文献综述
国内外研究进展
生物质能具有分布广、可再生、洁净（硫、氮含量低）、温室气体排放量少等优点，是地球上最具发展前景的石油替代能源[1，2]。生物质的主要成分包括木质纤维素，即纤维素、半纤维素以及木质素。纤维素和半纤维素已广泛运用于各个领域，然而数量上仅次于纤维素的木质素则更多地被当作燃料燃烧或者是作为“黑液”废弃液排放，不仅得不到充分的利用，而且污染环境[3]。
木质素是自然界中唯一能提供可再生芳基化合物的非石油资源。与纤维素以及半纤维素相比，木质素的结构更为复杂。木质素是由苯丙烷类物质组成的一种三维网状的天然高分子物质。现有观点认为,木质素的生成起始于三种木质醇(monolignol):对-香豆醇(p-coumaryl alcohol)、松柏醇(coniferyl alcohol)和芥子醇(sinapyl alcohol)通过自由基诱导的脱氢聚合反应。这些木质醇是羟基化与甲基化程度不同的苯丙烷衍生物。对-香豆醇可进一步脱氢聚合为对羟基苯基结构单元(p-hydroxyphenyl units, H),松柏醇脱氢聚合为愈创木基丙烷结构单元(guaiacyl units, G),芥子醇则脱氢聚合为紫丁香基丙烷结构单元(syringylunits, S)(图式1)。在裸子植物中,木质素主要由G型结构单元缩聚而成(同时也有少量的H型结构单元参与;而被子植物的木质素主要是由S型结构单元和G型结构单元共同聚合形成的[4]。此外,木质素显然不仅仅只是由上面的三种木质醇组成的,如在木质醇的不完全生物合成过程中生成的5-羟基松柏醇、羟基肉桂醛及羟基肉桂酸等,都不同程度的参与了木质素的聚合过程[5]。
图式1 木质素的主要结构单体及其单元
Scheme 1 The main monomers and units of lignin
(p-coumaryl alcohol:对-香豆醇; coniferyl alcohol:松柏醇; sinapyl alcohol:芥子醇；p-hydroxyphenyl units,H:对羟基苯基结构单元; guaiacyl units, G:愈创木基丙烷结构单元; syringyl units, S:紫丁香基丙烷结构单元)
木质素的部分化学结构示意图如图式2所示。
图式2木质素局部化学结构示意图
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