巨龙竹半纤维素、木质素结构诠释及相互间化学键合机制解析

Dendrocalamus sinicus，which is the biggest bamboo species in the world, has broad prospects in the fields of pulp and papermaking, manmade board, as well as biorefinery industry. However, little research has been carried out to efficiently use this remarkable bioresources, and a throughout understand of the chemical properties needed before its comprehensive utilization. Herein, the lignin, hemicelluloses and lignin-carbohydrate complex (LCC) in the bamboo culm will be isolated with mild and effective separation methods, while minimizing the extent of chemical modification. The structural properties of these biopolymers will be characterized by wet chemical analysis methods and modern instrument analysis techniques (NMR, GC/MS, HPLC/MS, GPC, FT-IR, DSC, XRD) to elucidate the chemical constitutions of lignin and hemicelluloses, as well as the chemical bonds between LCC. The chemical properties analysis in this scientific research project will undoubtedly lay a necessary foundation for further investigation of Dendrocalamus sinicus, and provide the reliable theoretical evidences for its high value-added utilization.

巨龙竹是世界上最高大的竹种，在制浆造纸、人造板材和生物炼制等工业领域有着广泛的应用前景，具有极高的研究开发价值。但目前针对这种竹子的研究进展缓慢，对其基础化学性质了解非常有限。本项目拟采用温和高效的组分分离纯化技术手段，在尽可能完整地保留原始结构特征的情况下解离巨龙竹木质素、半纤维素、木质素-碳水化合物复合物，并通过化学分析手段和现代仪器分析技术相结合的方式（NMR、GC/MS、HPLC/MS、GPC、FT-IR、DSC、XRD）系统研究其基本化学性质，从分子结构水平阐明巨龙竹细胞壁中木质素、半纤维素的化学结构特征，揭示巨龙竹木质素与碳水化合物间的特殊化学键合机制。通过基本化学性质解析，奠定巨龙竹资源开发利用研究基础，为巨龙竹资源高值转化利用的方法选择、技术控制、问题分析提供可靠的科学理论依据。

巨龙竹是世界上最高大的竹种，在制浆造纸、人造板材和生物炼制等工业领域具有广泛应用前景，具有极高的研究价值。但是，目前针对这种竹材的研究进展缓慢，对其基础化学性质了解非常有限。本项目采用温和、高效的组分分离纯化技术手段，在尽可能完整地保留原始组分结构特征的情况下，解离巨龙竹木质素、半纤维素、木质素-碳水化合物，并通过化学分析手段和现代分析技术相结合的方式（NMR、GC/MS、HPLC/MS、GPC、FT-IR、DSC、XRD）系统研究其基本化学性质，从分子结构水平阐明巨龙竹细胞壁中木质素、半纤维素的化学结构特征，解释巨龙竹木质素与碳水化合物间的特殊化学键合机制。通过基本化学性质解析，奠定巨龙竹资源开发利用研究基础，为巨龙竹资源高值化利用的方法选择、技术控制、问题分析提供可靠的科学理论依据。.分析结果证明，巨龙竹半纤维素的分子主链是(β-1→4)-聚木糖，侧链为α-L-阿拉伯糖和/或4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸，侧链通过α-(1→3)和/或α-(1→2)键连接到聚木糖分子主链上；巨龙竹木质素属于典型的禾草类木质素（GSH型），木质素的主要联接键为β-O-4'醚键，其次是β-β'、β-1′和β-5'联接，木质素大分子结构中存在少量苜蓿素结构片段，巨龙竹木质素苯丙烷结构侧链γ位碳与对香豆酸结合，形成对香豆酸酯；巨龙竹木质素与半纤维素之间存在苯基糖苷键和苄基醚键联接，未能证实木质素-半纤维素之间是否存在γ-酯键联接。