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上(shàng)海騰拔質構儀(yí)助力(lì)江蘇(sū)大(dà)學發表關於冷凍凝膠的(dí)國際期刊論文(wén)

更(gēng)新時(shí)間：2025-01-17

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近日(rì)，江(jiāng)蘇大學(xué)研(yán)究(jiū)人員在國際期(qī)刊《International Journal of Biological Macromolecules》（中(zhōng)科院一(yī)區，影(yǐng)響因子(zǐ)IF=7.7）發(fā)表了題為(wéi)"Lignin-based cryogels for advancing sustainable crop production via enhanced nutrient accessibility and growth efficiency"的研究性(xìng)論文。在該(gāi)論文(wén)中，研究人員(yuán)利用上海騰(téng)拔(bá)Universal TA質構(gòu)儀用(yòng)於(yú)測定(dìng)冷(lěng)凍(dòng)凝膠的力學(xué)性(xìng)能和(hé)剛(gāng)度。

可持續的(dí)木質素基(jī)材(cái)料在農業領域(yù)正變得越來越(yuè)有價(jià)值，因(yīn)為(wéi)氣(qì)候(hòu)變(biàn)化(huà)和(hé)養分(fēn)缺(quē)乏威(wēi)脅(xié)著(zhuó)農作物(wù)的生(shēng)產力。我(wǒ)們(mén)利用(yòng)廢(fèi)棄(qì)生物(wù)質開發了木質(zhì)素衍(yǎn)生(shēng)的(dí)冷凍(dòng)凝膠，以改(gǎi)善土壤養(yǎng)分，種(zhǒng)子萌發，保水(shuǐ)能力和(hé)光(guāng)合色(sè)素(sù)水平。這(zhè)些(xiē)冷(lěng)凍(dòng)凝膠是(shì)通過在−20°C 下低(dī)溫(wēn)聚(jù)合(hé)製(zhì)備而(ér)成，使用了(liǎo)阿拉(lā)伯樹膠(jiāo)（GA），角蛋(dàn)白（K）和 N - 乙烯基(jī)吡(pǐ)咯(kǎ)烷(wán)酮，木(mù)質(zhì)素濃度(dù)分別(bié)為(wéi) 0.02 wt%（LbC1）和 0.1 wt%（LbC2），同時設(shè)置了對(duì)照(zhào)組（NLC）。由於其網絡結構，這些冷凍凝(níng)膠表現(xiàn)出高(gāo)熱穩定性(xìng)和超過 170% 的保水能力。羧(suō)基和羥基等官(guān)能團(tuán)增強了(liǎo)養(yǎng)分吸(xī)收，加(jiā)速了(liǎo)種(zhǒng)子(zǐ)萌(méng)發(fā)和植(zhí)物生(shēng)長(cháng)，角蛋(dàn)白(bái)通過微生物(wù)降(jiàng)解(jiě)提(tí)供了(liǎo)生(shēng)物可利用的(dí)氨基酸。5 天(tiān)後，冷凍(dòng)凝(níng)膠處理顯(xiǎn)著提(tí)高了早(zǎo)期(qī)發芽率(shuài)（小麥，玉米和油(yóu)菜籽分別為(wéi) 100%，100% 和(hé) 99%），同時提高了葉綠素（a，b 和(hé)總量），糖(táng)分和可溶性(xìng)蛋(dàn)白水平。處理後的(dí)植株葉片(piàn)數量，株高(gāo)和(hé)根(gēn)長增(zēng)加(jiā)，與(yǔ)對照(zhào)組相(xiāng)比，水分吸收提高(gāo)了 98.4%，減(jiǎn)輕了(liǎo)土壤(rǎng)鹽(yán)分的影響(xiǎng)。與 NLC 相比(bǐ)，LbC1 和(hé) LbC2 還顯(xiǎn)著(zhù)提(tí)高了所有作物的葉(yè)綠素(sù)色(sè)素，可溶(róng)性(xìng)糖(táng)和總(zǒng)蛋白含量。此外(wài)，冷(lěng)凍凝(níng)膠在土壤(rǎng)中(zhōng) 130 天後的生(shēng)物(wù)降(jiàng)解率達到 33%，證實了其環(huán)境相(xiāng)容性。總之(zhī)，所開發的木(mù)質素(sù)基冷(lěng)凍(dòng)凝膠是(shì)一種可持續(xù)，有(yǒu)效(xiào)的解決方案，可提(tí)高農業(yè)中(zhōng)的養(yǎng)分有效性和(hé)抗逆(nì)性(xìng)，將工業木質素廢(fèi)料(liào)重(zhòng)新(xīn)利用，以應對氣候驅(qū)動(dòng)的作物(wù)生(shēng)產(chǎn)挑戰(zhàn)。

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該研究(jiū)探(tàn)究了力學性能(néng)的增強對木質素(sù)基(jī)冷(lěng)凍凝(níng)膠(jiāo)用(yòng)於(yú)促(cù)進(jìn)植物(wù)生(shēng)長(cháng)的(dí)顯著(zhù)影響(xiǎng)。通(tōng)過(guò)改變木(mù)質素含量(liáng)，對(duì)冷凍凝膠(jiāo)的機械壓縮(suō)特性進行了優(yōu)化。在飽(bǎo)和吸水條件下，對(duì)冷(lěng)凍(dòng)凝膠(jiāo)在(zài) 80% 的壓(yā)縮應變(biàn)下(xià)進(jìn)行應力(lì) - 應變性(xìng)能測(cè)試（下(xià)圖(tú)）。結果(guǒ)表明，應力強(qiáng)度隨著(zhuó)木(mù)質(zhì)素濃(nóng)度(dù)的提(tí)高(gāo)和施加(jiā)壓(yā)力(lì)的(dí)增大(dà)而增加。具體(tǐ)而言(yán)，在(zài) 80% 的壓縮應(yīng)變下，LbC2 所承(chéng)受(shòu)的壓力達到 50 MPa，而(ér)對照(zhào)組(zǔ)（NLC）僅(jǐn)為 20 MPa。這意(yì)味(wèi)著(zhuó)其強度相較(jiào)於(yú)由(yóu)細菌纖維(wéi)素(sù)和(hé)明(míng)膠製成(chéng)的冷(lěng)凍凝膠(jiāo)提高了四倍(bèi)。這些(xiē)研究結果(guǒ)進(jìn)一步(bù)證明(míng)較高(gāo)的木質素濃(nóng)度(dù)能顯著改善材料的(dí)力學性能和(hé)剛度。

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參(cān)考文獻：

Keyu Ma et al. Lignin-based cryogels for advancing sustainable crop production via enhanced nutrient accessibility and growth efficiency. International Journal of Biological Macromolecules. Doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.138613

上(shàng)一條上(shàng)海騰(téng)拔(bá)質構儀助(zhù)力浙(zhè)江大學在(zài)Food Hydrocolloids發(fā)文
下(xià)一條(tiáo)上海騰(téng)拔質(zhì)構(gòu)儀助(zhù)力南京工業大(dà)學(xué)在(zài)Food Research International發文(wén)