[發(fā)明專利]一種預(yù)測(cè)纖維素結(jié)晶度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711229783.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN107741413B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊帆;郭小宇;李憲臻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64
• 代理公司: 21212 大連東方專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉慧娟;李馨

本發(fā)明公開了一種預(yù)測(cè)纖維素結(jié)晶度的方法，該預(yù)測(cè)方法通過構(gòu)建碳水化合物結(jié)合單元—熒光蛋白探針，可以與各種預(yù)處理的纖維素進(jìn)行結(jié)合，通過熒光檢測(cè)，即可對(duì)纖維素的結(jié)晶度進(jìn)行預(yù)測(cè)。本發(fā)明方法只需通過熒光檢測(cè)即可對(duì)纖維素的結(jié)晶度進(jìn)行預(yù)測(cè)，解決了纖維素經(jīng)過XRD測(cè)定時(shí)可能會(huì)改變結(jié)晶度以及無(wú)法測(cè)定含水樣品等問題，為纖維性改性、加工及處理等提供重要的理論依據(jù)，具備商品化的開發(fā)潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物能源領(lǐng)域，涉及一種利用碳水化合物結(jié)合單元—熒光蛋白探針與纖維素進(jìn)行結(jié)合，通過熒光檢測(cè)即可預(yù)測(cè)纖維素結(jié)晶度的方法。

背景技術(shù)

纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子，是取之不盡用之不竭的人類最寶貴的天然可再生資源。纖維素是一種由重復(fù)的D-葡糖酸糖分子組成的線性大分子，它與1,4-糖基鍵相連，是大多數(shù)植物所制造的木質(zhì)纖維素材料的主要成分，是生物燃料工業(yè)的主要潛在原料。

纖維素結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：纖維素是由β-D-吡喃型葡萄糖基(失水葡萄糖)組成。簡(jiǎn)單分子式為(C₆H₁₀O₅)_n。纖維素與很多其他高聚物一樣是多晶，即由無(wú)數(shù)微晶體與非晶區(qū)交織在一起的。其結(jié)晶的程度視纖維品種而異。天然纖維素，如苧麻的結(jié)晶度略高于70％，而再生纖維素如粘膠纖維則只有35％左右。纖維素結(jié)晶度在一定程度上反應(yīng)纖維的物理力學(xué)和化學(xué)性能，也直接影響材料的性能，是評(píng)價(jià)生物質(zhì)材料性能和纖維品質(zhì)的重要依據(jù)。

纖維素鏈之間的氫鍵以及葡萄糖分子之間的范德華力等作用力使得纖維素形成了有序的晶體區(qū)域和相關(guān)的晶格。目前廣泛使用的測(cè)量纖維素結(jié)晶度方法主要有：x射線粉末衍射(XRD法)，紅外光譜法(IR)，固態(tài)¹³C核磁共振法，密度測(cè)量法，振動(dòng)和頻率生成(SFG)光譜，以及最近發(fā)展起來(lái)的紅外拉曼檢測(cè)。

纖維素結(jié)晶度測(cè)定之后還需使用不同軟件進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法主要包括：切線法，高度法，分峰法等等。

碳水化合物-結(jié)合模塊(CBM)是一種多肽模塊，在許多碳水化合物活性酶中發(fā)現(xiàn)，它可以與不同的碳水化合物結(jié)合。CBMs的主要功能是促進(jìn)基質(zhì)聯(lián)合和催化活性酶對(duì)基質(zhì)的催化效率。具有結(jié)合纖維素的CBMs可分為三種類型:A型CBMs可以與晶體纖維素結(jié)合，B型CBMs包含與非晶態(tài)纖維素區(qū)域相關(guān)聯(lián)的單聚糖鏈，而C型CBMs只與小的糖結(jié)合。本發(fā)明所使用的CBMs類型為A型和B型。

現(xiàn)有方法均沒有提及通過熒光測(cè)定即可預(yù)測(cè)纖維素結(jié)晶度的方法。本發(fā)明為了定量研究纖維素的結(jié)晶度，我們?cè)O(shè)計(jì)了可以與纖維素進(jìn)行結(jié)合的熒光蛋白探針，利用對(duì)熒光強(qiáng)度的測(cè)量對(duì)二者的吸附率進(jìn)行了計(jì)算，并觀察了吸附率與XRD結(jié)晶之間的線性關(guān)系，由此可以對(duì)纖維素的結(jié)晶度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

本發(fā)明的方法不但方便快捷，適應(yīng)范圍也更加廣泛，樣品可以無(wú)需干燥，也無(wú)需研磨，避免了在干燥和研磨過程中造成的結(jié)晶度的損失和下降，同時(shí)，更加避免了在獲得數(shù)據(jù)后在處理數(shù)據(jù)過程中的人為誤差?？梢哉f(shuō)本方法無(wú)論是在樣品處理過程還是在數(shù)據(jù)處理過程都大大提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如此便捷準(zhǔn)確的纖維素結(jié)晶度預(yù)測(cè)方法，在生物質(zhì)能源利用過程中尤為重要，其商業(yè)化應(yīng)用前景也隨之凸顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種預(yù)測(cè)纖維素結(jié)晶度的新方法。

為此，本發(fā)明提供了一種碳水化合物結(jié)合單元—熒光蛋白探針與纖維素進(jìn)行結(jié)合，通過熒光檢測(cè)即可預(yù)測(cè)纖維素結(jié)晶度的方法。所述方法包括先將所述纖維素通過酸處理、堿處理或球磨處理后獲得經(jīng)預(yù)處理的纖維素，并將其與制備好的熒光蛋白探針相結(jié)合，通過測(cè)定其熒光強(qiáng)度變化進(jìn)而預(yù)測(cè)其結(jié)晶度。

一種預(yù)測(cè)纖維素結(jié)晶度的方法，其步驟為：先構(gòu)建碳水化合物結(jié)合單元—熒光蛋白探針，為后續(xù)纖維素結(jié)晶度預(yù)測(cè)做準(zhǔn)備；再通過熒光蛋白探針與纖維素底物結(jié)合前后上清中熒光強(qiáng)度的變化率來(lái)表示探針與纖維素底物的結(jié)合率，通過建立二者結(jié)合能力與纖維素標(biāo)準(zhǔn)品結(jié)晶度的線性關(guān)系，利用線性關(guān)系對(duì)纖維素樣品的結(jié)晶度進(jìn)行預(yù)測(cè)。