近日，江蘇大(da)學研究(jiu)人員(yuan)在國際期(qi)刊《International Journal of Biological Macromolecules》（中科院一區(qū)(qu)，影響因子IF=7.7）發(fā)(fa)表了題為"Lignin-based cryogels for advancing sustainable crop production via enhanced nutrient accessibility and growth efficiency"的研究性(xing)論文。在該論(lun)文中(zhong)，研究人員(yuan)利用上海(hai)騰拔Universal TA質構(gou)儀用于測定(ding)冷凍凝(ning)膠的力(li)學性能和剛(gang)度。

可持(chi)續(xù)的木(mu)質素基材(cai)料在農(nóng)業(yè)領(ling)域正變得(de)越來越有價(jia)值，因為(wei)氣候變化和養(yǎng)(yang)分缺乏(fa)威脅著(zhe)農(nóng)作(zuo)物的生產(chǎn)力(li)。我們利用廢(fei)棄生物質開發(fā)(fa)了木質素衍(yan)生的冷凍(dong)凝膠，以改(gai)善土壤養(yǎng)分、種(zhong)子萌發(fā)、保(bao)水能力和(he)光合(he)色素(su)水平。這些(xie)冷凍(dong)凝膠是通(tong)過在?20°C 下低溫(wen)聚合制備而(er)成，使用了阿(a)拉伯樹膠（GA）、角(jiao)蛋白（K）和 N - 乙烯(xi)基吡(bi)咯烷酮(tong)，木質素濃(nong)度分(fen)別為 0.02 wt%（LbC1）和 0.1 wt%（LbC2），同(tong)時設置了對(dui)照組（NLC）。由于其(qi)網(wǎng)絡(luo)結構，這些冷凍(dong)凝膠表(biao)現(xiàn)出(chu)高熱(re)穩(wěn)定性和(he)超過 170% 的(de)保水能(neng)力。羧基和(he)羥基等官能(neng)團增強了(le)養(yǎng)分吸(xi)收，加速了種子(zi)萌發(fā)和植物生(sheng)長，角蛋白通過(guo)微生物降(jiang)解提(ti)供了生(sheng)物可利用的(de)氨基酸。5 天(tian)后，冷凍凝膠處(chu)理顯著提高(gao)了早(zao)期發(fā)(fa)芽率（小麥(mai)、玉米和油菜籽(zi)分別為 100%、100% 和 99%），同時(shi)提高了(le)葉綠(lv)素（a、b 和總量）、糖(tang)分和可溶性(xing)蛋白水平。處理(li)后的植株(zhu)葉片數(shù)量(liang)、株高(gao)和根長(zhang)增加，與(yu)對照(zhao)組相(xiang)比，水分(fen)吸收提高了 98.4%，減(jian)輕了土(tu)壤鹽分的影(ying)響。與 NLC 相比，LbC1 和(he) LbC2 還顯著(zhu)提高了所有(you)作物的葉(ye)綠素色素、可(ke)溶性糖和總(zong)蛋白含量。此(ci)外，冷凍(dong)凝膠在土壤(rang)中 130 天后的(de)生物降解(jie)率達(da)到 33%，證實了其(qi)環(huán)境相容性。總(zong)之，所開(kai)發(fā)的木質素(su)基冷(leng)凍凝(ning)膠是一種可(ke)持續(xù)、有效的解(jie)決方案(an)，可提高農(nóng)業(yè)(ye)中的養(yǎng)分有(you)效性和抗逆性(xing)，將工(gong)業(yè)木質素廢(fei)料重新(xin)利用，以應對(dui)氣候驅(qu)動的作(zuo)物生產(chǎn)挑(tiao)戰(zhàn)。

該研究探(tan)究了力(li)學性(xing)能的增強對(dui)木質素基(ji)冷凍(dong)凝膠用于促(cu)進植物生(sheng)長的顯(xian)著影響。通(tong)過改變木質(zhi)素含量(liang)，對冷(leng)凍凝膠(jiao)的機械壓縮特(te)性進行了優(yōu)(you)化。在飽和吸水(shui)條件下，對冷(leng)凍凝膠在(zai) 80% 的壓縮應(ying)變下進行(xing)應力 - 應變性(xing)能測試（下圖(tu)）。結果表明，應(ying)力強度隨著(zhe)木質(zhi)素濃(nong)度的提高(gao)和施加壓(ya)力的增大(da)而增加。具體而(er)言，在 80% 的(de)壓縮(suo)應變下，LbC2 所承(cheng)受的(de)壓力達到(dao) 50 MPa，而對照組（NLC）僅為(wei) 20 MPa。這意味著(zhe)其強(qiang)度相較于(yu)由細菌(jun)纖維(wei)素和明膠制(zhi)成的冷凍凝(ning)膠提高了(le)四倍。這(zhe)些研究結(jie)果進一步證明(ming)較高的木(mu)質素(su)濃度能顯著改(gai)善材(cai)料的力學(xue)性能(neng)和剛度。

參考文獻：

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