耐高温L_乳酸菌的筛选与鉴定54
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耐高温L_乳酸菌的筛选与鉴定54
＜＜＜；CEREALSANDOILSPROCESSING；食品工程?技术；耐高温L－乳酸菌的筛选与鉴定；李鸿梅；王治同；刘学军；（吉林农业大学食品科学与工程学院）；【摘要】耐高温乳酸菌对木质纤维素的同步糖化共发酵；量，降低染菌机会具有重要作用；Bacilluscoagulans；【关键词】耐高温L－乳酸菌；16SrDNA；筛选；文献标识码：A；文章编号：16
＜＜＜CEREALSANDOILSPROCESSING食品工程?技术耐高温L－乳酸菌的筛选与鉴定蒲春李鸿梅王治同刘学军于雷（吉林农业大学食品科学与工程学院）【摘要】耐高温乳酸菌对木质纤维素的同步糖化共发酵生产乳酸和减少发酵过程中冷却水用量，降低染菌机会具有重要作用。本文从土壤中筛选到两株耐高温的L－乳酸菌Y3和Y6。对它们进行形态特征、生理生化特征和16SrDNA鉴定，以准确地判断其属种。形态学和生理生化结果表明Y3和Y6均符合芽孢杆菌属特征，16SrDNA鉴定结果表明两菌株属于凝结芽孢杆菌Bacilluscoagulans。【关键词】耐高温L－乳酸菌；16SrDNA；筛选；鉴定中图分类号：TS201．3文献标识码：A文章编号：10)11-0167-05强度的L－聚乳酸作为一种热塑型高分子材料在工业包装和生物相容性、生物可降解性材料等领域具有广阔的应用前景。据估计，到2008年，聚乳酸的市场潜力将达到39万t，全球对乳酸和乳酸盐的需求将以每年乳酸及其衍生物作为重要的有机化工原料和精细化学品，广泛应用于食品、农业、环保、医药、饲料、日用品、化工等领域。人体和动物体只能代谢自身产生或摄入的L－乳酸，因此L－乳酸在食品、饲料和医药行业中备受重视。以乳酸为单体经化学合成的聚乳酸被认为是最有发展前途的可生物降解高分子材料。高细菌总数≤50cfu／mL，大肠菌群≤3cfu个／100mL，致病菌不得检出。15％的速度递增。L－乳酸的实际生产大都是先将各种农作物淀粉水业科学，）：112～118．［4］谢音．食品分析［M］．北京：科学技术文献出版社，2006：52～66．3结论本试验对红枣蜜酒通过正交试验确定其最佳主发［5］NIEISENSS．食品分析［M］．北京：中国轻工业出版社，～315．［6］徐辉艳，王汉屏，郭敏，等．枣酒主发酵工艺的研究［J］．粮油加工，2008（12）：122～126．［7］袁志发，周静芋．试验设计与分析［M］．北京：高等教育出版社，～304．酵工艺为糖度20％、接种量3％、发酵温度28℃、SO2的添加量40mg／kg。影响红枣酒发酵因素的主次顺序为糖度（A）＞接种量（B）＞发酵温度（C）＞SO2添加量（D），红枣酒具有独特的诱人风味和生物功能性，是一种值得开发的果酒。参考文献［1］曹奔，池爱平．酶法提取木枣多糖对游泳小鼠血清酶的影响［J］．食品科学，）：531～534．［2］杜连祥．微生物学试验技术［M］．北京：中国轻工业出版社，基金项目：陕西省农业攻关项目基金（），陕西教育学院科研基金项目（09KJ025）收稿日期：作者简介：徐辉艳（1984―），女，陕西咸阳人，助教，研究方向为食品生物技术。通讯作者：王汉屏（1954―），男，陕西安康人，副教授，从事生物技术及应用方面的研究。通信地址：（710061）西安市大兴善寺东街69号．［3］张宝善，陈锦屏，杨莉，等．红枣酒发酵工艺研究［J］．中国农167技术?食品工程＞＞＞EREALSANDOILSPROCESSING解成葡萄糖，然后进行发酵。从长远角度来讲，有效利用木质纤维素生产L－乳酸，包括各种废弃物的资源化利用，将有助于节约粮食资源，降低乳酸生产成本，促进聚乳酸产业发展，减少环境污染，创造可观的经济效益和社会效益。因此，近年来研究人员在乳酸生产底物选择方面逐渐由淀粉转向木质纤维素。要实现对木质纤维素的同步糖化共发酵生产乳酸，就要求乳酸菌能够同木质纤维素完全水解所需的纤维素酶有良好的协同作用。也就是说乳酸菌的发酵温度、pH值等条件要同纤维素酶糖化时的温度、pH值等条件接近或一致。一般纤维素酶作用的温度在50～60℃，pH值在4．8～5．2，因此要求乳酸菌要能够耐高温和耐酸。另外在乳酸生产中，乳酸发酵速度越快所产生的热能就越大，而发酵温度过高会使产酸急速下降。尤其是在高温季节，菌种生长虚旺，升温快，持温高，降温慢，远远超过了生产菌种的最适培养温度，造成大罐罐温高、菌体生长先旺后衰，产酸低，耗糖慢，周期长，极大地影响了乳酸产率和收率，降低了经济效益。虽然人们针对L－乳酸的生产特性已经进行了大量研究，其中也涉及到了一些极端条件下的耐受性问题，比如耐酸性、耐糖性甚至耐氨性，但是对耐高温的特性研究大都是集中在温度影响乳酸菌在乳、奶酪等食品发酵过程中生长特性方面。目前，利用耐高温菌发酵乳酸的研究已越来越成为各国研究学者关注的热点。本研究从土壤中筛选具有相应耐高温能力的菌株，通过形态学、生理生化和分子生物学方法进行了初步分类鉴定，可为耐高温菌标准化生产L－乳酸提供技术支持。1材料与方法1．1材料1．1．1样品土样分别采自吉林农业大学附近的水库旁泥沼土，牛粪堆肥土，田间土，林间土，菜园土，耕作土等。1．1．2试剂L－乳酸标样，Sigma公司；乳酸测定试剂盒，南京建成生物工程研究所；细菌基因组提取试剂盒、PCR产物回收试剂盒，Axygen公司；DL2000DNAMarker，Takara公司；X－gal、IPTG、琼脂糖，BBI公司；氨苄青霉素、溶菌酶、蛋白酶K、胰蛋白酶、Rnase，Am-resco公司；Tris饱和酚、细菌引物合成，上海生工公168司；TIANampBacteriaDNAKit，天根生化科技（北京）有限公司。1．1．3培养基（1）矿物盐溶液：1．36gKH2PO4，2．0gNaCl，0．2gMgSO?47H2O，1．0g（NH4）2SO4，10mgFeSO4?7H2O，自来水1000mL配制，pH值自然。（2）富集培养基：矿物盐溶液中加入10g的酵母提取物，100g葡萄糖。固体培养基中加入1．5％琼脂，1．5％L－乳酸钙，2％CaCO3（CaCO3与培养基分开灭菌）。（3）L肉汤培养基：10g胰酶解酪蛋白胨，5g酵母提取物，5gNaCl，100g葡萄糖，蒸馏水1000mL，用于菌种保存。（4）MRS培养基：蛋白胨10g，肉浸膏10g，酵母浸膏5g，葡萄糖20g，三水醋酸钠晶体5g，Tween801mL，柠檬酸三铵2g，K2HPO42g，琼脂15g，MgSO4?7H2O0．2g，MnSO?42H2O0．05g，蒸馏水1000mL。用于菌种活化。（5）YE培养基：酵母粉15g，葡萄糖100g，蒸馏水1000mL，酵母粉和葡萄糖分别灭菌，冷却后混合。固体YE培养基中加入1．5％琼脂。1．1．4仪器与设备2100可见分光光度计（UNICO）、HZS－H水浴震荡器、HPX－9082MBE数显电热培养箱、DL－CJ－2N高性能无菌试验台、Haier超低温保存冰箱、AB104－N电子天平、pH211台式酸度离子计、HZQ－X100振荡培养箱、Beckmanmicrofuge21R离心机、鼎国生物公司凝胶成像仪、Bio－radGradientPCR仪、Bio－RadPoverPac200电泳仪。1．2方法1．2．1土样采集采土在选好适当地点后，用小铲子除去表土，取离地面5～15cm处的土约l0g，盛入清洁的自封袋中扎好，标记，记录采样时间、地点、环境条件等，以备查考。1．2．2菌株初筛取样品约1g，通过无菌操作装入有10mL含有0．01％溴甲酚紫指示剂的富集培养基试管中，用棉塞封口，80℃处理15min后，进行摇床培养（200r／min，24h，50℃），取变色试管中培养液0．2mL涂布在平板上。在50℃恒温箱培养24h后，选择有溶钙圈明显的典型菌落进一步划线分离，直到出现纯的单菌落。单菌落在L肉汤培养基培养16h后，储存于15％～20％甘油中在－60℃低温冰箱中冻存。将划线分离菌株于装有1mL的MRS液体培养基EP管中活化。然后在10mLYE液体培养基试管中静止培养24h，测量发酵液的pH值。1．2．3菌株复筛将发酵液pH值较低的菌株按接种量为2％～5％加入含YE液体培养基三角瓶中，50℃，200r／min，培养24h。发酵液5000r／min离心10min，取上清液用于纸层析定性。将2％乳酸、空白培养基和发酵培养液点样进行纸层析，以确定菌种培养液中是否产生有乳酸。展开剂：正丁醇∶甲酸∶水＝10∶2∶15；显色剂：0．2％溴甲酚绿∶0．05％甲基红∶0．5mol／LNaOH＝1∶1∶0．15（v／v）溶液。1．2．4L－乳酸测定YE液体培养基中加入5％CaCO3，培养24h后，用试剂盒测乳酸类型与产量。以NAD＋为氢受体，LDH催化乳酸脱氢产生丙酮酸，使NAD＋转化成NADH。其中PMS递氢使NBT还原为紫色呈色物，呈色物的吸光度在530nm时与乳酸含量成线性关系。1．2．5菌株鉴定形态特征鉴定：观察分离培养基平板上菌落特征。进行革兰氏染色于显微镜下观察，记录菌体形态。生理生化特征鉴定：将菌株按照《乳酸细菌分类鉴定及试验方法》进行运动性试验、接触酶试验、利用糖产酸试验、淀粉水解试验、明胶液化试验、尿素还原试验、V－P试验、硫化氢产生试验及硝酸盐还原试验。菌株经活化接种于硝酸盐液体培养基中，50℃培养1～2d后，将试剂A和B各0．2mL等量混合，取混合试剂约0．1mL加于液体乳酸细菌培养物中，于10min内观察颜色变化，当培养液变为粉红色、玫瑰红色、橙色或棕色时为硝酸盐还原阳性。A：对位氨基苯磺酸0．8g，5mol／L醋酸溶液100mL；B：1－萘胺0．5g，5mol／L醋酸溶液100mL。以上生理生化试验均以空白培养基作为对照。1．2．6乳酸菌分离株16SrDNA序列测定1．2．6．1菌体总DNA的提取菌株基因组提取用TIANampBacteriaDNAKit提取，具体操作步骤按照试剂盒附带的说明书进行。1．2．6．2PCR扩增引物采用扩增细菌16SrRNA的通用引物，序列如下：Forward27F：5’－AGAGTTTGATCCTGGCTCAG－3’＜＜＜C食品工程?技术EREALSANDOILSPROCESSINGReverse1495R：5’－CTACGGCTACCTTGTTACGA－3’1．2．6．3PCR扩增反应体系为50μL：10×PCRbuffer5．0μL；dNTP（2．5mM）2．5μL；Primers（20μM）：Forward1．0μL；Re-verse1．0μL；TaqDNApolymerase（5U／μL）0．5μL；DNAtemplate（50ng／μL）0．5μL；加水补至50μL。PCR反应条件为50μL反应体系，94℃，1min；退火：55℃，45s；延伸：72℃，75s，30个循环；延伸72℃，10min。1．2．6．4PCR产物检测及纯化16SrRNA的PCR产物用0．8％琼脂糖凝胶电泳检测，PCR产物上样量为5μL，电泳缓冲液使用0．5×TAE，100V电泳20min，EB（0．5μg／mL）染色后在紫外灯下观察结果，PCR产物为约1．5kb大小的电泳条带。PCR产物经凝胶试剂盒DNAGelExtractionKit回收纯化。1．2．6．5PCR产物测序测序工作由上海生工生物科技有限公司完成。使用通用引物27f与1495r双向测通。1．2．7系统发育学分析将得到16SrRNA序列用NCBI的Blast程序进行比较分析，得出相似性。使用软件SeqPup，录入菌株的16SrRNA序列和从GenBank数据库中获得的其他类似菌株的16SrRNA序列，并采用软件ClustalW1．8进行多序列匹配排列。采用软件Mega3．1得出系统发育树。删除序列匹配排列中出现的插入和缺失，然后使用Neighbor－joining方法，构建系统进化树。2结果与分析2．1菌株初筛将采取的40份土壤样品在加入过滤灭菌指示剂的试管中强烈振荡，混匀后进行富集培养。取将富集培养液变浑浊且颜色变黄的试管摇匀，然后在CaCO3平板培养基上涂布培养，取较早长出并产透明圈的菌落分离得到大约120株产酸菌。产酸菌会使培养基中的pH值下降导致含显色剂的培养液由紫变黄，这样可以通过目测法直观地淘汰不产酸或产酸能力弱的菌株。取透明圈直径与菌落直径比较大的菌株划线分离得16株，将它们在EP管中活化培养后，加入YE液体培养基的试管中50℃培养24h，测定pH值，见表1。2．2菌株复筛选取pH值较低的5株菌，即Y3、Y6、Y9、Y11、169技术?食品工程＞＞＞EREALSANDOILSPROCESSING表1初筛产酸菌的pH值菌株pH值菌株pH值菌株pH值菌株pH值Y14．27Y54．27Y94．13Y135．11Y24．25Y64．06Y104．16Y144．20Y33．99Y74．15Y114．11Y154．20Y44．36Y85．08Y124．12Y164．57Y12利用纸层析进行定性试验。点样量为10～15μL。展开剂混合后分层，滤纸点样后在层析缸中饱和2h，用全部展开剂饱和，上层液展开。展开后完全干燥，甲酸挥发尽后显色。显色斑点清晰，无拖尾，分离效果较好。空白对照液中没有层析点的出现，标样和各菌株发酵液的层析点明显并基本处于同一位置，测定它们的Rf值如下，Rf标样＝10．2／13．09＝0．78；RfY3＝10．2／13．09＝0．78；RfY6＝10．2／13．09＝0．78；RfY9＝10．1／13．09＝0．77；RfY11＝10．05／13．09＝0．77；RfY12＝10．05／13．09＝0．77。3次平行试验表明，从Rf结果可以判断该5株菌所产酸均为乳酸，也就是说这5株菌为乳酸产生菌。将这5株菌发酵液用试剂盒进行检验所产乳酸均为L型，选产酸量较多的2株菌Y3和Y6保留，进行菌株鉴定。2．3分类鉴定2．3．1形态特征在显微镜下观察，Y3菌体呈长杆状，平直；Y6菌体呈杆状，单个排列，微弯。Y3菌落为圆形，乳白色，菌落中央隆起，表面光滑、湿润，边缘整齐。Y6菌落形态与Y3相似，呈白色，不透明。2．3．2生理生化特征菌株Y3和Y6均为革兰氏阳性菌，接触酶试验、淀粉水解试验、V－P试验均为阳性。可利用可溶性淀粉、蔗糖、麦芽糖、木糖和葡萄糖。不运动，不能液化明胶，不能还原硝酸盐和尿素，不产生H2S，可在pH值4．5生长。通过对表2中两株菌的生理生化试验结果与《伯杰氏细菌鉴定手册》和《乳酸细菌分类鉴定及试验方法》中相关分类标准比较，Y3和Y6可基本鉴定为属于产乳酸的芽孢杆菌属。2．3．316SrDNA鉴定结果2．3．3．1PCR反应产物的检测与序列测定用质量分数为0．8％的琼脂糖凝胶对菌株Y3和Y6的16SrDNA扩增产物做电泳检测，溴乙锭染色后，均在1500bp处出现荧光条带，与预期结果一致（图1）。170表2菌株Y3和Y6的生理生化特征试验项目Y3Y6试验项目Y3Y6革兰氏染色＋＋明胶液化试验－－运动性试验不运动不运动尿素还原试验－－接触酶试验＋＋V－P试验＋＋葡萄糖产酸试验＋＋可溶性淀粉利用＋＋淀粉水解试验＋＋蔗糖利用＋＋硝酸盐还原试验－－麦芽糖利用＋＋硫化氢试验－－木糖利用＋＋注：＋表示反应呈阳性；一表示反应呈阴性。表明扩增16SrDNA成功，获得的目的基因经过凝胶电泳被很好的纯化分离。2．3．3．216SrDNA同源性分析及系统发育树的建立测序得到的16SrRNA基因序列，保留其可靠的约600nt序列进行系统发育分析。通过Genbank的MegaBLAST比对，获得同源性较高的已知分类单元，然后用这些序列构建系统发育树。采用Kimura双参数计算模型。从构建得到的数据树上，如图2所示，可以看图1菌株Y3和Y6的16SrDNA的PCR扩增产物电泳图谱1．为菌株Y3的16SrDNA扩增产物；2．为菌株Y6的16SrDNA扩增产物；3．DL2000DNAMarker图2Y3与Y6基于16SrDNA的系统进化发育树出Y3和Y6都与凝结芽孢杆菌Bacilluscoagulans相似，其中Y6与BacilluscoagulansIDSp，Y3与Bacillus．coag-ulansNRIC1527的序列相似性均为99％。它们在系统发育上属于厚壁菌门Firmicutes，芽孢杆菌纲Bacilli，芽孢杆菌目Bacillales，芽孢杆菌科Bacillacea，芽孢杆菌属Bacillus。与乳酸菌属成员Lactobacillusthermophilus在系统发育上也较为接近，序列相似性为98％。嗜热乳酸菌Lactobacillusthermophilus在系统发育上属于厚壁菌门Firmicutes，芽孢杆菌纲Bacilli，乳杆菌目Lac-tobacillales，乳杆菌科Lactobacillaceae，乳杆菌属Lac-tobacillus。凝结芽孢杆菌也称为乳酸芽孢杆菌，为产乳酸的高产菌种。因此可以推测Y3，Y6为产L－乳酸的凝结芽孢杆菌Bacilluscoagulans。3讨论从总量上看木质纤维素才是世界上存在最广泛的可再生生物质资源。可以利用的纤维类生物质资源很多，包括各种农业残余物，林业残余物，专门栽培的作物以及各种废弃物。国内目前利用木质纤维素生产乳酸的报道集中在利用纤维素酶和米根霉同步糖化发酵。同型乳酸细菌与米根霉发酵乳酸相比较互有利弊，但由于在发酵中具有乳酸转化率高，生产成本低，不易污染杂菌等优点，因此成为研究者关注的热点。浙江大学夏黎明教授等人在串联式生物反应器中，将酶水解与固定化乳酸杆菌发酵相耦联，提高纤维素对乳酸的转化率和乳酸产率。国外则一般利用纤维素酶和乳酸细菌进行同步糖化发酵。很多乳酸菌能耐受纤维素酶所要求的低pH值，但是酶解时所要求的高温达不到。筛选耐高温的乳酸菌，不但可以使纤维素酶和乳酸菌同步糖化发酵，而且还能有效解决生产菌种在高温季节活力大减，产能下降的问题，可以减少发酵过程中冷却水用量和降低染菌机会。对耐高温L－乳酸菌生产L－乳酸的研究在国内还处于初步阶段，本试验从土壤中筛选到的耐高温L－乳酸产生菌，经过形态特征、理化鉴定和16SrRNA序列分析方法鉴定，初步确定Y3和Y6两株菌株为凝结芽孢杆菌，为今后耐高温L－乳酸菌的研究及应用奠定了基础。参考文献［1］LorenzoMLD．Crystallizationbehaviorofpoly（L－lacticacid）［J］．EuropeanPolymerJournal，2005（41）：569～575．＜＜＜C食品工程?技术EREALSANDOILSPROCESSING［2］UenoT．Lacticacidproductionusingtwofoodprocessingwastes，cannedpineapplesyrupandgrapeinvertaseassubstrateandenzyme［J］．BiotechnolLett，2003（25）：573～7．［3］DannerH，NeurelterM，MadzingaidzoL，GartnerMandBraunR．BacillussteareothermophilusforthemophilicproductionofL－lacticacid［J］．ApliedBiochemistryandBiotechnology，）：895～903．［4］MichelsonT，KaskbK，JogiE，TalpsepE，SuitsoI，NurkA．L－（＋）－LacticacidproducerBacilluscoagulansSIM－7DSM14043anditscomparisonwithLactobacillusdelbrueckiissp．lactisDSM20073［J］．EnzymeandMicrobialTechnology，1～867．［5］东秀珠，蔡妙英．常见细菌系统鉴定手册［M］．北京：科学出版社，2001．［6］凌代文，东秀珠．乳酸细菌分类鉴定及试验方法［M］．北京：中国轻工业出版社，1999．［7］曲音波．纤维素乙醇产业化［J］．化学进展，）：．［8］樊华，张劢，黄莉，等．稻草秸秆发酵同时糖化酵解产乳酸的初步研究［J］．江西化工，2007（1）：99～102．［9］乔长晟，汤凤霞，白雪娟，等．利用纤维素类物质―玉米芯生产L－乳酸的研究［J］．中国食品学报，2006（6）：101～105．［10］鲁杰，石淑兰，杨汝男，等．利用纤维废弃物生产L－乳酸的研究［J］．中国造纸学报，）：80～84．［11］沈雪亮，夏黎明．利用纤维原料在串联式生物反应器中协同酶解发酵乳酸［J］．高校化学工程学报，）：356～361．［12］JohnRP，NampoothiriKM，PandeyA．Simultaneoussacchari-ficationandfermentationofcassavabagasseforL－（＋）－lacticacidproductionusinglactobacilli［J］．ApplBiochemBiotechnol，）：263～72．［13］JohnRP，NampoothiriKM，PandeyA．Simultaneoussacchari-ficationandL－（＋）－lacticacidfermentationofprotease－treatedwheatbranusingmixedcultureoflactobacilli［J］．BiotechnolLett，）：．［14］OhkouchiY，InoueY．DirectproductionofL＋－lacticacidfromstarchandfoodwastesusingLactobacillusmanihotivoransLMG18011［J］．BioresourTechnol，）：1554～62．基金项目：吉林农业大学博士科研启动基金（2007034）收稿日期：作者简介：蒲春（1983―），女，山东淄博人，硕士研究生，研究方向为发酵工程。通讯作者：于雷（1973―），男，吉林长春人，副教授，博士，研究方向为食品科学与发酵工程。通信地址：（130118）吉林省长春市新城大街2888号171包含各类专业文献、行业资料、生活休闲娱乐、高等教育、中学教育、外语学习资料、幼儿教育、小学教育、专业论文、各类资格考试、耐高温L_乳酸菌的筛选与鉴定54等内容。
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增值电信业务经营许可证 豫B溶胶—凝胶技术改性杨木纤维及其板材性能研究--《南京林业大学》2011年硕士论文
溶胶—凝胶技术改性杨木纤维及其板材性能研究
【摘要】：速生人工林杨树具有木质松软、易燃烧、硬度低、尺寸稳定性差及耐磨性差等缺点,限制了它的使用范围。本论文提出以溶胶-凝胶技术,在低温条件下,模拟或改善天然生物复合材料,在纳米或细胞水平上实现对材料结构和组成的设计与控制,使之具有高性能。本论文区别于传统改性方法,通过在木材纳米空隙内、细胞内引入溶胶,使其在特定位置上聚集、反应,消除或减少极性基团,从而从根本上解决长期困扰木材科学工作者的这一难题。
通过研究可以得出以下结论：
1)以廉价的三氯化铁为原料制备氢氧化铁溶胶对杨木纤维进行改性。通过红外光谱和热失重测试分析,结果显示氧化铁-杨木纤维复合材料与未改性杨木纤维相比,亲水能力大大降低,热稳定性能得到提高。由此可以得出用溶胶-凝胶技术对杨木纤维进行改性是可行的。
2)以正硅酸乙酯为前躯体,硼酸为添加剂,制备硅／硼溶胶对杨木纤维进行改性,结果显示：当H2O: TEOS摩尔比等于10时,溶胶的粒径为1.794nm,纤维增重率最大,能谱分析显示进入细胞壁纳米孔隙中的Si的质量分数为3.79%。FTIR图谱解析表明硅／硼溶胶与纤维上的羟基发生缩合。TG曲线显示硅／硼溶胶改性的杨木纤维复合材料具有良好的热稳定性能。
3)硅／硼溶胶改性的杨木纤维板的各项性能已达到国家标准。CONE实验和防腐实验显示硅／硼溶胶改性的杨木纤维板具有良好的阻燃性能、耐白腐性和耐褐腐性。
4)以正硅酸乙酯为前躯体,磷酸和磷酸盐为添加剂,制备硅／磷溶胶对杨木纤维进行改性,结果显示：当H2O: TEOS的摩尔比为30时,溶剂粒径为1.720nm,纤维增重率最大。能谱分析显示添加了磷酸氢二钾的溶胶进入纤维细胞壁的量更多,Si的质量分数为1.33%,P的质量分数为1.07%。FTIR图谱解析表明硅／磷溶胶与纤维上的羟基发生缩合。TG曲线显示硅／磷溶胶改性的杨木纤维复合材料具有良好的热稳定性能。
【关键词】：
【学位授予单位】：南京林业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TS653.6【目录】：
致谢3-4摘要4-5Abstract5-91 绪论9-18 1.1 木材概述9-12
1.1.1 木材的特点9
1.1.2 我国木材资源现状9-10
1.1.3 杨木是我国重要的人工林木材10
1.1.4 速生人工林杨树木材的加工利用现状10-11
1.1.4.1 人造板生产10
1.1.4.2 制浆造纸原料10-11
1.1.4.3 人造装饰薄木11
1.1.4.4 杨树木材改性11
1.1.4.5 木塑复合材料11
1.1.4.6 其它用途11
1.1.5 速生人工林杨木改性研究的必要性11-12 1.2 复合材料概述12-13
1.2.1 复合材料的定义及分类12
1.2.2 复合材料的特点12-13 1.3 木质复合材料概述13-16
1.3.1 木质复合材料的含义13
1.3.2 木质复合材料的研究现状13-16
1.3.2.1 混合复合制备木质复合材料的研究13-14
1.3.2.2 渗透(生成)复合制备木质复合材料的研究14-16
1.3.2.3 层积复合制备木质复合材料的研究16 1.4 课题的来源与意义16-17 1.5 本章小结17-182 研究方法和材料18-29 2.1 研究方法18-23
2.1.1 溶胶-凝胶技术18-22
2.1.1.1 溶胶-凝胶技术简介18
2.1.1.2 溶胶-凝胶技术的基本原理18-19
2.1.1.3 溶胶-凝胶技术的制备工艺19-20
2.1.1.4 溶胶-凝胶技术的特点20-21
2.1.1.5 溶胶-凝胶技术制备纳米材料21-22
2.1.2 纳米材料概述22-23
2.1.2.1 纳米材料22
2.1.2.2 纳米复合材料22-23
2.1.2.3 纳米材料在木材上的应用23 2.2 实验材料23-25
2.2.1 杨树木材23-24
2.2.2 木材中的纳米尺寸24-25
2.2.3 化学试剂25 2.3 实验设备与仪器25-29
2.3.1 真空加压设备系统25-26
2.3.2 马尔文激光粒度分析仪26
2.3.3 扫描电镜26-27
2.3.4 红外光谱仪27
2.3.5 热重分析27-28
2.3.6 锥形量热仪28-293 氢氧化铁溶胶改性杨木纤维及性能研究29-35 3.1 引言29 3.2 实验过程29-31
3.2.1 实验材料29
3.2.2 化学试剂29
3.2.3 杨木纤维预处理29-30
3.2.4 氢氧化铁溶胶制备30
3.2.5 氢氧化铁溶胶改性杨木纤维复合材料制备30
3.2.6 性能表征分析30-31 3.3 结果与讨论31-34
3.3.1 FeCl_3溶液浓度对杨木纤维增重率的影响31
3.3.2 抽真空时间对杨木纤维增重率的影响31-32
3.3.3 氢氧化铁溶胶改性杨木纤维复合材料的红外光谱分析32-33
3.3.4 氢氧化铁溶胶改性杨木纤维复合材料热分析33-34 3.4 本章小结34-354 硅/硼溶胶改性杨木纤维及其纤维板的性能研究35-56 4.1 引言35 4.2 实验过程35-37
4.2.1 实验材料35
4.2.2 化学试剂35-36
4.2.3 硅/硼溶胶制备36
4.2.4 硅/硼溶胶改性杨木纤维复合材料的制备36
4.2.5 硅/硼溶胶改性的杨木纤维板的压制36
4.2.6 性能表征分析36-37 4.3 结果与讨论37-44
4.3.1 硼酸用量对溶胶性能的影响37-38
4.3.2 水用量对溶胶性能及纤维结构的影响38-43
4.3.3 硅/硼溶胶改性杨木纤维复合材料的红外光谱分析43
4.3.4 中密度纤维板的性能测试43-44 4.4 硅/硼溶胶改性杨木纤维复合材料阻燃性能研究与机理研究44-50
4.4.1 硅/硼溶胶改性杨木纤维复合材料热分析44-45
4.4.2 硅/硼溶胶改性的杨木纤维板锥形量热仪测试45-50
4.4.2.1 点燃时间TTI45-46
4.4.2.2 热释放速率HRR46-47
4.4.2.3 总热释放量THR47-48
4.4.2.4 质量损失速率MLR48-49
4.4.2.5 有效燃烧热EHC49-50
4.4.3 硼酸阻燃机理50 4.5 硅/硼溶胶改性的杨木纤维板的防腐实验50-55
4.5.1 实验材料和方法50-52
4.5.1.1 材料和仪器50-51
4.5.1.2 实验方法51-52
4.5.2 结果与讨论52-55
4.5.2.1 宏观观察52-53
4.5.2.2 腐蚀前后质量损失的变化情况53-55 4.6 本章小结55-565 硅/磷溶胶改性杨木纤维及其性能研究56-64 5.1 引言56 5.2 实验过程56-57
5.2.1 实验材料56
5.2.2 化学试剂56
5.2.3 硅/磷溶胶制备56
5.2.4 硅/磷溶胶改性杨木纤维复合材料的制备56
5.2.5 性能表征分析56-57 5.3 结果与讨论57-63
5.3.1 硅/磷溶胶粒径分析57
5.3.2 水用量对纤维增重率的影响57-58
5.3.3 硅/磷溶胶改性杨木纤维复合材料扫描电镜-X射线能谱分析58-60
5.3.4 硅/磷溶胶改性杨木纤维复合材料红外光谱分析60-61
5.3.5 硅/磷溶胶改性杨木纤维复合材料热分析61-63 5.4 本章小结63-64结论64-65参考文献65-68硕士期间发表的论文和专利68-69详细摘要69-71ABSTRACT71-72
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