木质半纤维素结构表征与功能产品制备基础研究

本项目主要探讨轻度超声波和蒸汽爆破预处理及不同溶剂体系(H2O2/OH-, DMSO/NMI和DMSO/LiCl)和离子液体体系（BmimCl、AmimCl、BenzylmimCl、MethoxyBenzylmimCl）等对2种竹材和3种乔灌木中半纤维素的溶解机理，然后采用不同浓度的醇溶液、I2-KI溶液、不同浓度的硫酸铵溶液和DEAE-纤维素柱分级纯化半纤维素并通过核磁、红外光谱、凝胶渗透色谱、扫描电镜、原子粒显微镜、旋转流变仪及热分析仪等技术对其理化性质和化学结构特征进行表征。阐明细胞壁中半纤维素与阿魏酸和对香豆酸相连接酯键的特征和结合位置，揭示半纤维素和木质素之间的化学键结合类型及位置。然后依据分离半纤维素组分化学性质特点进行化学改性以制备酯化半纤维素、阳离子半纤维素、苄基化半纤维素、羧甲基半纤维素、木糖醇和低聚木糖，为林木生物质资源的高效转化利用提供理论基础和新技术。

本项目对木质半纤维素在不同的溶剂体系和预处理条件下进行了分离及结构表征研究，在此基础上通过化学改性及定向降解制备了一系列功能产品。揭示了环境友好型H2O2/OH-解离半纤维素的反应机理；提出了轻度超声波处理提高半纤维素产率的新工艺。创建了环境友好离子液体解离半纤维素新技术，并揭示了半纤维素组分在离子液体中的溶解机理。表征了不同反应介质中分离所得的半纤维素的理化性质及结构，并探索了半纤维素的流变性能及分子链形貌。提出了不同浓度的乙醇溶液、碘-碘化钾饱和溶液、二乙胺乙基纤维素柱和硫酸铵溶液分级纯化半纤维素，以制备不同分枝度的半纤维素的新方法。阐明了细胞壁中半纤维素与阿魏酸和对香豆酸相连接酯键的特征和结合位置。研究了半纤维素在离子液体中与酸酐的均相衍生化新体系，合成了新型半纤维素脂肪酸衍生物。设计了一系列水溶性好、带有电荷的新型可生物降解阳离子型半纤维素衍生物、制备了新型两亲性半纤维素长链脂肪酸并对其自组装行为及其药物缓释性能进行了研究。制备了苄基化半纤维素并揭示了半纤维素苄基化的机理及反应过程、建立了高取代度的羧甲基半纤维素的快速、高效合成新体系。对分离所得半纤维素进行了定向降解制备了低聚木糖，为林木生物质资源的高效转化利用提供了理论基础和新技术。