植物细胞壁化学与酶促降解的纳米尺度研究

《Biomacromolecules》：Nanoscale Examination of Chemical and Enzymatic Degradation of Plant Cell Walls

本研究探讨化学（氢氧化酸）与酶（纤维素酶）处理对木质纤维素材料细胞壁结构及组分的影响，利用光谱和显微技术分析发现酸处理能有效去除木质素和提取物，导致细胞壁分层和硬度降低，而酶处理对纤维素结构影响较小，产生微裂纹。

　　

木质纤维素材料是生物技术和绿色能源领域最大的生物质来源。本研究旨在更好地理解与生物质生物化学转化成碳水化合物相关的细胞壁分解机制。我们探讨了在工业上具有实际意义的化学和酶处理过程中细胞壁结构和组成的纳米级变化，以达到所需的降解程度。其中一种处理方法使用过氧化氢和醋酸来去除木质素；另一种处理方法则利用纤维素酶来降解细胞壁。我们采用了带激发接触共振原子力显微镜来观察和表征细胞壁层。经过纤维素酶处理后，我们发现细胞壁出现了微裂纹。湿化学分析、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱分析证实，通过酸漂白成功去除了木质素和可提取物，而酶处理对生物聚合物的组成影响很小。木质素去除导致细胞壁层分离和硬度降低。X射线衍射结果显示纤维素的结构和结晶度发生了变化。