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汉麻纤维及其发展前景

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汉麻纤维及其发展前景

【摘要】文章介绍了汉麻纤维的物理结构及主要性能,阐述了汉麻的应用,提出综合开发汉麻产业、发展循环经济的重要意义。例举了汉麻纤维的应用领域等。

【关键词】汉麻纤维,性能,应用,发展前景

0、引言

近年来,随着人们对服装个性化、高档次和多样化的要求自已强烈,使得柔软、舒适、功能性织物越来越受到重视。汉麻纤维是各种纤维中较细软的一种,细度仅为苎麻的三分之一,与棉麻相当,纤维顶端呈钝圆形,没有苎麻、亚麻那样尖锐的顶端,故成品特别柔软舒适[1]。汉麻种植简单、省时省功;汉麻在我国各地都能种植,特别适合山坡地、荒地和盐碱地等[2]。由于合成纤维是以石油、煤、天然气等为原料,其资源是不可再生,能源消耗严重,因此可再生、可循环的生物资源,日益成为人类关注的焦点。汉麻纤维早为新资源,市场前景广阔[3]。

1、汉麻纤维

汉麻属于木兰纲大麻科大麻种的一年生草本植物,通常为雌雄异株,雄花开花不结籽,俗称“花麻”;雌株授粉后结籽,俗称“籽麻”。一般雌株较多,而雄株较少。精选育也有雌雄同株的[4]。汉麻是人类最早的培育作物之一,汉麻纤维是人类最早使用的纺织纤维原料之一,而中国是世界上最早种植汉麻的国家,近年来中国汉麻产量已占世界汉麻产量的居世界第一[5]。

1.1、汉麻纤维的形态结构

汉麻最外层是表皮,顺次为皮层、次生皮层、韧皮部、形成层、木质部和髓。纤维束大多存在于次生皮层,一般纤维束层最外一层为初生纤维,次生纤维位于韧皮部[6]。汉麻韧皮纤维主要由细胞壁和细胞空腔组成,细胞壁又分为细胞膜和初生壁及次生壁,次生壁又可以细分为3层,其中胞间物质木质化严重[7]。

汉麻与亚麻、苎麻相比,虽然都属韧皮纤维,但又各具特点,汉麻韧皮中单纤维截面由个纤维细胞成束分布,由薄壁细胞间隔,单纤维百分率为;亚麻韧皮中单纤维截面由10-20个纤维细胞聚集成一个纤维束,由环绕的薄壁细胞间隔,单纤维百分率为20%;苎麻韧皮中单纤维截面由20-80个纤维细胞聚集成束,由薄壁细胞间隔,易分解成单细胞,单纤维百分率为90%[8]。

1.2、汉麻纤维的化学纤维

汉麻纤维中主要含有纤维素和部分非纤维素物质,包括半纤维素、木质素、果胶、水溶物、脂蜡质和灰分等成分。从含量上看,汉麻纤维的纤维素含量相对较高,但是木质素和果胶的含量也都偏高,这就给汉麻的工艺带来了很大的困难,想要获得适于纺纱的纤维,拥有良好的纤维刚度、手感等性能,就必须合理去除纤维间的半纤维素、木质素和果胶等。

至今人们已清楚汉麻植株中含有400多种化学物质,其中60多种汉麻酚类物质是汉麻植物所特有的。在这60多种汉麻酚类物质中,最主要的有四氢大麻酚(THC)、大麻二酚(CBD)、大麻酚(CBN)、大麻萜酚(CBG)、大麻环萜酚(CBC),与此同时,汉麻纤维中含有多种微量元素,这些成份以各种方式与纤维素结合在一起,其存在对纤维的性能造成一定的影响。汉麻纤维中结合了Cu、Zn等多种微量元素[9]。

1.3、汉麻纤维的性能

1.3.1、汉麻纤维的物理性能

汉麻纤维是一种优异的服用纤维,它纤维细、强度高、吸湿排汗性好,既具良

好的服用舒适性,又有一定的保健性。汉麻纤维强度高,断裂伸长小,适合于作为复合材料中的增强纤维应用,但其纺织加工难度大,因此纤维处理时需要采用各种工艺对其进行改性,以适应于服用的需要。

1.3.2、汉麻纤维的吸湿性能

汉麻纤维本身属于纤维素纤维,纤维中含有大量的极性亲水基团,纤维的吸湿性非常好,并且从汉麻纤维的结构可以看出,由于巨原纤纵向分裂缝和孔洞的存在,表面形成的天然毛细通道和中腔连通,使汗液或湿气能及时疏导到织物表面,提高了服装穿着的舒适性。

汉麻纤维属于纤维素纤维,纤维分子中含有大量的极性亲水基团,与水接触时易与水分子结合吸附水分子,暴露在空气中的汉麻产品一般含水率达到12%左右,在空气湿度达95%时,含水率达到30%[10]。另外由于汉麻纤维的独特结构,纤维中心有较大的空腔,纵向有许多与之相连的裂隙和孔洞,使纤维具有较多的毛细管道,能够迅速转移和扩散织物内的水分和水汽,当人体出汗时,能将汗液或湿气及时疏导到织物表面散失到空气中,据测算,汉麻吸汗速率是棉的两倍,穿着汉麻织物与棉织物相比,可使人体感觉温度低5℃左右[11]。

1.3.3、汉麻纤维的抗菌保健性

麻纤维织物对白色念珠菌、大肠杆菌、绿浓杆菌、金黄色葡萄球菌有显著的抑制效果,其中对大肠杆菌的效果最好,抑菌圈直径达100mm(抑菌圈直径大于

6mm即有抑菌效果),说明汉麻纤维具有天然的抑菌功效[12]。

分析汉麻纤维天然抗菌抑菌的原因,认为主要是两种机理:一是结构抗菌。汉麻具有多孔的结构和很强的吸附能力,在自然状态下,汉麻纤维内将吸附较多的氧气,使厌氧菌的生存环境受到破坏,这是汉麻具有较强的抑菌性的原因之一。同时,由汉麻纤维制成的织物,能使人体的汗液较快的排出,使细菌赖以生存的潮湿环境受到破坏,宏观上表现为抑菌性;二是化学成分抗菌。汉麻植株中含有多种活性酚类物质(四氢大麻酚THC、大麻二酚CBD、大麻酚CBN)、有机酸(齐墩果酸、熊果酸、十六烷酸)和无机盐(NaCl),这些物质对多种细菌有明显的杀灭和抑制作用。通过前面的EDS和ICP-AES分析得知,汉麻纤维中还含有多种微量元素,其中就有具有抑菌特性的Ag、Cu、Zn、Cr等元素存在[13]。

1.3.4、汉麻纤维的耐热耐晒性能

汉麻纤维的耐热耐晒性能也十分优异,耐海水腐蚀性能好,坚牢耐用。汉麻精干麻纤维在300℃高温时基本不失重,实际中发现其颜色不变,因此具有极佳的

耐热耐晒性能。

汉麻纤维的耐热耐晒性能十分优异,汉麻纤维主要成分是纤维素,以及半纤维素、果胶、木质素等,而纤维素、半纤维素、木质素的综合分解温度约为

300-400℃,果胶的分解温度为225-275℃,在240℃以内或在240℃受热时间小于5分钟时,纤维相对断裂强度基本可保持在80%以上[14]。

1.3.5、汉麻纤维的抗紫外辐射性能

汉麻纤维的横截面非常复杂,有三角形、四边形、五边形、六边形、扁圆形等,中腔形状与外截面形状不一,其巨原纤的排列取向不同,分成多层。由于汉麻纤维结构的特殊性,使汉麻织物无需特殊整理,即可屏蔽95%以上的紫外线。这对减少紫外线对人体的危害具有很大的保护作用[15]。

1.3.6、汉麻纤维的抗静电性

汉麻纤维分子结构稳定,分子排列的取向度好,产生静电能力极低。干燥的汉麻纤维是电的不良导体,其抗电击穿能力比棉纤维高30%左右,是良好的绝缘材

料。通常情况下,由于汉麻纤维吸湿性能特别好,暴露在空气中的汉麻纺织品一般含水达12%左右,故汉麻纺织品能避免静电聚集,不会因摩擦而起球和吸附灰尘。因此,汉麻服装能够避免静电给人体造成的危害,比如皮肤过敏、皮疹、针剌感等[16]。

1.3.7、汉麻纤维的可纺性

汉麻纤维长度不匀率较高,毛羽多、硬、长,再加上汉麻纤维中的果胶和木质素等杂质,都使得汉麻纤维弯曲和扭转刚度大,纤维不易抱合,影响了汉麻的可纺性能。因此需要通过各种工艺手段或柔软整理,改善其可纺性能。目前较常用的方法是采用柔韧性较好的纤维与汉麻纤维混纺,达到优势互补,提高其可纺性能及其产品的服用性能[17]。

1.4、汉麻纤维的开发应用

汉麻纤维制成的纱线、服装及各类饰品具有拉伸强度高、保形性好、吸湿性好、抗菌和抗静电能力强、防紫外线辐射能力强等特点,因此汉麻纤维有着广泛的用途。下面就列举一些应用。

1.4.1、汉麻纤维袜子

汉麻织物对白色念球菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等常见菌种具有优异的抗菌抑菌效果,很大程度上能抑制脚部真菌的滋生,减少皮肤病的传播。汉麻纤维的中空多孔结构使其比表面积大,同时多角形中腔和表面裂纹使其具有很好的透气性,导致内部含氧量高,吸湿快干,破坏了细菌赖以生存的潮湿环境。同时很好的吸湿透气性也增加了穿着的舒适性。根据袜子的一般标准,袜口采用1/1罗纹组织,袜筒采用2/2罗纹组织,袜底用平纹组织,用氨纶和汉麻混纺织造得到的

汉麻袜普遍反映良好,在大量的运动后汉麻袜的抑菌除臭效果明显,并吸附鞋内湿气,大大降低了使用者患脚气的比例[18]。

1.4.2、汉麻纤维服装

利用汉麻纱与涤纶长丝交织制成的汉麻衬衣,具有吸湿排汗、抗菌防臭等功能。利用色纺纱与抗菌锦纶交织制成的汉麻内裤,具有抗菌防臭、吸湿快干等功能。像Calvia、Klein、BOGGI、DRUMOHR、AUSTRALIAN等知名服装品牌也在自己的流行服装中加入汉麻纤维[19]。2010年1月8日,雅戈尔“汉麻生活馆”正式亮相宁波,随后又在北京、杭州、长沙等地相继亮相,成为了雅戈尔全新的未来品牌。绍兴华通色纺有限公司也在2011年以其全新品牌——“吉玛良斯”进军汉麻服装领域,其精致的汉麻服饰得到了中国国家女子排球队的高度认可,成为中国国家女子排球队的指定产品。

1.4.3、汉麻纤维在汽车工业中的应用

在汽车内饰材料中传统使用的原料有棉、羊毛、涤纶、塑料、橡胶等,但是随着汽车工业的发展和人们环保意识的提高,这些原料的应用受到越来越多的限制,例如棉纤维的耐磨性和抗菌性差;羊毛价格昂贵;涤纶、塑料、橡胶来源石油,资源耗费大、不易分解和回收,因此这些原料在汽车工业中的应用逐渐被性能优良的麻纤维取代。麻纤维具有强度高、伸长小、耐磨、吸湿、透气、透湿性较好的优点,特别是汉麻纺织品具有吸放湿性好、抗菌防霉、防紫外线的特性,这些特点使得汉麻纤维和汉麻类非织造制品在汽车用纤维和汽车纤维增强复合材料上有着广阔的应用[20]。

1.5、展望

汉麻纤维产品具有吸湿、透气、抗紫外线、抗菌、抗异味等多种特性,被公认是继棉、毛、丝之后新一代天然纤维。将其应用在纺织产品的开发中,使其产业化,

具有广阔的前景。欧美专家把汉麻纤维称为人类至今以来发现的最完美纤维、又称人类第二层皮肤。国际对汉麻产品的需求是一种潮流,但国内市场,求最多的只有部队,而这仅占整个消费市场的一小部分,因此,让汉麻产品从军用走向民用,开发潜力和空间巨大。汉麻产业的综合开发,对于我国综合开发和利用无毒工业汉麻再生资源,发展循环经济;开辟出新的生产领域,为企业增加收入,提高经济效益;保护生态环境,走新型工业化道路具有十分重要的战略意义。

参考文献

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纤维素酶的作用机理及进展的研究

纤维素酶的作用机理及进展的研究 摘要:纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中,本文论述了纤维素酶的性质,重点介绍了纤维素酶的作用机理、应用及其研究进展,并对其研究前景做了展望。关键词:纤维素酶;纤维素;作用机理; 0引言 纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力,已被国内外业内人士看好,将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种,甚至在中国完全有可能成为第一大酶种,因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。 纤维素占植物干重的35%-50%[1],是世界上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。对人类而言,它又是自然界中最大的可再生物质。纤维素的利用和转化对于解决目前世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义[2]。 1 纤维素酶的性质 纤维素酶是一种重要的酶产品,是一种复合酶,主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成,还有很高活力的木聚糖酶活力。纤维素酶是四级结构,,产生纤维素酶的菌种容易退化,导致产酶能力降低。由于纤维素酶难以提纯,实际应用时一般还含有半纤维素酶和其他相关的酶,如淀粉酶(amylase)、蛋白酶(Protease)等。 纤维素酶的断键机制与溶菌酶一样,遵循双置换机制。纤维素与酶相互作用中,是酶被底物分子所吸附,然后进行酶解催化,酶的活性较低,仅为淀粉酶的1/100[3] 纤维素酶对底物分子的分解,必须先发生吸附作用。纤维素酶的吸附不仅与自身性质有关,也与底物密切相关,但纤维素酶的吸附机制总体并未弄清,仍需进一步研究[4]。 2 纤维素酶的作用原理 (1)、纤维素酶在提高纤维素、半纤维素分解的同时,可促进植物细胞壁的溶解使更多的植物细胞内溶物溶解出来并能将不易消化的大分子多糖、蛋白质和脂类降解成小分子物质有利于动物胃肠道的消化吸收。 (2)、纤维素酶制剂可激活内源酶的分泌,补充内源酶的不足,并对内源酶进行调整,保证动物正常的消化吸收功能,起到防病,促生长的作用。 (3)、消除抗营养因子,促进生物健康生长。半纤维素和果胶部分溶于水后会产生粘性溶液,增加消化物的粘度,对内源酶造成障碍,而添加纤维素酶可降低粘度,增加内源酶的扩散,提高酶与养分接触面积,促进饲料的良好消化。 (4)、纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物,在这种多酶复合体系中一种酶的产物可以成为另一种酶的底物,从而使消化道内的消化作用得以顺利进行。也就是说纤维素酶除直接降解纤维素,促进其分解为易被动物所消化吸收的低分子化合物外,还和其他酶共同作用提高奶牛对饲料营养物质的分解和消化。

汉麻种植生产以及应用现状和前景

对汉麻的认识及应用前景分析 一、汉麻的历史及现状 汉麻,即人们通常所说的大麻,又名线麻、寒麻、火麻等,在不同的地区有不同的名称,称谓多达十余种。汉麻在历史上曾经是人类所需要的纤维和食品的一个最重要的来源之一。根据考古资料,中国是最早种植和使用汉麻的地区,《诗经》“陈风”中记载了人们对汉麻的使用“东门之池,可以沤麻”这里的“麻”就是汉麻。从公元前1000年直到18世纪末,人类一直在使用汉麻生产的各种生活必需品,如绳索、服装、食品、油脂及药物,使之成为最广泛种植的栽培作物之一。 从公元10世纪开始,随着棉花的广泛种植一直到近现代棉花加工技术的发展,石油化工技术、木浆造纸技术的发展,再加之从18世纪开始世界各国毒品和禁毒问题的日益突出,使得毒品大麻的种植受到严格控制甚至取缔,从而使汉麻的种植和汉麻纤维的使用走向低迷。 进入20世纪90年代以来,以资源消耗和环境问题为代价的现代工业发展所带来的种种问题受到人类的普遍关注,社会的可持续发展和资源的合理应用受到世界各国的普遍关注,汉麻产业在世界各国再次兴起,从20世纪70年代起,世界许多国家的农业科技工作者,着力培育低毒或无毒大麻的品种,经过十多年的努力,先后培育的近30个品种,其中四氢大麻酚(大麻的主要的有毒成分)的含量由一般高毒品种的5%-17%降到了0.3%以下,有的品种甚至降到了0.1%以下,失去了毒品吸食或者提取毒品的价值,从而可以使汉麻(低毒或者无毒大麻)可以得到大范围的种植和推广。目前世界上已经有包括欧美发达国家在内的30多个国家允许并扶持汉麻的种植和产业化。 目前,中国是世界上汉麻种子和汉麻纤维的最大生产国和出口国,西方国家的大部分纯纺和混纺的汉麻织物都来源于我国,近些年来,我国的汉麻种植面积在2-3万公顷,主要分布在安徽、山东、河南等地,甘肃、宁夏、山西、内蒙、黑龙江、云南也有种植。我国的汉麻种植主要用于汉麻纺织品,也有籽用汉麻和籽纤兼用汉麻。 一、汉麻的种植以及区域分布 汉麻在中国至少有6000年的种植历史,由于对土地和气候要求不高,在我国的大部分地区都可以大面积种植,特别适合种植在山坡地、荒地和盐碱地等,不与粮、棉、油争地。在我国北方可以种一季,在南方如云南可以种三季。 由于汉麻自身含有多种特有化学成分,具有较强的抑草抑虫害功能,因此在

汉麻的能量——访总后勤部军需装备研究所军用汉麻材料研究中心主任张建春

汉麻的能量——访总后勤部军需装备研究所军用汉麻材料研究中心主任张建春 在石油资源日益紧张且价格不断上涨的情况下,对天然纤维的开发利用成为业界关注的问题。针对这一问题,2007年末天然纤维纺织高层论坛在杭州举办。在这次论坛上,汉麻的研究开发成为会议的一大亮点。中国人民解放军总后勤部军需装备研究所军用汉麻材料研究中心主任张建春的报告,让许多企业对汉麻的合作开发表现出浓厚的兴趣。 产量的潜力 据张建春介绍,我国是汉麻的发源地,汉麻的种植历史已有8000多年。在黑龙江、内蒙古,人们称之为叫线麻;在安徽,人们称之为寒麻;在广西,人们叫它火麻;在云南,人们叫它云麻;在新疆,人们叫它大麻;在河南,人们叫它魁麻;我们现在统称为汉麻(china-hemp),也是取英文“hemp”的音译。 汉麻的产能不可小觑。这种产能的表现形式是在我国各地都能种植,特别适合种植在山坡地、荒地和盐碱地等,不与粮、棉、油争地。据张建春介绍,他们的汉麻种植试验验证了这一点。 适合各地种植,特别是适合在不适宜耕种其他作物的地方种植。这个特征扩大了汉麻可能的种植范围。目前,天然植物纤维面临的最大问题是种植面积的缩减,而这对于可以生长在荒地和盐碱地的汉麻纤维来说就不是问题了。 据张建春介绍,汉麻种植简单、病虫害少且抗自然灾害、抗杂草,产量高,特别适合于轮作、间作。据了解,一季汉麻杆芯的产量相当于一年速生林,其韧皮纤维产量每亩可达100公斤以上,比棉花高50%。 在目前纤维价格纷纷上扬的情况下,汉麻种植面积的无限可能让汉麻纤维的成本降低。在目前纺织利润普遍不高的情况下,企业对于原料的价格非常关注。“纤维价格上升的重要原因是产量受到限制。如果产量的限制缩小,那么纤维在相对合理价格上运行的可能性就加大。”一位业界人士评价道。 汉麻种植拥有可观的经济效益。张建春总结说,根据最近几年的种植实践,农民种植一亩汉麻,可实现1千元左右的收入。经纤维提取、秆芯加工、麻籽榨油、根和叶中提取天然化合物等初步加工,可实现5000元左右的产值。再制成服装、建材、保健品、药品、纸张等工业产品,其产值可达1万元。 产业化的可能 来自山东的一家棉纺企业负责人对汉麻纤维表现出浓厚的兴趣。据他介绍,因为纺普通纱线的利润在不断降低,企业现在正努力尝试使用一些新型的纤维。他很关心汉麻的可纺性能。 张建春介绍,既要去除木质素,使汉麻由粗硬变为细软,又要保留少量木质素,使汉麻纤维有一定长度,确实是国际纺织界的技术难题。经过几年的努力,中国已经研制成功了具

浅谈纳米材料应用及发展前景

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摘要 纳米材料展现了异常的力学、电学、磁学、光学特性、敏感特性和催化以及光活性,为新材料的发展开辟了一个崭新的研究和应用领域。纳米技术在精细陶瓷、微电子学、生物工程、化工、医学等领域的成功应用及其广阔的应用前景使得纳米材料及其技术成为目前科学研究的热点之一,被认为是世纪的又一次产业革命。纳米材料向国民经济和高新科技等各个领域的渗透以及对人类社会的进步的影响是难以估计的。 关键词:纳米材料;纳米应用;量子尺寸效应 1.前言 纳米材料和纳米结构无论在自然界还是在工程界都不是新生事物。在自然界存在大量的天然纳米结构,只不过在透射电镜的应用以前人们没有发现而已。 在工程方面,纳米材料80年代初发展起来的,纳米材料其粒径范围在1—100nm之间,故纳米材料又称超微晶材料。它包括晶态、非晶态、准晶态的金属、陶瓷和复合材料等。由于极细的晶粒和大量处于晶界和晶粒缺陷中心的原子,纳米材料的物化性能与微米多晶材料有着巨大的差异,具有奇特的力学、电学、瓷学、光学、热学及化学等多方面的性能,从而使其作为一种新型材料在电子、冶金、宇航、化工、生物和医学等领域展现出广阔的应用前景。目前已受到世界各

国科学家的高度重视。美国的“星球大战计划”、“信息高速公路”,欧共体的“尤里卡计划”等都将纳米材料的研究列入重点发展计划;日本在10年内将投资250亿日元发展纳米材料和纳米科学技术;英国也将发展纳米材料科学技术作为重振英国工业的突破;我国的自然科学基金“863”计划、“793”计划以及国家重点实验室都将纳米材料列为优先资助项目[1]。美国科学技术委员会把“启动纳米技术的计划看作是下一次工业革命的核心”[2]。 2.纳米材料的制备 现行的纳米材料制备方法很多。但是真正能够高效低成本制备纳米材料的方法还是现在各个国家研究的重点。目前已报的工艺方法主要有以下几种:物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法(CVD)、等离子体法、激光诱导法、真空成型法、惰性气体凝聚法、机械合金融合法、共沉淀法、水热法、水解法、微孔液法、溶胶—凝胶法等等。 3.纳米材料的主要应用 3.1纳米材料在工程方面的应用 纳米材料的小尺寸效应使得通常在高温下才能烧结的材料如SiC 等在纳米尺度下在较低的温度下即可烧结,另一方面,纳米材料作为烧结过程中的活性添加剂使用也可降低烧结温度,缩短烧结时间。纳米粉体可用于改善陶瓷的性能,其原因在于微小的纳米微粒不仅比表面积大,而且扩散速度快,因而进行烧结时致密化的速度就快,烧结

真菌与细菌纤维素酶研究进展_高凤菊 (1)

第27卷第2期 唐山师范学院学报 2005年3月 Vol. 27 No.2 Journal of Tangshan Teachers College Mar. 2005 ────────── 收稿日期:2004-10-20 作者简介:高凤菊(1978-),女,河北乐亭人,四川农业大学生命科学学院硕士研究生。 - 7 - 真菌与细菌纤维素酶研究进展 高凤菊1,李春香2 (1.四川农业大学 生命科学学院,四川 雅安 625014;2.唐山师范学院 生物系,河北 唐山 063000) 摘 要:对分解纤维素真菌及细菌的种类,纤维素酶的组成和分类,分子结构、作用机理,纤维素酶基因工程及研究展望进行了综述。 关键词:真菌;细菌;纤维素酶 中图分类号:Q556+.2 文献标识码:B 文章编号:1009-9115(2005)02-0007-04 资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要的挑战。生物资源是可再生性资源,地球上每年光合作用的产物高达1.5×1011~2.0×1011t ,是人类社会赖以生存的基本物质来源。其中90%以上为木质纤维素类物质,[1]其中的纤维素是地球上最丰富 的多糖物质, [2] 这类物质是植物细胞壁的主要成分,也是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。我国的纤维素资源极为丰富,每年农作物秸秆的产量 达5.7×108t , 约相当于我国北方草原年打草量的50倍。目前这部分资源尚未得到充分的开发利用,主要用于燃料,畜牧饲料与积肥,不仅利用率低,还 对环境造成一定的污染。 [3] 随着世界人口迅速增长、粮食、矿产资源日渐枯竭,开发高效转化木质纤维素类可再生资源的微生物技术,利用工农业废弃物等发酵生产人类急需的燃料、饲料及化工产品,即化工原料的“绿色化”,具有极其重大的现实意义和光明的发展前景。 在自然界中,许多霉菌[4]和细菌[5]都能产生纤维素酶,但有关细菌纤维素酶的报道很少。由细菌所产生的纤维素酶一般最适中性至偏碱性,因为这类酶制剂对天然纤维素的水解作用较弱,长期以来没有得到足够的重视。近十几年来,随着中性纤维素酶和碱性纤维素酶在棉织品水洗整理工艺及洗涤剂工业中的成功应用,细菌纤维素酶制剂已显示出良好的使用性能和巨大的经济价值。[6][7][8] 1 纤维素分解微生物 1.1 纤维素分解性细菌 (cellulose decomposingbacteria ) 纤维素分解性细菌是能分解纤维素的细菌。由于纤维素酶等的作用,纤维素可一直被分解到葡萄糖为止,有时在分解过程中会积累纤维二糖。这类 细菌多见于腐植土中。好氧性细菌如纤维单胞菌属(Cellulomonas )、纤维弧菌属(Cellvibrio )、噬胞菌属(Cytophaga )等能分解纤维素;但在好氧条件下土壤中纤维素的分解,主要是纤维素分解真菌在起作用。而在厌氧条件下纤维素的分解,一些厌氧性的芽孢梭菌属(Clostridium )的细菌具有重要作用。纤维素分解细菌亦可栖息于草食动物的消化道、特别是反刍动物的瘤胃中。它们在其中进行分解纤维素的活动,这些细菌是厌氧性细菌,例如产琥珀酸拟杆菌(Bacteroides succinogenes )、牛黄瘤胃球菌(Ruminococcus flavefaciens )、白色瘤胃球菌(R.albus )、溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens )(程光胜 译)等。细菌纤维素酶多数结合在细胞膜上,菌体细胞需吸附在纤维素上才能起作用,使用很不方便,酶的分离提取也较困难。但是细菌主要产生中性纤维素酶和碱性纤维素酶。碱性纤维素酶由于在洗涤剂工业中有良好的应用价值,也成为研究热点,其产生菌主要集中在芽孢杆菌属[9]。由于酶的耐热性在生产中具有现实意义,所以耐热细菌也是研究的热点。 1.2 纤维素分解性真菌 真菌类有黑曲霉、血红栓菌、卧孔属、疣孢漆斑菌QM460、绳状青霉、变幻青霉、变色多空霉、乳齿耙菌、腐皮镰孢、绿色木霉、里氏木霉、康氏木霉、嗜热毛壳菌QM9381和嗜热子囊菌QM9383等[10];丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物。真菌纤维素酶通常是胞外酶,酶被分泌到培养基中,用过滤和离心等方法就可较容易地得到无细胞酶制品。目前饲用纤

【文献综述】纤维素酶的概述

文献综述 生物工程 纤维素酶的概述 【摘要】纤维素作为地球上分布广,含量丰富的碳水化合物,它的降解是自然界碳素循环的中心环节。纤维素的利用和转化对于解决目前世界能源危机,粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义。本文就纤维素酶的应用进行一个简要的概述。 【关键词】纤维素酶;纤维素酶的实际应用:应用前景 1. 纤维素的概况 1.2 纤维素酶的分类 纤维素酶的组成比较复杂,通常所说的碱性纤维素酶是具有3~10 种或更多组分构成的多组分酶。根据其作用方式一般又可将纤维素酶分为3 类: 外切β- 1, 4-葡聚糖苷酶( 简称CBH) 、内切β-1, 4- 葡聚糖苷酶( 简称EG)和β- 1, 4- 葡萄糖苷酶( 简称BG) [1]。在这3 种酶的协同作用下,纤维素最终被分解成葡萄糖。到目前为止, 还没有能够在碱性条件下分解天然纤维素的纤维素酶。碱性纤维素酶是一种单组分或多组分的酶, 只具有内切β- 1, 4- 葡聚糖苷酶( 又称CMC酶) 的活性, 有的还与中性CMC 酶组分共存[2]。 1.3 纤维素酶的作用机理 纤维素酶在提高纤维素、半纤维素分解的同时, 可促进植物细胞壁的溶解使更多的植物细胞内溶物溶解出来并能将不易消化的大分子多糖、蛋白质和脂类降解成小分子物质, 有利于动物胃肠道的消化吸收[3]。同时, 纤维素酶制剂可激活内源酶的分泌, 补充内源酶的不足, 并对内源酶进行调整, 保证动物正常的消化吸收功能, 起到防病、促生长的作用, 消除抗营养因子,促进生物健康生长。半纤维素和果胶部分溶于水后会产生粘性溶液, 增加消化物的粘度, 对内源酶造成障碍, 而添加纤维素酶可降低粘度, 增加内源酶的扩散, 提高酶与养分接触面积, 促进饲料的良好消化。而纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物, 在这种多酶复合体系中一种酶的产物可以成为另一种酶的底物, 从而使消化道内的消化作用得以顺利进行[4]。也就是说纤维素酶除直接降解纤维素, 促进其分解为易被动物所消化吸收的低分子化合物外, 还和其他酶共同作用提高奶牛对饲料营养物质的分解和消化[5] 2. 纤维素酶的一些历史及研究成果 在吴琳,景晓辉,黄俊生[3]的产纤维素酶菌株的分离,筛选和酶活性测定中,他们利用“采样—培养—分离单菌落—初筛—复筛—测OD值”的方法筛选出分解纤维素能力较强的菌株。[结果]经反复培养和划线分离从80份样品中初选出35株具有分解纤维素能力的菌株。其中10株由白转绿,长势较

纳米科技的发展现状及前景

纳米技术(nanotechnology),也称毫微技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。 1981年扫描隧道显微镜发明后,诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界,它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此,纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容 从迄今为止的研究来看,关于纳米技术分为三种概念: 第一种,是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念,可以使组合分子的机器实用化,从而可以任意组合所有种类的分子,可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术,也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即使发展下去,从理论上讲终将会达到限度,这是因为,如果把电路的线幅逐渐变小,将使构成电路的绝缘膜变得极薄,这样将破坏绝缘效果。此外,还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题,研究人员正在研究新型的纳米技术。 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来,生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。DNA分子计算机、细胞生物计算机的开发,成为纳米生物技术的重要内容1993年,第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开,将纳米技术划分为6大分支:纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学,促进了纳米技术的发展。由于该技术的特殊性,神奇性和广泛性,吸引了世界各国的许多优秀科学家纷纷为之努力研究。纳米技术一般指纳米级(0.1一100nm)的材料、设计、制造,测量、控制和产品的技术。纳米技术主要包括:纳米级测量技术:纳米级表层物理力学性能的检测技术:纳米级加工技术;纳米粒子的制备技术;纳米材料;纳米生物学技术;纳米组装技术等。关键突破 1990年,IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排,纳米技术取得一项关键突破。他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把35个原子移动到各自的位置,组成了IBM三个字母。这证明费曼是正确的,二个字母加起来还没有3个纳米长。不久,科学家不仅能够操纵单个的原子,而且还能够“喷涂原子”。使用分子束外延长生长技术,科学家们学会了制造极薄的特殊晶体薄膜的方法,每次只造出一层分子。目前,制造计算机硬盘读写头使用的就是这项技术。著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德· 费曼预言,人类可以用小的机器制作更小的机器,最后将变成根据人类意愿,逐个地排列原子,制造产品,这是关于纳米技术最早的梦想。 纳米技术包含下列四个主要方面:

纯居也家汉麻面料的开发现状

纯居也家汉麻面料的开发现状 目前市场上纯居也家汉麻衣着类织物较少,主要是和棉、毛或者化纤混纺织物为主。且成品档次低。主要原因是居也家汉麻产品刺痒感强,外观粗糙,条干均匀度不好,易折皱。居也家汉麻纺织品是一种具有天然抑菌、透气和吸汗性能好的高附加值产品,也是世界公认的高档健康织物,但其柔软性和抗皱性一直是摆在人们面前的难题,与化纤、布料纺织品相比穿着有刺痒感觉,不易为市场接受。在很大程度上影响了居也家汉麻服用产品的推广,尤其是在高档轻薄面料中的使用。因此需努力解决穿着刺痒感问题。为了解决居也家汉麻织物穿着过程中存在的刺痒感问题,国内外居也家汉麻纺织通过采用不同的纤维加工,纺纱工艺及后整理等方法来解决上述问题。 近年来,高支纱在麻纺行业中占的比重越来越大,织物向高支细薄化发展。湖南华升洞庭居也家汉麻有限公司充分利用居也家汉麻资源优势,为了适应市场需求,更好地满足人们对纺织面料功能性、舒适性的要求,又结合居也家汉麻纤维的性能特点及可纺性,率先利用紧密纺技术,开发了超高支纯居也家汉麻针织纱线及高档衬衫面料等新产品。该系列产品的成功开发,打破了目前我国麻纺织技术水平和产品档次较低的局面,拓宽了居也家汉麻纤维的可纺性能及纺织产品范围,提高了产品的科技含量及产品附加值,具有良好的市场前景。 2006年华升集团公司成功开发出160公支纯居也家汉麻面料,刷新了世界记录;2007年又研发出300公支纯居也家汉麻面料;2009年4月,公司研发的660公支纯居也家汉麻面料问世,该面料每平方米仅重17.8克,薄如蝉翼,轻柔飘逸,有绸锻般的美感,产品技术含量和附加值极高,被专家称为“麻中极品”,备受市场关注。 据悉由武汉科技学院负责的“麻绒纤维清洁生产工艺及设备研究”课题。研究者们借助新研发的剥麻、脱胶和纺织机械,与华中农业大学合作,成功纺出70 支以上的高支纱,开发出手感柔软、细腻挺爽、抗皱性强的新型面料,并用居也家汉麻高支纱设计生产出多种轻薄型高支纯居也家汉麻针织物,制作成的男女T 恤与女裙等多款服装取得较好的穿试效果。

纤维素研究综述(DOC)

纤维素水解研究综述 1.1生物质的转化与利用 生物质是指一切直接或间接利用植物光合作用形成的有机物质。包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等。从能源的角度,生物质的能量来源于太阳能,是太阳能的一种储存形式;从资源的角度,生物质是地球上唯一可再生的碳资源。 在人类漫长的历史长河中,生物质扮演了重要的角色,它不仅是人类赖以生存的食物来源,而且为人类发展提供了必需的物质基础,包括:织物、建材、纸张、酒精、木炭等材料和燃料。直到今天,生物质仍然是一些发展中国家的主要能源和材料来源,而一些发达国家也将生物质作为重要的能源补充,例如:在瑞典和芬兰生物质占到其总能源消费的17.5%和20.4%。 进入工业革命以后,随着煤炭、石油和天然气开采和利用技术的成熟,化石资源逐渐取代生物质,成为了人类社会发展所依赖的原料基础,极大地促进了人类社会的进步。19世纪中期,美国90%的燃料供给来自于生物质,而到19世纪末20世纪初,这一局面彻底改变了,化石资源占据了绝对主导地位。 另一方面,化石资源的肆意开采和大量使用不仅造成了化石资源的短缺,更加剧了生态环境的日益恶化。人类在享受社会进步成果的同时也在承受着工业文明的“后遗症”。 进入二十一世纪,资源的枯竭和环境的恶化迫使人类重新回到可持续的发展道路上,并且将目光重新投向曾经赖以生存和发展的生物质资源。然而原始的粗放式的生物质利用方式已经无法满足当前人类发展的需求,我们必须以现有的生物质资源为研究对象,借鉴化石资源利用的成功经验,提出生物质综合利用的可行性路线,发展新型高效的生物质利用技术,从而实现生物质替代化石资源促进人与自然和谐发展的美好愿景。 1.1.1生物燃料简介 生物燃料顾名思义就是指由生物质转化得到的燃料,包括:生物乙醇、生物柴油、生物丁醇、生物质热解油、生物质颗粒、木炭、沼气、H2、合成气(CO+H2)以及由合成气制备的甲醇、高级脂肪醇、二甲醚和烷烃等。 按照生物燃料生产原料的来源划分,可以将其分为第一代生物燃料和第二代生物燃料。第一代生物燃料以粮食作物为原料生产燃料,最典型代表为玉米乙醇;而第二代生物燃料则是以农作物废弃物为原料,如纤维素乙醇、微藻生物柴油。很明显,第二代生物燃料较其前辈在化学组成和燃料使用方面并没有区别,但是原料的选择却决定了第二代生物燃料不会产生“与人争粮,与粮争地”的困境,是未来生物燃料发展的正确方向。必须指出的是目前第二代生物燃料仍然停留在实验室和示范工厂阶段,并没有真正的进入燃料市场,要实现第二代生物燃料的大规模工业化生产还有许多的技术瓶颈需要突破。 目前,面向车用燃料生产发展的生物燃料技术主要包括:生物乙醇技术、生物柴油技术、直接液化技术和间接液化技术。 以粮食为原料生产乙醇是一项传统的技术,工艺上已相当成熟,但其生产受到粮食安全等社会因素的制约。目前,我国燃料乙醇的生产能力达132万吨/年,成为世界上继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国,国内的乙醇生产基本上都是利用淀粉和糖蜜等为原料。利用农作物秸秆为代表的各类木质纤维类生物质原料替代粮食资源的燃料乙醇技术,被认为是未来解决燃料乙醇原料来源问题

纳米材料及其应用前景

纳米材料及其应用前景 摘要:21世纪,纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。本文简要地概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用,并简单展望了纳米材料的应用前景。 关键词:纳米材料;功能;应用; 一、纳米材料的基本特性 所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料。由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成,也正因为这样,纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如:其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等,这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题,可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增 殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳米材料中位错滑移和 增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50 多年历史,由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直 难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、 强度、硬度大幅提高,使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。 使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油 钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用 变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面 有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作 用,从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变(SIMIT)。利用纳米粒子的 隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体 器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管,表现出很好的晶体三极管 放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性,成功研制出了室 温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展,已经成功研 制出由碳纳米管组成的逻辑电路。

纳米材料研究现状及应用前景要点

纳米材料研究现状及应用前景 摘要:文章总结了纳米粉体材料、纳米纤维材料、纳米薄膜材料、纳米块体材料、纳米复合材料和纳米结构的制备方法,综述了纳米材料的性能和目前主要应用领域,并简单展望了纳米科技在未来的应用。 关键词:纳米材料;纳米材料制备;纳米材料性能;应用 0 引言 自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来,纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了重大进展。纳米材料的研究已从最初的单相金属发展到了合金、化合物、金属无机载体、金属有机载体和化合物无机载体、化合物有机载体等复合材料以及纳米管、纳米丝等一维材料,制备方法及应用领域日新月异。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,包括纳米粉体( 零维纳米材料,又称纳米粉末、纳米微粒、纳米颗粒、纳米粒子等) 、纳米纤维( 一维纳米材料) 、纳米薄膜( 二维纳米材料) 、纳米块体( 三维纳米材料) 、纳米复合材料和纳米结构等。纳米粉体是一种介于原子、分子与宏观物体之间的、处于中间物态的固体颗粒,一般指粒度在100nm以下的粉末材料。纳米粉体研究开发时间最长、技术最成熟,是制备其他纳米材料的基础。纳米粉体可用于:高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流体材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学器件抛光材料、微芯片导热基片与布线材料、微电子封装材料、光电子材料、先进的电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高效助燃剂、敏感元件、高韧性陶瓷材料、人体修复材料、抗癌制剂等。纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料,如纳米碳管,可用于微导线、微光纤( 未来量子计算机与光子计算机的重要元件) 材料、新型激光或发光二极管材料等。纳米薄膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒薄膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜;致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于气体催化材料、过滤器材料、高密度磁记录材料、光敏材料、平面显示器材料、超导材料等。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料,主要用途为超高强度材料、智能金属材料等。纳米复合材料包括纳米微粒与纳米微粒复合( 0- 0 复合) 、纳米微粒与常规块体复合( 0- 3复

纤维素酶的研究进展及应用前景

纤维素酶的研究进展及应用前景 摘要 我国近年来在纤维素酶研究应用领域取得了很大进展。纤维素酶是一组能够分解纤维素产生葡萄糖的酶的总称,按照功能可以分为内切葡糖聚酶,外切葡糖聚酶和β-葡聚糖苷酶。它在纺织,酿酒,食品与饲料行业的市场潜力是巨大,受到国内外业内人士的看重。本文综述了纤维素酶的组成,结构,分类,理化性质与作用机理,阐明了生产纤维素酶的微生物种类,纤维素酶的发酵工艺及高效分解菌。介绍了纤维素酶的特性,重要意义,在各领域的应用,并对其未来研究趋势进行了展望。 关键字:纤维素酶研究应用 前言:因为资源枯竭、能源短缺及环境污染等问题日益加剧,世界各国都在寻找开发新能源。纤维素类物质是自然界中分布最广泛、含量最丰富、生成量最高的有机化合物,也是自然界中数量最多的可再生类质。但这些纤维素大部分没有被开发,造成巨大的资源浪费和环境污染。近年来关于纤维素酶的基础研究获得了显著的进展,主要包括酶的组成部分和结构、发生降解的机理、基因的克隆和表达、酶的发酵和生产、应用等方面。由此可见生产纤维素酶对人类生存环境的改善和可持续发展有着举足轻重的地位。 1,纤维素酶的来源和分类 纤维素酶的最主要来源是微生物,用其生产是最为有效和方便的。不同微生物合成的纤维素酶在组成上差异明显。对纤维素的降解能力也不尽相同。细菌与放线菌生产的纤维素酶产量均不高,在工业上很少应用。而真菌具有产酶的诸多优点:产酶能力强,产生的纤维素酶为胞外酶,便于酶的分离和提取,且产生纤维素酶的酶系结构较为合理;酶之间有强烈的协同作用,降解纤维素的效率高。纤维素酶是一类能够把纤维素降解为低聚葡萄糖、纤维二糖和葡萄糖的水解酶。根据纤维素酶的结构不同,可把纤维素酶分为两类:纤维素酶复合体和非复合体纤维素酶。纤维素酶复合体是一种超分子结构的多酶蛋白复合体,由多个亚基构成。由四个部分构成:脚手架蛋白、凝集蛋白和锚定蛋白结合体、底物结合区域和酶亚基。非复合体纤维素酶主要由好氧的丝状真菌产生,如子囊菌纲和担子菌纲等的一些种属。它是由不同的三种酶所构成的混合物,即内切葡聚糖酶、外切葡苷糖酶和B一葡萄糖苷酶。 2,纤维素酶的组成与结构 因为种类和来源的不同,纤维素酶的结构存在较大差异,但是通常均具有2

纤维素酶的结构与功能综述

研究生课程作业(综述)题目:纤维素酶的结构与功能 食品学院食品工程专业 学号 学生姓名 课程食品酶学 指导教师 二〇一三年十二月

纤维素酶的结构与功能 摘要:人类的生命活动离不开酶,生物体的一切新陈代谢活动都离不开酶,并且工业酶产业正在迅速发展。本文简单阐述了酶的结构与功能,重点以纤维素酶为例子,阐述它的来源、结构、分类、催化机制以及在各行业的应用,并对纤维素酶的发展前景作了一定展望。 关键词:纤维素酶结构家族功能 The structure and function of cellulase Abstract:Human's life activities is dependent on the enzyme,and all the metabolic activity of organisms cannot leave the enzyme, and industrial enzyme industry is developing rapidly.This article simply expounds the structure and function of enzymes.The key to cellulose enzyme as an example,expounds its source,structure, classification,catalytic mechanism and application in various industries,and lastly expect the development prospect of cellulase. Keywords: cellulase structure family function 1

汉麻生物质综合利用郝新敏

汉麻生物质综合开发与利用 郝新敏1,高明斋2,杨元 2 (1 总后勤部军需装备研究所,北京,100082; 2 汉麻产业投资控股有限公司,云南,666200) 摘要:汉麻是一种古老而又新兴的生物质资源,重新审视并合理开发利用汉麻生物质资源,将为农民开辟一个新的增收渠道,为我国新农村建设提供一个良好机遇。同时对保障能源安全、保护环境、促进社会经济可持续发展也有着非常重要的意义。本文介绍了汉麻生物质资源的低碳环保特性,重点介绍了汉麻纤维低碳环保加工技术和汉麻在低碳环保纺织品、原生态汉麻秆芯人造板材以及生物制药等领域的综合利用现状。 关键词:汉麻,生物质,低碳环保,综合利用 1 汉麻的低碳环保性 汉麻是一种生命力很旺盛的作物,除极地和热带雨林外,在世界各地几乎都可以生长。我国是世界上最早栽培和使用汉麻的国家之一,距今已超过6000年。通过深入研究表明,汉麻是一种具有突出“低碳品质”的高值生物质资源,并且是可以在多个行业利用的工业原材料,具有以下特点: 1.1 生态性 汉麻与其他植物有良好的可共性,不与粮、棉、油争地,对土质要求不高,山坡地、荒地和盐碱地等都能种植,根系使土壤中氧含量和肥力得到提高,土壤不板结。汉麻是速生植物,其叶子更新快,对虫害的耐受力较强。与其它农作物间作,汉麻田附近的害虫会被汉麻大量的绿叶吸引过来。种植汉麻使适应并危害常见农作物的病原体及害虫的生物周期被打破,因此这些病/虫害由于汉麻的轮作被迫远离。可减少农药、杀虫剂等易造成温室气体高排放的化学药剂的使用。叶子回田后降解,养分被土壤吸收。 1.2 资源性 汉麻生物产量高,特别适合于和其他作物轮作间作。一季汉麻生长期仅为120天左右,但其生物产量高,一季杆芯的产量相当于一年速生林,每亩汉麻韧皮纤维常量可达100kg以上,最高可达200kg。汉麻的韧皮、秆芯、花、叶和根均具有很高的利用价值,是一种高值特种生物资源。 1.3 低碳性 (1)汉麻种植的碳汇效应 汉麻种植具有显着的低碳性,从种植到收获,每吨汉麻排放的CO2仅为544kg,而棉花为1680kg,而合成纤维生产CO2排放量比天然纤维高10~20倍。同时汉麻也是一种优秀的“碳汇”植物,在生长过程中通过光合作用吸收空气中的CO2,并以有机物的形式固定于植物体内,具有明显的固碳效应,是一种很好的低碳环保经济作物。据测算,种植1公顷汉麻在100天的生长周期内可以在纤维素碳中隔离并储存(螯合作用)20吨的CO2,并且在土壤中隔离并贮存另外500kg CO2。采用汉麻制造的产品也称为“碳汇产品(CO2 Sink Products)”。汉麻、黄红麻、棉花种植的碳汇效应如表1和图2所示。 CO2人均 2 排放减少0.42%。 图2 汉麻种植的碳汇效应 (说明:以上数据均是各品种单个生长周期的估算数据;棉花、黄红麻的生物量值均来源于2008年国家统计局发布的全国平均数值。汉麻生物量测量地在云南省西双版纳州勐海县。) (2)生长过程中原料碳排放

纤维素酶的研究进展与发展趋势

纤维素酶的研究进展与发展趋势 摘要介绍了国内外纤维素酶的研究进展,并简要阐述了纤维素酶研究的发展趋势。 关键词纤维素酶研究进展趋势 纤维素是植物细胞壁的主要成分,广泛存在于自然界,是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。随着世界人口的增长,为解决日益加剧的食品和能源危机,纤维素资源的利用引起了世界各国的极大关注和高度重视。纤维素酶能够有效地分解天然纤维素,是解决能源危机,食品和饲料紧张及环境污染等问题的重要途径之一。 1 纤维素酶的研究 在自然界中,绝大多数的纤维素是由微生物通过分泌纤维素酶来进行降解的。早在l850年,Mifscherlich己经观察到微生物分解纤维素现象。但纤维素酶的研究则是从1906年Seilliere在蜗牛消化液中发现了分解天然纤维素的酶,以后才逐渐开始的。1912年Pringsheim从耐热性纤维素细菌中分离出纤维素酶。1933年Grassman分辨出了一种真菌纤维素酶的两个组分。1954年,美国陆军Natick 实验室开始研究军用纤维素材料微生物降解的防护问题,后来发现纤维素经微生物降解后,可产生经济、丰富的生产原料,并且有望解决自然界不断产生的固体废物问题,于是纤维素酶得到了广泛的关注。 50年代,纤维素酶工作转向纤维素酶本身的性质、作用方式、培养条件、测定方法等研究。l958年,美国华盛顿大学Fry等人用酶水解非淀粉多糖,从那时起,纤维素酶的研究在世界许多国家迅速推广,特别在产纤维素酶的微生物选育、培养条件、纤维素酶的性质、纤维素酶的分离、提纯和协同作用方面的研究进展较快。60~70年代,Nisizawahe Woo等人对绿色木霉和黑曲霉的纤维素酶做了大量的研究,将纤维素酶分成不同组分,并进行了鉴定。70~80年代开始利用诱变等育种手段对产纤维素酶的微生物进行了改造,提高其产酶活性。80年代以后,人们开始利用遗传工程从分子生物学水平对纤维素酶生产菌株进行诱变育种,并对纤维素酶蛋白质的氨基酸序列及其分离纯化等方面进行了深入细致的研究。目前,对纤维素的酶法转化研究最多的是美国、丹麦、俄罗斯、日本和芬兰,并且获得了一些优良的纤维素酶生产菌,并以纤维素制糖为主要目标,分别建立了中试工厂。 2 纤维素酶的水解机制

纳米材料的应用及发展前景

纳米材料的应用及发展前景 摘要 纳米技术的诞生将对人类社会产生深远的影响,可能许多问题的发展都与纳米材料的发展息息相关。本文概要的论述了纳米材料的发现发展过程,并简述了纳米材料在各方面的应用及其在涂料和力学性能材料方面的发展前景。 关键词:纳米材料、纳米技术、应用、发展前景 一、前言 从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下(注1米=100厘米,1厘米=10000微米,1微米=1000纳米,1纳米=10埃),即100纳米以下。因此,颗粒尺寸在1~100纳米的微粒称为超微粒材料,也是一种纳米材料。纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的,后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。 纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material),是指其结构单元的尺寸介于1 纳米~100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度,它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且,其尺度已接近光的波长,加上其具有大表面的特殊效应,因此其所表现的特性,例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等,往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。 纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产(超微粉、镀膜、纳米改性材料等),性能检测技术(化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能)。纳米加工技术包含精密加工技术(能量束加工等)及扫描探针技术。 纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大,也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构,此结构代表具有高表能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结,同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。 纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段,美、日、德等少数国家,虽然已经初具基础,但是尚在研究之中,新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平,研究队伍也在日渐壮大。 二、纳米材料的发现和发展

纤维素酶的检测方法新

纤维素酶的检测方法 摘要:本文主要介绍了纤维素酶的降解原理,通过实验比较了四种常用纤维素酶的检测方法的稳定性,以及纤维素酶的发展前景,为纤维素酶的应用提供了进一步的参考价值。 关键词:纤维素酶酶活测定葡萄糖回归方程 一、纤维素酶及其降解原理 纤维素是高等植物细胞壁的主要成分,占植物总干重的30%-50%,是地球上分布最广,含量最丰富的可再生性碳源化合物,占地球总生物量的40%。据报道,我国每年光作物秸秆,稻梗等含纤维素较丰富的物质就有5亿吨之多,全球每年通过光合作用产生的植物物质高达1.55X109吨,其中尚有89%未被人们利用,而大量的秸秆,稻梗等含纤维素丰富的物质的利用率也很低。大多采用燃烧的方式来处理,这样就造成了环境污染,破坏了土壤的理化性质和丧失了有机质成分。所以,纤维素的充分利用与有效的转化对于解决当前的能源危机,粮食短缺,环境污染等有重大意义。 纤维素酶是分解纤维素的一类酶,它能将纤维素分解为葡萄糖,充分的利用了纤维素。自1906年Sellieres 在蜗牛消化液中发现纤维素酶以来,纤维素酶的研究和应用受到了国内外学者的极大关注,取得了很大进展。目前,国内外学者通过筛选产酶菌株来发酵产酶,再应用纤维素酶到食品,医药,饲料,洗涤等工业中,不仅解决了纤维素的再利用问题还取得了很可观的经济效益。 纤维素酶是由许多具有高协同作用的水解酶组成的。习惯上将纤维素酶分成三种主要成分:内切酶(内切β-1,4-葡萄糖酶,也称Cx酶)、外切酶(外切β-1,4葡萄糖酶,也称C1酶)、β -1,4葡萄糖酶(即为纤维二糖酶)[1]。C1酶主要作用于天然纤维素,使之转变为非结晶的纤维素。Cx酶又分为Cx1酶和Cx2酶。Cx1酶是一种内断型纤维素酶,它从水合非结晶纤维素分子内部作用于β-(1,4)糖苷键,生成纤维糊精和纤维二塘。Cx2酶是一种外断型纤维素酶,它从水合性纤维素分子的非还原端作用于β-(1,4)糖背键,逐步切断β-(1,4)糖节键生成葡萄糖。纤维二糖酶则作用于纤维二糖,生成葡萄糖。 纤维素酶在降解纤维素过程中的作用机理至今还不是很清楚。目前关于Cx酶、C1酶和β -1,4葡萄糖酶这3种酶的作用机理的假说比较公认的是以下3种,其中协同理论最为广泛接受。(1)C1-Cx假说。该理论认为首先由C1酶作用于纤维素酶的结晶区,再由外切酶和β-葡萄糖苷酶联合作用产生二糖和葡萄糖。其水解模式如图1所示。

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