木质素，3者同属于高聚糖，总量占纤维干质量的90％以上，其次是蛋白质、脂肪、果胶、单宁、色素、灰分等，大多数存在于细胞内腔或特殊的细胞器内，直接或间接地参与其生理作用。纤维素是组成竹原纤维细胞的主要物质，也是它能作为纺织纤维的意义所在。由于竹龄的不同，其纤维素含量也不同，如毛竹嫩竹为75％，1年生为66％，3年生为58％。竹原纤维中的半纤维素含量一般为14％～25％，毛竹平均含量约为22．7％，并且随着竹龄的增加，其含量也有所下降，如2年生长竹24．9％，4年生23．6％。 2 竹原纤维的结构形态经扫描电子显微镜观察，竹原纤维纵向有横节，粗细分布很不均匀，纤维表面有无数微细凹槽。横向为不规则的椭圆形、腰圆形等，内有中腔，横截面上布满了大大小小的空隙，且边缘有裂纹，与苎麻纤维的截面很相似。竹原纤维的这些空隙、凹槽与裂纹，犹如毛细管，可以在瞬间吸收和蒸发水分，故被专家们誉为“会呼吸的纤维”，用这种纯天然竹原纤维纺织成面料及加工制成的服装服饰产品吸湿性强、透气性好，有清凉感。 3 竹原纤维的性能经过傅立叶变换红外光谱法、x射线衍射、电子显微镜、抗菌测试、热重分析及其它常规测试仪器的测试，表明竹原纤维是一种服用性能极佳的天然纤维素纤维。 3．1 竹原纤维的物理性能纤维的长度可根据使用者的要求，制成棉型、中长型和毛型所需要的长度，长度整齐度较好。竹原纤维的一般技术参数见表2。竹原纤维具有较强的毛细管效应(试验条件：30℃，预张力4 g)，5 min时为6．74 cm，15min时为6．85 cm，30 min时为6．90 cm，60 min以后保持不变，略高于棉纤维，远高于苎麻、粘胶纤维和再生竹纤维。 3．2 竹原纤维的抗菌性能竹原纤维具有较强的抗菌和杀菌作用，按照AATCC6538对竹原纤维、亚麻纤维、苎麻纤维与棉纤维进行抗菌性能测试，结果见表3。可以看出，竹原纤维与亚麻、苎麻均具有较强的抗菌作用，其抗菌效果是任何人工添加化学物质所无法比拟的，天然、环保、持久、保健等特点与人工加工的抗菌纤维截然不同，且其抗菌效果具有一定的光谱效应。由于竹原纤维中含有叶绿素铜钠，因而具有良好的除臭作用。实验表明，竹原纤维织物对氨气的除臭率为70％～72％，对酸臭的除臭率达到93％～95％。另外，叶绿素铜钠是安全、优良的紫外线吸收剂，因而竹原纤维织物具有良好的防紫外线功效。; 2116 次阅读|0 个评论

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