竹材纤维素晶体结构对糖转化效率的影响

[目的]竹纤维与薄壁组织细胞构成了竹材的主体,针对不同细胞单元的结构性能特点开展定向利用,是实现竹材精准增值加工利用的重要途径。薄壁组织纤维素远比竹纤维纤维素更容易解聚制备纳米纤维素和水解,但其内在的科学机制仍不清楚,推测可能与两者纤维素的晶体结构差异有关。[方法]基于竹纤维与薄壁细胞密度差异将两者进行分离,深入两者的纤维素晶体结构。进一步通过离子液体处理,探究纤维素晶体结构变化过程中其糖转化效率的变化,揭示纤维素晶体结构对糖转化效率的影响。[结果]竹纤维具有更大的晶体横向尺寸,并且晶面间距更小,表明竹纤维的基本纤丝包含分子链数目更多,纤维素分子链之间堆积的更为紧密。在离子液体处理过程中,竹纤维纤维素晶体结构没有显著变化,水解糖转化效率较低;薄壁细胞纤维素在处理过程中,结晶度指数降低,晶体尺寸减小,晶面间距增大,降低了薄壁细胞的生物质抵抗性,纤维素水解糖转化效率显著提高。[结论]纤维素晶体结构的改变导致纤维素糖转化效率提高,表明纤维素结构是影响纤维素水解效率的因素之一,并且证实了薄壁细胞纤维素具有“低生物抗降解屏障”特性。