2024年1月，本实验室在International Journal of Biological Macromolecules 在线发表题为“Lignin-xylan nanospheres prepared by green and quick method from lignocellulose and used as additive in PVA films”（采用绿色快速的方法制备木质素-木聚糖纳米球用于PVA膜添加剂）的研究论文。微生物技术国家重点实验室赵建教授、卢宪芹副研究员为论文共同通讯作用，研究生信琪为第一作者。

木质纤维素是地球上储量大、可再生的生物质资源，通过生物质炼制技术将木质纤维素转化为生物乙醇等可再生能源来替代传统化石燃料，是解决目前能源危机的有效途径。木质素是木质纤维素的重要组成部分，但在生物质炼制过程中很难被降解，主要被当作废弃物用于燃烧供能，这造成大量木质素资源被浪费。因此，如何实现木质素的高值化利用对生物质炼制具有重要意义。近些年，许多研究表明将木质素转化为木质素纳米颗粒（LNPs）是实现木质素高值利用的重要方式。LNPs具有优良的物理化学性质，包括高比表面积、高体积比、丰富的表面官能团，这使其在农业、医药、日化用品等方面具有较大的应用前景。

本研究以葡萄籽和杨木为原料，在室温下用酸性THF-H₂O溶液提取木质素-木聚糖混合物，其中木质素是主要成分。两种提取物都能够在真空条件下通过旋转蒸发高效快速地转化为球形LNPs，实验过程中使用的有机溶剂能够全部回收。研究发现，木质素的类型显著影响LNPs的形态、粒径和表面化学性质：葡萄籽木质素为G型和H型木质素，可以组装成直径为365 nm的棕色空心球形纳米颗粒；杨木提取物中木质素的主要结构单元为G和S，并且与葡萄籽提取物相比含有更高含量的木聚糖，这导致P-LNPs的粒径较小（~229.87 nm）、PDI值（0.1）较小、颜色较浅。

将两种LNPs掺入PVA膜中能显著提高膜的机械性能，但棕色的GS-LNPs影响了可见光对膜的透射率，颜色较浅P-LNPs作为PVA膜添加剂表现出了更优异的性能：PLNP@PVA具有较高的抗紫外线能力和可见光透光能力，抗拉强度为40.6 MPa（比纯PVA提高20.5%），断裂伸长率从98.9%（纯PVA膜）提高到194.5%。此外，P-LNPs的加入不影响PVA膜的颜色，这使得LNPs具有广泛的应用领域。

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原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813024005658