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新发现的纤维素可能会导致新的化学物质 生物燃料

由宾夕法尼亚州立大学的两名教员领导的多机构研究小组,首次确定了纤维素晶体如何相对于植物的细胞壁定向,这对化学和能量开发具有潜在的影响。

这项研究的首席研究员,化学工程与材料学教授恩里克·戈麦斯(Enrique Gomez)表示:“对植物细胞壁结构的更详细的了解可能会导致这些材料分解的新策略,从而产生燃料和高价值的化学物质。”科学和工程学,同时在材料研究所任职。“因此,我们的工作可能会导致生物燃料或生化产品生产的新战略。”

纤维素是地球上最丰富的生物聚合物。它使植物能够构建茎,树干和叶子。它还保护植物用于各种生命功能的糖。为了将纤维素生物质转化为新的生物燃料和生物化学物质,研究人员需要了解如何分解纤维素。纤维素很难降解成用于制造生物燃料和生物化学物质的原料。

一直以来,这种多用途,富含能量的材料都是晶体,但关于其结构及其形成方式仍存在一些谜团。据戈麦斯说,研究人员推测纤维素晶体是否会扭曲多年。宾夕法尼亚州立大学的研究小组发现,晶体具有“首选取向”,这是一种倾向于以不扭曲的方式定位的趋势。这些发现发表在9月的《自然通讯》上。

这项研究的首席研究员,化学工程和生物医学工程副教授埃丝特·戈麦斯(Esther Gomez)表示:“我们的工作确定了植物细胞壁中的一种新型组织,因为我们确定了植物细胞壁中的晶体具有较好的取向。” 。“这是一个令人惊讶的结果,我们在三种不同的植物物种中发现,这表明我们的发现归因于植物如何制造其细胞壁的一些共同结果。在此过程中,我们可能已经帮助解决了长期存在的争论-无论是晶体在植物细胞壁内发生扭曲-因为首选方向表明晶体不会扭曲。如果发生扭曲,就不会有首选方向。”

为了“观察”植物样品中纤维素的晶体取向,他们使用了一种以前不曾在植物壁研究中应用的技术。

Esther Gomez说:“该技术是掠入射广角X射线散射(GIWAXS),它是为材料科学开发的,并广泛用于研究薄膜,包括聚合物薄膜。”

GIWAXS涉及X射线束以非常浅的角度撞击薄膜样品,在这种情况下为纤维素。可以将其调整为仅以分子长度尺度探测样品的表面或大部分。他们研究的植物物种包括洋葱,拟南芥和苔藓的细胞壁中的晶体结构。

研究人员称,这一发现可能会为纤维素研究开辟新的途径,特别是在生物能源和生物化学领域。

恩里克·戈麦斯(Enrique Gomez)说:“允许研究这种新型组织将导致有关细胞壁显着特性如何产生的新基础研究。”

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