竹材細(xì)胞壁主要化學(xué)成分研究進(jìn)展

劉夢(mèng)雪 程海濤 田根林 費(fèi)本華 姚春麗 趙榮軍

(1. 北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所，北京 100091；3. 國(guó)際竹藤中心，北京 100102)

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竹材細(xì)胞壁主要化學(xué)成分研究進(jìn)展

劉夢(mèng)雪1,2程海濤3田根林3費(fèi)本華3姚春麗1趙榮軍2

(1. 北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所，北京 100091；3. 國(guó)際竹藤中心，北京 100102)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外竹材細(xì)胞壁主要化學(xué)成分組成和應(yīng)用、研究熱點(diǎn)、分布規(guī)律、細(xì)胞壁化學(xué)成分的檢測(cè)方法進(jìn)行綜述，分析了關(guān)于竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分微區(qū)分布、竹材細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理以及對(duì)竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分高值化利用等目前尚待深入研究的問(wèn)題。提出了結(jié)合先進(jìn)的儀器分析技術(shù)，借鑒木材細(xì)胞壁研究方法，系統(tǒng)開(kāi)展竹材生長(zhǎng)過(guò)程中化學(xué)成分及其壁層結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律研究與利用建議，為將來(lái)竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分研究及其加工利用提供參考依據(jù)。

竹材；細(xì)胞壁；化學(xué)成分；測(cè)試方法

竹材細(xì)胞壁是由大量復(fù)合高分子多糖和少量結(jié)構(gòu)蛋白組成的柔韌性薄層，盡管壁層較薄 (0.1～1.0 μm)，卻是植物生長(zhǎng)發(fā)育、水分運(yùn)輸和保護(hù)支撐等的主要影響因素[1]。近年來(lái)，有關(guān)細(xì)胞壁各組分的合成機(jī)制、細(xì)胞壁的構(gòu)建模式等問(wèn)題在相關(guān)研究領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注[2-3]。本研究就竹材細(xì)胞壁主要化學(xué)成分的概念、組成及其分布規(guī)律、細(xì)胞壁主要化學(xué)成分的測(cè)試方法等進(jìn)行概述，以期為將來(lái)系統(tǒng)研究木竹材細(xì)胞壁形成機(jī)制提供借鑒。

1 主要化學(xué)成分的作用及研究熱點(diǎn)

竹材細(xì)胞壁的主要化學(xué)成分均為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。纖維素組成了細(xì)胞壁的骨架結(jié)構(gòu)，半纖維素呈無(wú)定形狀態(tài)滲透于骨架物質(zhì)間，木質(zhì)素則填充在纖維素框架物質(zhì)中間，這3種化學(xué)成分的天然有機(jī)結(jié)合決定了竹材細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)與性能，并最終影響竹材的加工利用。

1.1 纖維素

纖維素是細(xì)胞壁的主要成分，是由β-1, 4-糖苷鍵聯(lián)結(jié)而成的1 000～10 000個(gè)無(wú)分支的β-D-葡萄糖基長(zhǎng)鏈構(gòu)成的高分子均聚物[4]，竹材的莖稈纖維素含量為40%～45%[5]。目前，高效、生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、無(wú)污染的纖維素溶劑開(kāi)發(fā)與納米纖維素制備已成為纖維素研究與利用的熱點(diǎn)[6-7]，技術(shù)關(guān)鍵是探究纖維素的分子結(jié)構(gòu)，找到有效環(huán)保地使其化學(xué)鍵、分子鏈斷裂的方法并高附加值利用。

1.2 半纖維素

半纖維素是具有分支、異構(gòu)、無(wú)定形的聚合物，具有許多親水性基團(tuán)：如羥基、羰基等，因而嚴(yán)重影響植物細(xì)胞壁的吸濕性、尺寸穩(wěn)定性等性能[8]。利用半纖維素制備薄膜、水凝膠、表面活性劑等功能材料，尤其是以竹材半纖維素為原料制備功能型材料的方法[9]備受人們關(guān)注，而竹材細(xì)胞壁半纖維素化學(xué)組分及結(jié)構(gòu)方面的探索是利用的前期保障，需要進(jìn)一步深入研究。

1.3 木質(zhì)素

木質(zhì)素是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然高分子聚合物，其基本結(jié)構(gòu)單元是苯丙烷，由碳-碳鍵、醚鍵連接而成。在細(xì)胞壁中，木質(zhì)素具有包圍和結(jié)殼碳水化合物組分、阻止細(xì)胞進(jìn)一步伸長(zhǎng)、增強(qiáng)竹材的機(jī)械強(qiáng)度和抵抗微生物侵蝕的作用[10]。將木質(zhì)素高效分離及溶解體系的研究[11]得到廣泛關(guān)注，而如何找到高效、通用的溶解試劑，則必須搞清楚木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)與組成。

綜上可知，竹材細(xì)胞壁的3大組分纖維素、半纖維素、木質(zhì)素均為天然高分子聚合物，且不同材種纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的含量、結(jié)構(gòu)均有一定的差異，本研究綜合歸納國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分的測(cè)試分析方法，以期為竹材資源的研究與合理利用奠定基礎(chǔ)。

2 主要化學(xué)成分的測(cè)試方法研究

2.1 紅外光譜法

當(dāng)分子中某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率和紅外光的頻率一致時(shí)，分子就吸收紅外光的能量，從原來(lái)的基態(tài)振動(dòng)能級(jí)躍遷到能量較高的振動(dòng)能級(jí)，物質(zhì)對(duì)紅外光的吸收曲線稱為紅外吸收光譜[12]。紅外光譜在細(xì)胞壁化學(xué)成分研究中可分為定性分析和定量測(cè)定兩個(gè)方面。邱衛(wèi)華[13]等通過(guò)紅外光譜對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行定性分析，結(jié)果表明，處理后的木質(zhì)素分子量分布均趨向于高分子區(qū)域，確定了木質(zhì)素在漆酶的酶催化活性位點(diǎn)。郭京波[14]等用FTIR分析超聲波木質(zhì)素 (UDL) 表明此處理方法會(huì)造成木質(zhì)素β-O-4鍵斷裂，形成較多的非共軛羰基。

紅外光譜可以對(duì)細(xì)胞壁的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素進(jìn)行定性和定量分析，著重于對(duì)特征吸收峰官能團(tuán)的基團(tuán)分析，還需結(jié)合其他分析方法在其分子層面上進(jìn)行結(jié)構(gòu)研究。

2.2 近紅外光譜技術(shù)

近紅外光譜主要測(cè)量的是含氫基團(tuán)X-H鍵 (X=C、N、O) 振動(dòng)的倍頻和合頻吸收信息，由于倍頻和合頻躍遷幾率低，并且有機(jī)物在近紅外光譜區(qū)會(huì)發(fā)生倍頻與合頻吸收導(dǎo)致譜帶出現(xiàn)嚴(yán)重的重疊，所以近紅外光譜需要結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行校正。近紅外光譜技術(shù)分析效率高、分析成本低、樣品適用范圍廣、樣品無(wú)損傷、適宜在線分析、能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量分析[15]?；粜∶穂16]等通過(guò)近紅外預(yù)測(cè)值與常規(guī)化學(xué)方法測(cè)定值交叉驗(yàn)證，成功確立了近紅外光譜法相應(yīng)的校正模型和預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了使用近紅外光譜法快速預(yù)測(cè)粗皮桉木材化學(xué)成分。霍淑媛[17]等利用近紅外光譜法構(gòu)建了歐美楊纖維長(zhǎng)度和結(jié)晶度的預(yù)測(cè)模型，將所建模型對(duì)未參與建模數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行預(yù)測(cè)與X 射線衍射測(cè)定值進(jìn)行交叉驗(yàn)證，確定了預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性與通用性，實(shí)現(xiàn)了歐美楊纖維長(zhǎng)度、結(jié)晶度的紅外光譜快速測(cè)定。

2.3 拉曼光譜法

拉曼光譜是對(duì)分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)進(jìn)行研究的一種光譜方法，是由分子極化率變化引起的，即分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)不同，則拉曼光譜的譜線數(shù)目、位移大小和譜線強(qiáng)度也會(huì)隨之不同[18]。因此,可以借助拉曼光譜分析被測(cè)物質(zhì)的化學(xué)組成、含量和結(jié)構(gòu)特性。Agarwal等[19]使用共聚焦顯微拉曼光譜儀研究了黑云杉原位纖維細(xì)胞壁中纖維素和木質(zhì)素的分布，結(jié)果表明,細(xì)胞角隅處拉曼信號(hào)最強(qiáng)，表明該區(qū)域木質(zhì)素濃度最高。Richer[20]、Gierlinger[21]、Lehringer[22]和Sun等[23]也得到了類似的研究結(jié)果。在對(duì)擬南芥[24]細(xì)胞壁中纖維素的研究證明，纖維素與木質(zhì)素在細(xì)胞壁中的分布不具備相關(guān)性，而是相互獨(dú)立的。

除了能對(duì)細(xì)胞壁中主要化學(xué)成分進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定，拉曼光譜能夠表征細(xì)胞壁微區(qū)結(jié)構(gòu)上的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的分布變化規(guī)律以及纖維素與木質(zhì)素在細(xì)胞壁中的分子排列方向。

2.4 核磁共振

核磁共振譜線是 (自旋量子數(shù)0≠I=1/2，如1H、13C、29Si、31P、19F等) 在兆赫級(jí)電磁波作用下原子核吸收能量發(fā)生共振躍遷而得到的。1H、13C、29Si、31P、19F核磁共振法廣泛應(yīng)用于造紙?jiān)虾图?xì)胞壁中木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等的功能基團(tuán)研究。鄭志鋒等人[25]根據(jù)相關(guān)木素1H-NMR文獻(xiàn)[26-28]進(jìn)行了1H-NMR信號(hào)中質(zhì)子數(shù)的計(jì)算，估算出了木質(zhì)素中的酚羥基和脂肪族羥基基團(tuán)含量。許鳳等[29]通過(guò)13C-NMR 的定性分析，得到木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)信息。

在對(duì)細(xì)胞壁的化學(xué)成分測(cè)定時(shí)，核磁共振既可以對(duì)組分的分子結(jié)構(gòu)化學(xué)進(jìn)行定性分析，也可以定量分析組分的部分結(jié)構(gòu)單元，測(cè)定組分分子內(nèi)部的鍵連方式，尤其是31P-NMR在木質(zhì)素的醇羥基和酚羥基的定量分析方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。

2.5 電子顯微鏡——能譜法

掃描電鏡 (SEM) 和透射電鏡 (TEM) 能夠從顯微超微水平對(duì)細(xì)胞壁主要組分的結(jié)構(gòu)及其在壁層中的分布進(jìn)行研究，電子顯微鏡結(jié)合能譜技術(shù)可以應(yīng)用在不同形態(tài)區(qū)域中木質(zhì)素的超微結(jié)構(gòu)及其分布特點(diǎn)研究。國(guó)內(nèi)學(xué)者借鑒Saka等的方法對(duì)大麻稈木質(zhì)素微區(qū)分布和不同生長(zhǎng)應(yīng)力桉木次生壁各層中木質(zhì)素含量進(jìn)行了比較研究，同時(shí)結(jié)合紫外光譜和電子顯微鏡-能譜分析樣品，不僅能夠測(cè)定木質(zhì)素的微區(qū)分布，還可以測(cè)定G型和S型結(jié)構(gòu)單元在各壁層不同區(qū)域中的比例[30]。

以上幾種測(cè)定方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)。紅外光譜主要應(yīng)用在纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的定性與定量分析上，尤其因?yàn)槠洳僮骱?jiǎn)便在定性分析上相較其他方法具有優(yōu)勢(shì)；近紅外光譜由于其快速且不破壞樣品等特點(diǎn)主要用于在線快速預(yù)測(cè)不同材種的主要化學(xué)成分；核磁共振 (NMR) 因?yàn)槠鋵?duì)官能團(tuán)、分子結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確測(cè)定的特點(diǎn)，所以在對(duì)木質(zhì)素和糖類分子、原子結(jié)構(gòu)分析時(shí)具有優(yōu)勢(shì)；拉曼光譜具備樣品制備簡(jiǎn)單，無(wú)需染色、包埋等特點(diǎn)，能無(wú)損、快速、可重復(fù)對(duì)樣品進(jìn)行定性、定量及結(jié)構(gòu)分析，尤其適宜對(duì)細(xì)胞壁化學(xué)結(jié)構(gòu)與超微結(jié)構(gòu)的原位分析；掃描電鏡-X-射線能譜 (TEM-EDXA) 可用于測(cè)定木質(zhì)素、硅和硫等在植物纖維細(xì)胞各形態(tài)區(qū)中的分析。可以依據(jù)研究目的選取適宜的測(cè)試方法。

3 主要化學(xué)成分、分布規(guī)律及應(yīng)用研究

3.1 竹材細(xì)胞壁的化學(xué)成分

3.1.1 主要化學(xué)成分

竹材細(xì)胞壁的化學(xué)組成與木材類似，纖維素含量最高,為40%～60%，木質(zhì)素與半纖維素含量相近,分別為16%～34%和14%～25%。竹材纖維素聚合度較木材高，為7 000～15 000。竹材木質(zhì)素成分與闊葉材相似，主要結(jié)構(gòu)單元為紫丁香基丙烷和愈創(chuàng)木基丙烷，同時(shí)也有少量的對(duì)羥苯基丙烷。竹材中不同竹齡、不同材種化學(xué)成分存在顯著差異。

唐國(guó)建[31]等研究發(fā)現(xiàn),年齡是云龍箭竹竹材細(xì)胞壁主要化學(xué)成分存在差異的顯著影響因素。蔣乃翔[32]在對(duì)多年生毛竹材化學(xué)組成研究中發(fā)現(xiàn)，竹齡最長(zhǎng)的7年生毛竹主要化學(xué)成分含量較其他年生竹都高，較充分地說(shuō)明了竹齡越大，化合物含量越多。研究發(fā)現(xiàn),毛竹細(xì)胞壁主要成分是阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和木糖，其中甘露糖阿拉伯糖、半乳糖是果膠側(cè)鏈生長(zhǎng)的主要影響因素，阿拉伯糖、葡萄糖和木糖則主要影響毛竹材的生長(zhǎng)。江澤慧[33]研究發(fā)現(xiàn),竹材與木材在半纖維素組成成分上存在差別，竹材的半纖維素主要是木聚糖，而木聚糖的主要成分是 D-葡萄糖醛酸基阿拉伯糖基木聚糖。Lawoko 等[34]通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)出在細(xì)胞壁中木質(zhì)素與半纖維素的連接具有選擇性。此外，研究還發(fā)現(xiàn),竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分還受海拔和緯度的影響。劉主凰[35]等對(duì)人工毛竹的研究發(fā)現(xiàn)，其木質(zhì)素含量隨著海拔高度的增加而逐漸升高。

3.1.2 微區(qū)分布

與木材細(xì)胞壁不同，竹纖維細(xì)胞壁是多壁層結(jié)構(gòu)，不同纖維細(xì)胞的壁層數(shù)往往也不同，靠近維管束和薄壁細(xì)胞的纖維細(xì)胞壁一般層數(shù)較多。研究表明,竹纖維細(xì)胞壁還存在增厚過(guò)程，這個(gè)過(guò)程不僅發(fā)生在成熟過(guò)程中，而且成熟之后還會(huì)有增厚[36]。竹纖維細(xì)胞的木質(zhì)化和增厚一般從竹壁外部向內(nèi)發(fā)展，最終竹青周圍的纖維比竹黃的壁厚要大、層數(shù)要多；維管束內(nèi)的纖維細(xì)胞壁木質(zhì)化并增厚，一般從靠近導(dǎo)管、韌皮部的纖維內(nèi)側(cè)向靠近薄壁組織的外側(cè)發(fā)生[37]。

Lin[38]研究發(fā)現(xiàn)，毛竹纖維細(xì)胞壁在木質(zhì)化的早期主要是愈創(chuàng)木基 (G) 單元，晚期主要是紫丁香基 (S) 單元的沉積。不同組織細(xì)胞的細(xì)胞壁所含木素不同，導(dǎo)管分子的木素主要為愈創(chuàng)木基單元，薄壁組織細(xì)胞壁是愈創(chuàng)木基和紫丁香基，同一組織的不同細(xì)胞或者是相同細(xì)胞不同區(qū)域的木素也有區(qū)別：細(xì)胞角隅 (CCML) 含量最高，復(fù)合胞間層 (CML) 次之，次生壁 (S2) 最低[39]，同時(shí)在生長(zhǎng)過(guò)程中，各個(gè)微區(qū)木質(zhì)化速率也不同，最終結(jié)果是木質(zhì)素濃度差別在CCML、CML和S2間減小。發(fā)現(xiàn)寬層木質(zhì)素濃度較低，而窄層濃度較高，說(shuō)明次生壁中木質(zhì)素并非均勻分布[40]。

3.2 應(yīng)用情況

3.2.1 纖維素的應(yīng)用研究

由于纖維素具有綠色無(wú)害、價(jià)格低廉、相容性好、易被生物降解還可再生等優(yōu)點(diǎn)，纖維素的利用一直在不斷快速發(fā)展，現(xiàn)已廣泛用于食品、醫(yī)藥、建筑、造紙、廢水處理、印刷、電子、日化等各個(gè)領(lǐng)域。如以纖維素為原料通過(guò)酶解法或酸解法制備生物乙醇；通過(guò)SSF法，將纖維素進(jìn)行一定的水解后，經(jīng)微生物發(fā)酵后制得諸如L-乳酸等在醫(yī)藥、化工、食品等方面都有著廣泛應(yīng)用的有機(jī)酸；利用纖維素制備二甲醚，通過(guò)將其轉(zhuǎn)化合成氣體，去除氣體中雜質(zhì)后調(diào)整組分之間的比例，通過(guò)合成一步法獲得。尤其是纖維素改性產(chǎn)品及其衍生物的應(yīng)用已成為了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)：主要通過(guò)物理改性、化學(xué)改性、生物改性3種手段，達(dá)到將纖維素不論是物理性質(zhì)還是化學(xué)性質(zhì)獲得很大改善的目的。如Cao 等[41]以木聚糖和丙烯腈為原料在NaOH 溶液中合成了氰乙基纖維素 (CEC)，CEC 可以與各種基團(tuán)如羧酸、胺、醛基等發(fā)生一系列反應(yīng)，能夠作為許多高分子材料的原始材料。這些纖維素改性產(chǎn)品及其衍生物在食品、醫(yī)藥、建筑、污水處理等方面得到了廣泛的應(yīng)用。如Fan等[42]通過(guò)N (SO3Na)3反應(yīng)，將羧甲基纖維素與亞硝酸鈉溶液反應(yīng)，合成了羧甲基纖維素硫酸鹽。這種纖維素衍生物具有抗凝作用，并且呈現(xiàn)出取代度越高，抗凝時(shí)間越長(zhǎng)的特點(diǎn)。有相關(guān)文獻(xiàn)稱載有抗菌藥劑的羧甲基纖維素晶片也可用于感染傷口的治愈[43]。

3.2.2 半纖維素的應(yīng)用研究

半纖維素已經(jīng)廣泛用于生產(chǎn)飼料酵母、糠醛、木糖與木糖醇等化工原料，如Daengprasert等[44]利用磺化的炭基催化劑催化制備羥甲基糠醛和糠醛，得出了明確的生物質(zhì)水解及脫水路線，發(fā)現(xiàn)最適宜的反應(yīng)條件；Lu等[45]選擇性分解生物質(zhì)生產(chǎn)糠醛，預(yù)處理使用 ZnCl2溶液，得出反應(yīng)溫度，發(fā)現(xiàn)隨著ZnCl2含量的增多，糠醛的收率逐漸增多。同時(shí)，近年來(lái)通過(guò)對(duì)其生物活性、修飾改性研發(fā)新型半纖維素衍生物等的研究頗受關(guān)注。從半纖維素中提取的低木聚糖，可以選擇性地增殖腸道內(nèi)的有益菌而抑制有害菌，來(lái)調(diào)節(jié)人和動(dòng)物的胃、腸功能，糾正和治療因微生態(tài)失調(diào)而產(chǎn)生的相關(guān)性疾病[46]；Kochumalayil等將半纖維素作為生物塑料原料，實(shí)驗(yàn)采用高碘酸鹽對(duì)木葡聚糖進(jìn)行氧化，選擇性的氧化了幾乎所有的糖殘基側(cè)鏈，同時(shí)使半纖維素的玻璃轉(zhuǎn)化溫度降低，最終產(chǎn)物的氧滲透性、抗水性和力學(xué)強(qiáng)度大大提高[47]。

3.2.3 木質(zhì)素的應(yīng)用研究

目前木質(zhì)素的應(yīng)用研究主要集中在表面活性劑、絮凝劑、樹(shù)脂粘合劑、環(huán)氧樹(shù)脂合成等方面。盡管在竹材中木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)組成并不單一，但其結(jié)構(gòu)中均存在多種共同活性官能團(tuán)，如苯環(huán)結(jié)構(gòu)、甲氧基、羥基、羧基、甲基等，因此，可利用磺化、氧化、還原、水解、醇解、酸解、光解、烷基化、縮聚或接枝共聚等多種化學(xué)反應(yīng)對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行改性研究：Zhu等[48]在非隔膜電解槽中對(duì)木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行電化學(xué)氧化降解，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有20余種低分子量的含羥基、醛基、羰基和羧基的芳香族化合物產(chǎn)生，這些小分子物質(zhì)可用作食品行業(yè)和制藥工業(yè)的原料或作為化學(xué)藥品行業(yè)和精細(xì)化學(xué)品的中間體；通過(guò)在木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)上引入諸如伯胺、仲胺、叔等活性胺基團(tuán)，再以醚鍵接到木質(zhì)素分子上，所獲得產(chǎn)物——木質(zhì)素胺，反應(yīng)活性得到了很大提高，可以用于工業(yè)上的表面活性劑、乳化劑以及其他復(fù)合材料的制備[49]。Du等[50]發(fā)現(xiàn)，在用曼尼希反應(yīng)對(duì)工業(yè)硫酸鹽針葉材木質(zhì)素進(jìn)行胺化改性時(shí)，酚化預(yù)處理可以大大增加工業(yè)木質(zhì)素中酚醛芳香環(huán)的含量，使最終的胺化產(chǎn)物具有更多的氨基，可以制備出抗剪切、抗沖擊性能高的膠黏劑產(chǎn)品，有廣泛的應(yīng)用前景。

總之，對(duì)竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分含量、測(cè)試方法、微區(qū)分布及細(xì)胞壁壁層結(jié)構(gòu)等方面，學(xué)者們已經(jīng)開(kāi)展了一些研究工作，然而由于相較木材纖維細(xì)胞壁，竹纖維細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，有關(guān)化學(xué)成分在竹纖維細(xì)胞壁中的分布規(guī)律及其與細(xì)胞壁力學(xué)性能的相關(guān)關(guān)系等方面研究尚少，需要給予更多關(guān)注。同時(shí)在纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的綜合利用方面，可以借鑒木材細(xì)胞壁化學(xué)成分的研究方法進(jìn)行深入探討。

4 結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)竹子分布面積廣，生長(zhǎng)周期短，作為一種可再生植物纖維資源，竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分含量、分布及其結(jié)構(gòu)與其物理力學(xué)性質(zhì)和最終加工利用密切相關(guān)，相關(guān)方面的研究成果很多，但對(duì)竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分的研究仍存在許多問(wèn)題，值得在以下幾方面進(jìn)行深入研究：1) 相較木材而言，對(duì)竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分微區(qū)分布和模型的研究較少，需要進(jìn)行系統(tǒng)研究；2) 有關(guān)化學(xué)成分在竹材細(xì)胞壁中的作用以及與細(xì)胞壁力學(xué)性能的相關(guān)關(guān)系值得深入研究；3) 利用現(xiàn)代測(cè)試分析技術(shù)，探究竹材細(xì)胞壁纖維素、半纖維素和木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)及作用機(jī)制，揭示竹材細(xì)胞壁的形成機(jī)理；4) 對(duì)竹材細(xì)胞壁化學(xué)成分應(yīng)用的研究需要轉(zhuǎn)向高值化利用、適宜工業(yè)化應(yīng)用的方向，科學(xué)利用可再生資源，達(dá)到低成本、高附加值并可循環(huán)利用的目標(biāo)。

因此，要結(jié)合先進(jìn)的儀器分析技術(shù)，借鑒木材細(xì)胞壁研究方法，系統(tǒng)開(kāi)展竹材生長(zhǎng)過(guò)程中化學(xué)成分及其壁層結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律研究與利用，為竹材的加工利用提供參考依據(jù)。

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(責(zé)任編輯 趙粉俠)

致 謝

在 《西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》 2016年第6期出刊之際，謹(jǐn)向2016年1—10月以來(lái)為本刊作出貢獻(xiàn)的全體審稿專家及全體編委致以最誠(chéng)摯的謝意，感謝您們對(duì) 《西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》 一如既往的關(guān)心、支持和幫助！

(專家排名不分先后)

安新民 畢良武 蔡 靖 蔡英春 曹支敏 陳 輝 陳禮光 陳 莉 陳奇伯 陳雙林

陳太安 陳先剛 陳 焱 陳永忠 陳玉惠 崔鐵成 丁國(guó)昌 丁興萃 董春雷 董文淵

代曉芳 狄光智 杜 凡 杜官本 段安安 馮 江 馮俊濤 甘四明 高 柱 龔榜初

關(guān)慶偉 關(guān) 鑫 管雪梅 郭 濼 郭明輝 郭素娟 郭致杰 韓 剛 韓正敏 何丙輝

何承忠 何忠俊 侯 琳 侯元兆 胡德活 胡海波 胡英成 黃 彪 黃國(guó)勤 黃秦軍

黃 勇 輝朝茂 賈黎明 江雪飛 姜 華 蔣細(xì)旺 蔣 燕 蔣云東 蔣兆崗 金 森

金雅琴 康向陽(yáng) 賴慶奎 藍(lán)增全 郎南軍 雷 洪 李冬林 李鳳日 李根前 李國(guó)雷

李紀(jì)元 李蓮芳 李孟樓 李明陽(yáng) 李世友 李淑嫻 李新國(guó) 李鄉(xiāng)旺 李 煜 李玥仁

李永和 李正紅 李周岐 李筑眉 廖秋林 廖周瑜 林德明 林開(kāi)文 劉丙萬(wàn) 劉廣全

劉惠民 劉金福 劉晉浩 劉 萍 劉全儒 劉守新 劉偉石 劉迎濤 路紀(jì)琪 羅建勛

羅明燦 羅 旭 馬煥成 馬惠玲 馬建武 馬金雙 馬養(yǎng)民 孟京輝 歐陽(yáng)勛志 潘會(huì)堂

龐曉明 彭方仁 彭明春 彭祚登 邱 堅(jiān) 上官周平 佘濟(jì)云 沈立新 石卓功 史團(tuán)省

舒清態(tài) 宋魁彥 宋希強(qiáng) 蘇金樂(lè) 蘇曉毅 孫廣玉 覃 林 唐 岱 唐雪瓊 滕年軍

田 敏 田 昆 童春發(fā) 汪貴斌 王百田 王昌命 王朝暉 王貴元 王 錦 王進(jìn)鑫

王慷林 王克勤 王偉宏 王賢榮 王小藝 王 雁 王永繁 魏開(kāi)云 文國(guó)松 吳承禎

吳 蘭 吳立潮 吳明作 吳章康 吳兆錄 吳兆遷 席夢(mèng)利 謝雙喜 熊 智 胥 輝

徐吉臣 徐信武 徐正會(huì) 許彥紅 許玉蘭 薛 立 薛智德 閆淑君 閻秀峰 鄢 波

楊 斌 楊海靈 楊敏生 楊 璞 楊興洪 楊宇明 尹佟明 于海鵬 葉 喜 尹五元

虞木奎 喻方圓 曾覺(jué)民 張柏林 張 超 張存旭 張會(huì)儒 張加龍 張加研 張建鋒

張勁峰 張勝利 張碩新 張王菲 張彥華 張以芳 張志明 趙樂(lè)靜 趙粉俠 趙林森

趙龍慶 趙明富 趙廷寧 趙西平 趙 勇 鄭 畹 鄭 毅 鄭一新 鄭志鋒 鐘全林

周 軍 周開(kāi)兵 周 偉 周汝良 朱德濱 朱家穎 朱小龍 諸葛強(qiáng) 祝建兵 左宋林

Progress of Main Chemical Compositions in the Cell Wall of Bamboo

Liu Mengxue1,2, Cheng Haitao3, Tian Genlin3, Fei Benhua3, Yao Chunli1, Zhao Rongjun2

(1. Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; 2. Research Institute of Wood Industry, Chinese Academy of Forestry,Beijing 100091, China; 3. International Center of Bamboo and Rattan, Beijing 100102, China)

This paper discussed the research progress on the chemical constituents in the cell walls of bamboo, including the cell walls′ main chemical composition and application, central issues of the study, distribution law of chemical composition and test method of the chemical composition, analyzed the present problems rewarding thorough research such as microdistribution of chemical composition in the bamboo cell wall, the structure and formation mechanism of bamboo cell wall and high-valued utilization of chemical composition in the bamboo cell wall. It put forward utilization suggestions and systematical research of chemical composition and its change rules of bamboo cell wall structure during the growth of bamboo, combined with advanced instrumental analysis and research methods of wood cell wall, and it provided some references for the chemical constituents study and reasonable utilization of bamboo.

bamboo, cell wall, chemical composition, test method

10. 11929/j. issn. 2095-1914. 2016. 06. 029

2016-04-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 (31370563, 31370562) 資助。

姚春麗 (1965—)，女，教授。研究方向：林產(chǎn)化學(xué)加工工程。Email: chunliyao2006@163.com。趙榮軍 (1966—)，女，博士，研究員。研究方向：木竹材性質(zhì)與利用。Email: rongjun@caf.ac.cn。

S781

A

2095-1914(2016)06-0178-06

第1作者：劉夢(mèng)雪 (1991—)，女，碩士生。研究方向：林產(chǎn)化學(xué)加工工程。Email: lmx0719@163.com。