利用高光谱成像技术与二维相关光谱（2D-COS）结合化学计量学检测灵武长枣半纤维素含量。 采用定量瘀伤装置获得0, Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ级瘀伤长枣模型, 通过高光谱和分光光度计分别获得样品高光谱图像和半纤维素含量。 蒙特卡洛异常值检测法剔除异常样本后, 分别用随机划分法（RS）, Kennard-Stone法（KS）、 光谱-理化值共生距离法（SPXY）和3∶1比例法对样本集划分校正预测。 采用基线校准（Baseline）、 去趋势（De-trending）和标准化（Normalize）对长枣原始光谱预处理后建立偏最小二乘回归模型（PLSR）, 优选最佳样本集划分及预处理方法。 利用2D-COS将光谱信号扩展到第2维, 在全光谱范围内寻找与半纤维素含量相关的敏感波段区间。 采用竞争性自适应加权算法（CARS）、 引导软收缩（BOSS）、 区间变量迭代空间收缩方法（iVISSA）、 变量组合集群分析法（VCPA）以及iVISSA+BOSS, iVISSA+CARS和iVISSA+VCPA方法在2D-COS敏感波段区间进行特征波长提取, 并建立基于特征波长的PLSR模型。 结果表明, 样本集经3∶1划分和Baseline预处理后建立的基于全波段的PLSR模型最优, 故最佳样本集划分方法为3∶1, 预处理方法为Baseline, 用于后续特征波长提取。 通过2D-COS分析发现3个与半纤维素相关的自相关峰（401, 641和752 nm）; 在2D-COS敏感区域（401～752 nm范围内）, 采用BOSS, CARS, iVISSA, VCPA, iVISS+BOSS, iVISS+CARS, iVISS+VCPA分别提取了14, 26, 39, 12, 15, 22和11个对应的特征波长, 占总波长的18.9%, 35.1%, 52.7%, 16.2%, 20.2%, 29.7%和14.8%。 对比2D-COS和特征波建立的PLSR模型, 2D-COS+iVISSA-PLSR模型效果较好, 其R2C=0.747 9, R2P=0.604 7, RMSEC=0.043 8, RMSEP=0.060 3。 研究表明, 利用高光谱成像技术结合2D-COS可实现灵武长枣半纤维素含量的快速检测。

碱水解法以其方便高效成为稻秸发酵制沼气中广泛采用的化学预处理方法, 但是碱水解对于稻秸细胞壁中高聚物成分及其空间致密交联结构的作用机理有待深入研究。 采用共聚焦显微拉曼光谱和透射电镜研究了NaOH碱处理对稻秸厌氧发酵产沼气的影响。 首先对未处理稻秸和碱处理稻秸进行微米级空间分辨率的拉曼光谱面扫描, 然后对这两类样本进行主成分分析, 发现累计贡献率达99%的前两个主成分空间中两类样本分别呈射线状分布, 两类样本分界线清楚表明碱处理导致稻叶组织的拉曼光谱响应特性发生了明显变化; 进一步分析前两个主成分的载荷图, 发现拉曼峰1 739, 1 508和1 094 cm-1是影响主成分的重要谱带, 而这三个拉曼峰分别归属于半纤维素、 木质素和纤维素的拉曼散射效应; 结合半纤维素、 木质素和纤维素的拉曼特征峰和显微图像信息实现了组织细胞中三种成分的化学成像分析, 发现碱处理破坏了稻叶组织中上述三种成分的致密空间结构, 并使它们的含量明显减少, 尤其是木质素。 由此得出结论: 共聚焦显微拉曼光谱可实现稻叶组织细胞中半纤维素、 木质素和纤维素的无损检测, 结合显微空间信息可实现稻秸中三种成分的化学成像分析, 该研究有助揭示碱处理促进秸秆厌氧发酵产沼气的作用机理。

近红外光谱技术可用来检测植物木质素、 纤维素及半纤维素含量, 与传统的湿化学方法相比具有快速、 操作简单、 准确、 无损等优点, 是一种新型的测定方法, 近年来在检测木本植物及草本植物木质纤维素组成成分中被广泛应用。 综述了国内外利用近红外光谱技术快速检测木本植物(用作造纸原料的木材、 竹材以及潜在的可用作生物质能源的木材)及草本植物(饲草及草类能源植物)木质素、 纤维素、 半纤维素含量的研究进展, 并从样品前处理、 光谱预处理及波长选取方法、 化学计量学方法三个方面对利用近红外光谱技术快速检测植物木质素、 纤维素方法研究上的进展进行了总结, 并结合国内木材、 牧草及能源草行业发展现状提出了四点展望: 建立适用性更强的模型; 建立全面的草产品品质指标近红外光谱数据库; 建立能源植物能用品质指标相关模型并对建模方法进行进一步的探索和完善; 推动应用近红外光谱技术检测植物木质纤维素的方法从实验阶段走向实际应用。 随着对近红外光谱检测植物木质纤维素方法的不断成熟和完善, 它必将对造纸、 饲草及能源草行业的发展产生巨大的推动作用。

热重红外光谱联用考察了木质生物质纤维素、 半纤维素以及综纤维素的热转化特性, 并与微晶纤维素和木聚糖等模型化合物进行了对比分析。 应用三维扩散模型计算了活化能、 指前因子等热转化动力学参数, 拟合效果良好。 通过分析气相产物三维IR图谱, 在最大失重速率附近, 观察到了H2O, CO, CO2, CH4和含氧化合物的明显特征峰。 讨论了主要气体产物可能的生成途径, 发现其产量顺序为CO2>H2O>CO≈CH4。 综合分析得出, 综纤维素的热转化过程是纤维素主导下、 纤维素和半纤维素综合作用的结果。

传统的Douglas比色法(间苯三酚-冰醋酸显色法)只能测定水溶性聚戊糖或戊糖, 该研究对上述方法进行了改进, 通过采用双波长技术实现对总糖和戊糖、 己糖含量的同时测定。 研究发现, 425 nm是戊糖和己糖的等摩尔吸收波长, 553 nm是戊糖的特征吸收波长, 以上述二波长为基础大大简化了双波长法的计算公式。 半纤维素提取液中干扰物质的光谱结果显示, 提取液中的木素和葡萄糖醛酸对戊糖和己糖的测定结果都没有显著干扰。 结果表明, 该方法测定总糖和戊糖、 己糖的含量都具有较高的精度和准确性, 回收率为97.4%～101.9%。 该方法简单、 快速, 非常适用于阔叶木和禾本科植物半纤维素提取液中混合糖含量的同时测定。