近日(ri)，江蘇(su)大學(xué)研(yan)究人員在(zai)國(guó)際期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（中(zhong)科院一區(qū)(qu)，影響因(yin)子IF=7.7）發(fā)表(biao)了題為"Lignin-based cryogels for advancing sustainable crop production via enhanced nutrient accessibility and growth efficiency"的研究(jiu)性論(lun)文。在該論文(wen)中，研究人員利(li)用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀用于測(cè)定(ding)冷凍凝膠的力(li)學(xué)性能和(he)剛度(du)。

可持續(xù)的木(mu)質(zhì)素(su)基材料在農(nóng)(nong)業(yè)領(lǐng)域正變(bian)得越來(lái)越有(you)價(jià)值，因(yin)為氣(qi)候變化和(he)養(yǎng)分缺乏威脅(xie)著農(nóng)作物(wu)的生產(chǎn)力(li)。我們利(li)用廢棄生物(wu)質(zhì)開發(fā)(fa)了木質(zhì)素(su)衍生的冷(leng)凍凝膠，以(yi)改善(shan)土壤養(yǎng)分、種(zhong)子萌(meng)發(fā)、保(bao)水能力(li)和光合色(se)素水平。這些(xie)冷凍(dong)凝膠是(shi)通過(guò)(guo)在?20°C 下(xia)低溫(wen)聚合制備(bei)而成(cheng)，使用了(le)阿拉伯樹(shu)膠（GA）、角蛋白（K）和 N - 乙(yi)烯基吡咯烷(wan)酮，木質(zhì)(zhi)素濃度分別為(wei) 0.02 wt%（LbC1）和 0.1 wt%（LbC2），同時(shí)設(shè)(she)置了(le)對(duì)照組（NLC）。由于(yu)其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(gou)，這些冷(leng)凍凝膠表現(xiàn)出(chu)高熱穩(wěn)定性(xing)和超過(guò) 170% 的(de)保水能(neng)力。羧(suo)基和羥(qiang)基等官(guan)能團(tuán)增強(qiáng)了養(yǎng)(yang)分吸收，加速(su)了種(zhong)子萌發(fā)和(he)植物生長(zhǎng)(zhang)，角蛋白通過(guò)(guo)微生物降解(jie)提供了生物可(ke)利用的氨基(ji)酸。5 天后，冷凍凝(ning)膠處理(li)顯著提高了(le)早期發(fā)芽(ya)率（小麥、玉米和(he)油菜籽(zi)分別為 100%、100% 和 99%），同時(shí)(shi)提高了葉(ye)綠素（a、b 和(he)總量）、糖分和可(ke)溶性蛋白(bai)水平(ping)。處理后的(de)植株葉片(pian)數(shù)量、株高和根(gen)長(zhǎng)增加，與對(duì)照(zhao)組相(xiang)比，水(shui)分吸收提高(gao)了 98.4%，減(jian)輕了(le)土壤鹽分的影(ying)響。與 NLC 相比，LbC1 和 LbC2 還(hai)顯著(zhu)提高了所有作(zuo)物的(de)葉綠素色(se)素、可溶(rong)性糖和總(zong)蛋白含量。此外(wai)，冷凍凝膠在土(tu)壤中 130 天(tian)后的(de)生物降解率達(dá)(da)到 33%，證實(shí)了其環(huán)(huan)境相容性?？?zong)之，所開發(fā)的(de)木質(zhì)素(su)基冷(leng)凍凝膠(jiao)是一種可持(chi)續(xù)、有效的解決(jue)方案，可提高(gao)農(nóng)業(yè)中的養(yǎng)分(fen)有效(xiao)性和抗逆性(xing)，將工業(yè)(ye)木質(zhì)素廢料(liao)重新利用(yong)，以應(yīng)對(duì)氣(qi)候驅(qū)動(dòng)的作物(wu)生產(chǎn)挑(tiao)戰(zhàn)。

該研究探(tan)究了力(li)學(xué)性能的(de)增強(qiáng)對(duì)木質(zhì)素(su)基冷凍凝(ning)膠用于促進(jìn)(jin)植物生(sheng)長(zhǎng)的顯著(zhu)影響。通過(guò)改(gai)變木質(zhì)素含量(liang)，對(duì)冷(leng)凍凝膠的機(jī)(ji)械壓縮特(te)性進(jìn)行(xing)了優(yōu)(you)化。在(zai)飽和吸水(shui)條件下，對(duì)冷凍(dong)凝膠在(zai) 80% 的壓(ya)縮應(yīng)變下進(jìn)(jin)行應(yīng)力 - 應(yīng)(ying)變性能測(cè)試（下(xia)圖）。結(jié)果表明，應(yīng)(ying)力強(qiáng)(qiang)度隨著木質(zhì)(zhi)素濃度的提高(gao)和施加壓(ya)力的增大而增(zeng)加。具體而言，在(zai) 80% 的壓縮應(yīng)變(bian)下，LbC2 所承受(shou)的壓力達(dá)到(dao) 50 MPa，而對(duì)照(zhao)組（NLC）僅為 20 MPa。這意(yi)味著其強(qiáng)度相(xiang)較于(yu)由細(xì)(xi)菌纖(xian)維素和(he)明膠制成(cheng)的冷凍凝膠提(ti)高了(le)四倍。這(zhe)些研究結(jié)果(guo)進(jìn)一步證明(ming)較高(gao)的木質(zhì)(zhi)素濃度能(neng)顯著改(gai)善材料的(de)力學(xué)性能和剛(gang)度。

參考文獻(xiàn)：

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