封面说明

正植物细胞壁储藏了绝大部分光合作用产物,是地球上最丰富、但尚未完全开发利用的可再生生物质资源.植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素、果胶质和木质素组成,是纤维及其制品、化工和生物能源的原料.认识植物细胞壁合成及其调控,通过生物技术培育可高效转化利用的细胞壁生物质,对充分利用植物细胞壁这一丰富的可再生资源,建立环境     

糠醛及其衍生物催化加氢制备1,5-戊二醇研究进展

糠醛是重要的生物质平台分子,其合理转化是生物质利用领域的重要课题之一. 1,5-戊二醇是一种具有巨大市场应用前景的聚合单体,研究糠醛及其衍生物选择性氢解制备1,5-戊二醇,在生物质转化和催化加氢理论研究领域都具有重要的意义.本文综述了四氢糠醇、糠醛、糠醇选择性加氢制备1,5-戊二醇的研究现状、催化剂类型和催化性能.对于具有优异1,5-戊二醇选择性的酸性氧化物修饰的贵金属类催化剂,从活性金属种类、金属-氧化物之间的协同作用、氧化物酸性影响、溶剂效应、不同催化剂体系中的构效关系,以及相关催化机理进行阐述.同时,对比了非贵金属类催化剂的研究现状,并对研究趋势和重点作了展望.     

植物细胞壁研究与生物质改造利用

细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的重要结构特征之一,在植物细胞生长发育和环境响应中发挥重要作用.同时,地球上陆生植物光合作用产物约70%存于细胞壁中,细胞壁生物质是地球上最丰富的可再生资源.植物如何将光合产物合成为细胞壁成分?人类如何有效利用大量的、可再生的细胞壁生物质资源?这些问题近年来受到了广泛的关注.本文对细胞壁合成、利用生物技术对细胞壁生物质进行改造,以及细胞壁生物质利用等研究进行简要介绍和综述.     

小麦茎秆结构和细胞壁化学成分对抗压强度的影响

应用光学显微镜、紫外分光光度计和傅立叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)等技术, 对小偃54, 8602和小偃81三个不同小麦品种茎秆的形态、解剖特征和细胞壁化学组分与茎秆抗压强度相关关系进行研究. 在3个小麦品种茎秆结构的比较观察中, 茎秆外径、横切面上不同组织比例以及两种不同类型维管束的数目等参数均有很大差异. 化学组分分析显示, 小偃81的纤维素含量最高, 而木质素含量介于另外两个品种之间. 对茎秆抗压强度的分析表明, 小偃81的抗压强度最高. 最后通过对上述特征的相关分析揭示, 茎秆外径和壁厚之比、厚壁组织比例、单位面积上大维管束平均数目和纤维素含量是影响小麦品种茎杆机械强度的4个主要因素. 因此, 在选育小麦抗倒伏品种时, 应特别重视茎秆的上述4个主要特征.     

纤维素多相催化一步制备多元醇

化石资源的日益枯竭,能源需求的不断增长以及全球气候和环境的不断恶化,迫使人类不得不寻找能替代化石资源的可再生新能源.近年来,生物质能由于广泛易得、廉价、碳中性等特点获得了世界各国的高度重视并得到飞速发展.以生物质及其衍生物为原料,催化转化制备多元醇更是成为当前国内外化学工作者的研究热点.多元醇作为一种重要的工业原料,可用于合成氢气、液体燃料和化学品.作为自然界最为丰富的生物质,纤维素可以通过催化转化的方法转变为多元醇.本文对纤维素制备山梨醇、异山梨醇、乙二醇、丙二醇的研究进展进行了总结和评述,并结合本课题组的一系列工作提出了纤维素制备多元醇的未来挑战.     

烘焙预处理对生物质气化工艺的影响

烘焙是一种介于220~300℃之间的慢速热解过程.为了考察烘焙技术作为预处理对气化工艺的影响,搭建了小型的烘焙试验台,并利用热重红外联用及低温氮吸附分析技术,开展了关于烘焙过程、烘焙产物特性、烘焙对合成气品质和气化效率影响的研究.试验结果表明:烘焙过程使生物质水含量降低、木质纤维结构得到一定破坏,有利于原料的大规模存储、运输和其他后续处理;烘焙固体产物能量密度提高、O/C比降低、具有多孔结构,有利于改善合成气品质和提升气化炉的冷煤气效率;不可凝烘焙气中可燃气体约占50%,有效利用可节省能耗、提高效率.因此,相比于其他预处理方式,烘焙技术利用于气化工艺极具潜力,应用前景良好.     

以离子液体为介质的纤维素均相衍生化

纤维素衍生物的均相合成一直是纤维素领域的研究热点之一.近年来,能够高效溶解纤维素的非质子型溶剂——离子液体的出现,为纤维素均相衍生化提供了一个崭新的、多用途的平台.以离子液体为介质,几乎所有人们熟知的纤维素衍生物(酯、醚、接枝聚合物等)都已经被合成出来;同时,一些新型、功能性纤维素衍生物和合成新技术不断涌现,以及均相酯化工业化的初步探索、农业废弃物的高值利用等,这些研究极大地拓展了纤维素资源的应用领域,促进了纤维素科学的发展.本文综述了以离子液体为介质的纤维素均相衍生化研究的最新进展.     

新型木刀比钢刀更锋利

近日,科学家研制出一种木刀,它比不锈钢餐刀的强度还高三倍.如果用这种木材制成木钉,其强度也等于或超过钢钉. 木材的主要成分之一是纤维素,其比强度(强度和密度之比)超过陶瓷、金属和合金等大多数工程材料.木材中纤维素的含量为40％～50％,其他成分包括半纤维素和木质素等,但它们的含量均较低.这些材料的杂合导致纤维素的强度降...     

近红外光谱分析方法研究:从传统数据到大数据

近红外光谱分析技术作为一种绿色分析技术,在许多领域中已得到广泛应用.随着应用的深入和拓展,近红外光谱的数据类型逐渐从传统数据变成近红外光谱大数据.本文总结了近红外光谱的预处理、奇异样本筛选、多元校正和模型转移等技术及其在相关领域的应用.对近红外光谱大数据分析技术的初步研究,包括近红外光谱在工业品在线检测、不同批次产品鉴别中的应用以及近红外光谱物联网系统等也进行了综述.此外,对于近红外光谱大数据未来的发展及近红外光谱大数据云平台的基本功能、软硬件的设计与开发、建设过程中需要解决的问题等进行了详细阐述.     

我国生物质催化转化研究取得重要进展

随着石油储量的不断减少和环境保护法规的日趋严格,生物质在未来的能源结构中将占有越来越重要的地位.世界各国都将发展生物质能源和生物质化工技术作为其重要的战略部署,投入重金进行研发.尤其是以纤维素为原料的生物质转化途径,因其来源广阔、不占用耕地等优势     

生物质的低温热解预处理实验研究

农作物秸秆类生物质水分含量高、能量密度低、资源分散,因此储存运输成本高,而且可磨性差不易制粉用于煤粉锅炉或气化炉的混合燃烧与气化.生物质低温预处理技术是一种能够解决上述问题的温和热解方法,能够显著改善生物质的特性.在固定床实验台进行了棉花秆和小麦秆N2氛围下的低温热解试验,200,230,250,270和300℃下加热时间均为30min.热解得到的固体焦产物能量密度显著提高,对比原始的生物质其可磨性得到明显改善,并且具有了疏水性,便于储存运输和磨粉用于气流床气化.热解气体产物以CO2,CO为主还有少量CH4,液体产物主要是水分和焦油.随着热解温度升高,液体产物和气体产物量均增加,固体焦的质量产率和能量产率都下降.对热解气体产生的动力学分析,作为相互平行独立的一级反应求解生成的动力学参数.     

分子识别响应型智能膜的研究进展

分子识别响应型智能膜兼备分子识别特性和膜过程能耗低效率高的优点,可以实现特定分子识别型控制释放、以及化学或生物物质的高精度分离等.本文主要综述了分子识别响应型智能膜的设计方法与应用,重点介绍了3类分子识别响应型智能膜及其应用:基于主客体作用分子识别响应型智能膜、基于耦合作用分子识别响应型智能膜以及基于螯合作用分子识别响应型智能膜,为新型分子识别响应型智能膜材料的研制以及分子识别响应智能膜过程的强化与应用提供了有价值的参考.     

模糊聚类理论发展及应用的研究进展

从模糊聚类准则函数的演化、算法实现的途径、有效性度量方式以及在模式识别与图像处理中的应用等４个方面对模糊聚类理论的研究进展做了综述和评价,指出模糊聚类进步研究的几个重要方向及其应用前景。     

光学纯机械面手性轮烷及面手性大环化合物合成研究进展

近年来,面手性逐渐引起了多个领域科学家的关注.面手性结构单元广泛存在于多种活性天然产物和药物分子中,如机械平面手性轮烷和平面手性大环化合物.这两类结构在分子机器、分子识别、不对称催化以及药物研发等多个领域展示出了重要的应用价值.然而,由于机械平面手性轮烷和平面手性大环化合物的结构复杂性,合成这两类化合物仍然面临着较大挑战,且合成方法相对较少.因此,研究高效制备上述两类面手性化合物的新策略是非常有价值的研究方向.目前,合成化学家已发展了手性色谱分离技术、手性源诱导、过渡金属或酶催化的不对称环化反应等制备面手性化合物的策略.本文综述了制备光学纯机械面手性轮烷和面手性大环两类结构的研究进展,旨在启发从事相关领域的合成化学家发展更多高效合成面手性结构的新策略,从而为高效构筑机械平面手性轮烷化合物和平面手性大环化合物提供借鉴.     

生物质快速热解产物在线催化提质研究

采用Py-GC/MS(裂解-气相/质谱联用)装置实现了四种生物质原料(杉木、杨木、棉花杆和稻壳)的快速热解以及热解气组分的在线检测, 研究了这四种原料热解产物的差别, 并考察了两种微孔分子筛(HZSM-5和HY)和三种介孔催化剂(ZrO₂&;TiO₂, SBA-15和Al/SBA-15)对棉花杆热解气在线催化裂解的效果. 结果表明, 不同生物质原料热解产物的种类和含量都有一定的差别; 棉花杆热解气经催化裂解后, 产物组成发生了较大的变化, 如左旋葡聚糖、羟基乙醛和羟基丙酮等的产率都有较大的下降, 而烃类产物的产率都有一定的增加; 两种微孔分子筛催化剂都具有较好的催化脱氧功效, 热解气经其催化裂解后形成了大量的芳香烃类产物; 而三种介孔催化剂则能够大幅地促进呋喃、糠醛等小分子呋喃类产物的形成, 同时也增加了乙酸的产率.     

抑制CCoAOMT表达的转基因杨树的制浆性能

检测了生长3年的转反义CCoAOMT基因杨树(Populus tremula × Populus alba)的制浆性能. 该株系木质素含量比野生型对照下降约13%, G/S略有增加. 化学成分分析表明, 转基因杨树的灰分含量、冷水抽提物、热水抽提物、1% NaOH抽提物、综纤维素、戊聚糖及纤维素含量与野生型对照没有明显差别, 但转基因杨树的苯醇抽提物含量略有增加. 纤维特征分析表明, 转基因杨树的纤维品质有所提高. 实验室小规模制浆实验表明, 降低木质素含量可以明显改善转基因杨树的制浆性能, 表现为木质素更易于去除、纸浆得率增加和纤维聚合度提高.     

青蒿素及其衍生物的抗疟构效关系研究和治疗新适应症衍生物的发现

青蒿素及其衍生物蒿甲醚、青蒿琥酯在抗疟领域取得了巨大成功,尤其对脑型疟疾和抗氯喹耐药表现出很好的疗效.本文首先对青蒿素及其衍生物的构效关系进行了回顾,系统分析了采用量子化学计算、三维定量构效关系分析、还原电势检测,以及分子对接等不同手段对于研究青蒿素衍生物结构优化,阐明其潜在作用机制方面的指导作用.除了抗疟作用,青蒿素及其衍生物还具有显著的免疫调节功能.近年来,通过对青蒿素类化合物开展了以免疫调节活性为导向的药物化学与药理学相结合的系统研究,在青蒿素母体结构上引入新的基团,发现了一批具有更强免疫抑制活性以及口服吸收良好的新型青蒿素衍生物.其次,主要介绍这些新型青蒿素类衍生物在治疗自身免疫疾病方面的研究进展.为了充分挖掘青蒿素骨架在药物研发方面的潜力,从20世纪90年代开始有越来越多的研究开始探索青蒿素及其衍生物的抗肿瘤活性.青蒿素本身或其简单的衍生物,如双氢青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚等的抗肿瘤活性较弱.然而,通过采用向青蒿素骨架中引入水溶性片段、杂多环,以及靶向药物片段等策略,可以获得抗肿瘤活性更好,成药性更高,且具有明确分子靶标的新型青蒿素衍生物.最后,对新型抗肿瘤青蒿素衍生物的设计和改造最新进展进行了综述.     

推荐系统托攻击模型与检测技术

针对协同过滤根据近邻偏好产生推荐的特点,恶意用户注入伪造用户模型成为正常用户近邻,推进或打压目标项目的推荐排名,从而达到改变推荐系统结果,这种攻击方法称为"托攻击".本文综述了托攻击模型与检测技术的研究现状和面临的主要问题,试图为这一新兴的研究领域勾勒出较为全面清晰的概貌.从推荐系统机理入手,介绍托攻击产生动机、概念、目的、评分向量构成和模型分类,然后提出衡量托攻击对推荐系统危害性的两类指标;接着讨论区分正常用户和托攻击用户的特征指标;然后以机器学习角度分类为主线,综述3类托攻击检测算法,分析3类算法的利与弊,并介绍用于评估托攻击检测算法的数据集、指标和实验方法;最后指出进一步的研究方向.     

PM_(2.5)源解析方法的比较与评述

当前我国PM2.5污染严重,空气质量、大气能见度和人体健康均受到影响和威胁,准确判定解析和定量确定PM2.5的来源是有针对性地制定相关政策法规和控制措施的重要科学前提.本文简要总结目前3大主要颗粒物源解析方法——源清单法、扩散模型法和受体模型法的发展历程和应用特征;以美国亚特兰大采集的PM2.5及化学成分为公共数据平台,评述了目前几种主要PM2.5源解析模型(受体模型和扩散模型)的方法特点以及适用性,分析了不同源解析方法对机动车源、燃煤源、生物质燃烧源、道路尘以及二次源等多种源类的解析特点、结果差异以及可能原因,总结了各种源解析方法在方法及应用上的优势和局限,提出多种方法集成应用和发展混合模型是未来开展颗粒物源解析工作的方向.     

2,3,7,8-四氯代二苯并二英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化, 建立了一种类雌激素体外实验模型. 实验结果表明, Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系, Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物. TCDD, B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 呈明显的抗雌激素效应, 并同时激活了CYP1A1 基因的表达; 但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用, 表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下, 可能呈现出相反的毒性效应; b-naphthoflavone(b-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 并可激活CYP1A1基因的表达; Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达, 但不能诱导CYP1A1基因的表达; 而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制; 上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系, 这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.