14種植物的韌皮?木材?竹材和秸稈纖維制取與顯微結構比較

周春長　杜亞填　彭鳳珍

摘要 為了簾狀錨固培養(yǎng)生物反應器培養(yǎng)床網絨所需植物纖維的篩選與制取方法的建立，采用石灰、硫酸鹽、堿性亞硫酸鹽-蒽醌（AS-AQ）和酶4種纖維制取方法和光學顯微觀測等，進行了14種植物的韌皮、木材、竹材、秸稈共 16 種材料纖維的制取、光學顯微結構的比較研究。結果表明：石灰法纖維產率最高，但耗時最長，是其他3種方法的14倍多，且非纖維物質、未分散束狀纖維殘留較高。硫酸鹽法較適合苧麻韌皮、慈竹、青皮竹、毛竹竹材和甘蔗秸稈纖維的制取;AS-AQ法較適合小構樹韌皮和木材纖維、苧麻、白楊和馬尾松木材纖維、荻、小麥、水稻、玉米秸稈纖維的制取;酶法較適合蘆竹、五節(jié)芒秸稈和馬尾松木材纖維的制取。纖維細胞長度依次為韌皮纖維>竹材纖維>秸稈纖維>木材纖維，韌皮纖維細胞不僅較長，且壁相對較厚，細胞較寬。植物種類以苧麻韌皮纖維細胞最長，小構樹次之，分別為48.4、13.2 mm;纖維細胞寬度仍以苧麻韌皮的最寬，為38.7 mm;纖維細胞壁寬：秸稈（7種平均為2.3 μm）<木材（4種平均為3.9 μm）<竹材（3種平均為4.2 μm）<韌皮（2種平均為5.8 μm），植物種類以苧麻韌皮、白楊樹木材的最寬，均為8.5 μm，毛竹竹材纖維細胞次之，為5.1 μm，小構樹木材、甘蔗渣纖維細胞較窄，為4.3 μm，其余纖維細胞壁寬均為1.1～3.1 μm。纖維細胞腔直徑以苧麻韌皮的最大，為21.7 μm，甘蔗渣的次之，為20.0 μm，荻秸稈的最小，為6.7 μm，小構樹韌皮、青皮竹、毛竹竹材、蘆竹、五節(jié)芒秸稈的為15.4～17.9 μm，其余材料的均在13.7 μm以下。上述結果可為簾狀錨固培養(yǎng)生物反應器培養(yǎng)床網絨織造所需植物維管束纖維篩選提供制取方法、微觀尺寸與結構方面的參考。

關鍵詞 植物纖維;制取方法;纖維產率;纖維細胞;顯微結構

中圖分類號 Q 949.94文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2020）16-0013-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.16.002

Comparison on Microstructure of Fibers and Their Methods Made from Phloem， Wood， Bamboos and Straw of 14 Plants

ZHOU Chun-chang，DU Ya-tian，PENG Feng-zhen

（Hunan Provincial Key Laboratory of Forest Products and Chemical Engineering，Jishou University， Zhangjiajie，Hunan 427000）

Abstract In order to establish the method of screening and making the plant fiber needed in the culture bed mesh-velvet of the curtain-anchoring culture bioreactor， comparative studies on the method of making and optical microstructure of 16 fibers from the phloem， wood， bamboo and straw of 14 plants were made by using the four methods making fiber including lime， sulfate， alkaline sulfite-anthraquinone and enzyme method and optical microscopic observation，etc. The results showed that the fiber yield was the highest by using lime method， but the time-consuming was the longest， more than 14 times of that of the other three methods， and the non fiber material residues and undispersed bundle fibers were relatively high in fibers products.The sulfate method was more suitable for Boehmeria nivea phloem， Bambusa emeiensis， B. textilis， Phyllostachys heterocycla bamboo and bagasse fiber production; the AS-AQ method was more suitable for Broussonetia kazinoki phloem and wood， Boehmeria nivea， Populus alba and Pinus massoniana wood， Triarrhena sacchariflora， wheat， rice and corn straw fiber production; enzyme method was more suitable for the production of Arundo donax， Miscanthus floridulus straw and P.massoniana wood fibers.The length of fiber cells was phloem > bamboo> straw > wood. Phloem fiber cells were not only longer， but also wall thicker and cell wider. The phloem fiber cells of B. nivea was the longest，which was on plant species， followed by B. kazinoki， 48.4 mm and 13.2 mm， respectively. The fiber cell width of B. nivea phloem was still the widest， 38.7 mm; fiber cell wall width was straw （7 species average 2.3 μm） < wood （4 species average 3.9 μm） < bamboo （3 species average 4.2 μm） < phloem （2 species average 5.8 μm），that of B. nivea phloem and P. alba wood were widest， 8.5 μm， respectively，which were on the species， followed by P. heterocycla fiber cells （5.1 μm）， that of B. kazinoki wood and bagasse fiber cells were narrower，4.3 μm， respectively， and the other fiber cells were between 1.1-3.1 μm. The diameter of the fiber cell lumen， B. nivea phloem was biggest in 16 kinds fiber cells， 21.7 μm， followed by bagasse fiber cells （20.0 μm），that of T.sacchariflora straw was least， 6.7 μm， that of B. kazinoki phloem， B. textilis and P. heterocycla wood， A. donax and M. floridulus straw were between 15.4-17.9 μm， and that of other materials were smaller more than 13.7 μm. The results provide a reference for the preparation method， micro size and structure of the plant vascular bundle fibers needed for the mesh-velvet of curtain-anchoring culture bioreactor.

Key words Plant fiber;Preparation method;Fiber yield;Fiber cell;Microstructure

基金項目 國家自然科學基金地區(qū)基金項目（31660077）。

作者簡介 周春長（1994—），男，湖南永州人，碩士，從事藥用植物組織培養(yǎng)生產天然產物與新型生物反應器開發(fā)研究。

*通信作者，副教授，碩士生導師，從事林產資源工程研究。

收稿日期 2020-04-20

植物纖維在植物器官中主要起機械支持和輸送水分養(yǎng)分的作用，有種子纖維（如棉纖維）和維管束纖維兩大類，均是一類纖維素纖維細胞[1]。工業(yè)上主要用于造紙與紡織，傳統(tǒng)多采用石灰法制取，到19世紀末，開發(fā)了硫酸鹽制漿法，極大地提高了造紙漿料的提取產率?，F在又以 Na2SO3和Na2CO3為主要組成開發(fā)了中性亞硫酸鹽法和以 NaOH 和Na2SO3為主要組成的堿性亞硫酸鹽法，并以此為基礎添加蒽醌、甲醇、乙醇及有機酸等有機溶劑，開發(fā)了復合有機溶劑法，利用微生物或酶除去原料中的木質素和果膠等非纖維素類物質提取纖維的生物制漿法等[2-5]。同時對植物原材料也進行了廣泛篩選研究，木材類植物纖維如桉樹、松樹、竹類、白楊系列、枝椏材類等[6-12]，非木材類如甘蔗渣、蘆葦、芒等草本植物類以及麻[13-16]、棉[17]等，且圍繞制取方法、纖維形態(tài)結構分析測定等展開了較系統(tǒng)的研究，發(fā)現不同植物材料纖維的長度、寬度等形態(tài)參數以及纖維的結構特征都有著明顯的差異，且植物纖維的應用領域也在擴大，已廣泛應用于造紙、紡織、復合材料、食品等領域[1，18]。但利用植物纖維作為植物細胞培養(yǎng)生物反應器支持物的相關研究鮮見報道。

該研究是基于吉首大學林產化工工程湖南省重點實驗室植物細胞培養(yǎng)工程課題組為實現南方紅豆杉（Taxus chinensis var.mairei）愈傷組織大規(guī)模培養(yǎng)生產紫杉醇發(fā)明的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應器及培養(yǎng)法所進行的。該生物反應器的工作原理是將植物愈傷組織接種到反應器的簾狀培養(yǎng)床上，然后利用培養(yǎng)床的網絨纖維，將培養(yǎng)液滲透浸潤傳質給愈傷組織細胞，為愈傷組織生長提供營養(yǎng)和錨固支持，故培養(yǎng)床網絨纖維是該生物反應器的核心構造因素，要求纖維在床面能形成一定長度的絨毛和具有良好的親水性和滲透浸潤傳質特性。為篩選適合培養(yǎng)床網絨制造的纖維，纖維的微觀尺寸結構、化學組成等特性對纖維種類篩選非常關鍵。傳統(tǒng)平面組織培養(yǎng)法采用瓊脂（或植物凝膠）作為支撐植物愈傷組織細胞和傳輸養(yǎng)分的介質，養(yǎng)分在這種介質中的擴散程度非常有限，培養(yǎng)細胞一般只能吸收該介質中1～3 mm 厚度的營養(yǎng)，故采用這種介質只能批次培養(yǎng)，不能進行連續(xù)培養(yǎng)[19-22]，難以實現工業(yè)化生產應用。植物維管束纖維本身就是植物體內承擔水分與營養(yǎng)物質輸導的組織細胞，其化學組成與微觀結構特性均與愈傷組織細胞間具有天然的生物學親和性，故課題組將植物維管束纖維定為培養(yǎng)床網絨纖維篩選研究的首選。該研究采用4種纖維制取方法和14種植物的韌皮、木材、竹材、秸稈共16種材料進行纖維制取和纖維光學顯微觀測相關比較，以期為培養(yǎng)床網絨纖維篩選及植物維管束纖維其他相關應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料。

材料采集時間：2018年12月23—24日。供試材料見表1。

1.1.2 試劑與設備。

果膠酶（工業(yè)酶），上海阿拉丁生化科技股份有限公司;氫氧化鈉、九水硫化鈉、無水碳酸鈉、尿素，Greagent 試劑公司;六偏磷酸鈉、蒽醌，Adamas 試劑公司;無水亞硫酸鈉、三聚磷酸鈉，天津市科蜜歐化學試劑有限公司;氧化鈣，西隴化工股份有限公司;水玻璃（硅酸鈉），天津福晨化學試劑有限公司;25%氨水，廣州市番禹力強化工廠;硫酸，星空化玻有限責任公司。

SZH-11連續(xù)變倍體視顯微鏡，日本奧林巴斯;BHS-113 生物顯微鏡，日本奧林巴斯;測微尺，DP-72高分辨率顯微攝像系統(tǒng)，日本尼康;HB43-S水分測定儀，ML-204萬分之一天平，瑞士梅特勒-托利多公司;GZX-9146MBE數顯鼓風干燥器，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠;數顯恒溫水浴鍋，金壇市富華儀器有限公司;全自動立式高壓蒸汽滅菌鍋，廈門致微儀器有限公司;工具刀、錘子和剪刀等一般器具。

1.2 材料預處理

樹皮：去除表層栓皮，留下內層韌皮，剪切成5～7 cm長小段，風干備用。

草本植物莖稈：切成長度為2～3 cm的小段后風干備用。

竹材和木材：切削成寬3～5 mm、長3～5 cm、厚1～2 mm的薄片，于常溫過夜備用。

1.3 植物纖維制取

1.3.1 傳統(tǒng)制取法：石灰+機械法（圖1）[2]。將經“1.2”預處理過的材料置于耐堿容器中，加入含11%（w/w）氧化鈣和3%（w/w）碳酸鈉堿液，浴比（植物纖維原料與浸泡所需溶液質量比）3∶1，將材料充分浸沒，置于35 ℃恒溫水浴中浸泡7～8 d，取出材料，用鐵錘反復錘洗5～6次，每次用濾布將“污水”過濾除去，直至水變清，靜置約45 min，觀察水中纖維絲分散均一、無肉眼可見纖維束出現即可。過濾收獲纖維置入60 ℃烘箱中烘干。

1.3.2 硫酸鹽+機械法（圖2）[3-4，23-24]。①材料預處理：同“1.2”;②浸泡I：10%氫氧化鈉、硫化度15%水溶液常溫常壓下浸泡15 min;③高溫高壓蒸煮：10%氫氧化鈉、硫化度15%水溶液，外加尿素、碳酸鈉、硅酸鈉、復合磷酸鈉（起軟化材料的作用[23]）各0.3%，于121 ℃、103.4 kPa壓力下蒸煮3 h，浴比5∶1;④機械捶打松弛材料組織結構：將經過“③”處理過的材料取出用木錘捶打3 min左右，使原材料稍微松散，除去少量“膠質”;⑤浸泡Ⅱ：加入軟化劑（2%氨水和4%尿素以1∶30比例混合）在25 ℃下浸泡1 h;⑥蒸煮：將浸泡 Ⅱ 料液置于100 ℃下蒸煮1 h，進行脫糖、脫脂、脫膠;⑦硫酸鹽法蒸煮處理：將經上述處理后的材料置于16%氫氧化鈉、硫化度16%水溶液中，再加入尿素、碳酸鈉、硅酸鈉、復合磷酸鈉各0.3%的輔料，浴比5∶1，于100 ℃ 中處理5 h;⑧機械捶打水洗除雜：與“1.3.1”同;⑨收獲纖維烘干：與“1.3.1”同。

1.3.3 堿性亞硫酸鹽-蒽醌+機械法（AS-AQ法）（圖3）[3-4，23-24]。①材料預處理：同“1.2”;②浸泡I：6%氫氧化鈉、10%亞硫酸鹽溶液常溫常壓下浸泡15 min;③高溫高壓蒸煮：經“②”處理后再加入尿素、碳酸鈉、硅酸鈉、復合磷酸鈉各0.3%的輔劑，浴比5∶1，于高121 ℃、103.4 kPa壓力下蒸煮3 h;④機械捶松弛材料組織結構：與“1.3.2④”同;⑤浸泡Ⅱ：與“1.3.2⑤”同;⑥蒸煮：與“1.3.2⑥”同;⑦堿+蒽醌蒸煮處理：將經上述蒸煮后的材料置于含8%氫氧化鈉、15%亞硫酸鹽、0.1%蒽醌水溶液中，再加入尿素、碳酸鈉、硅酸鈉、復合磷酸鈉各0.3%的輔劑，于100 ℃中處理5 h;⑧機械捶打水洗除雜：與“1.3.1③”同;⑨纖維漿烘干：與“1.3.1④”同。

1.3.4 生物酶-化學+機械法（圖4）[15]。①材料預處理：同“1.2”;②水煮：將材料加水浸泡后，沸水煮10 min，取出;③與“1.3.2④”同;④酸浸處理：用1.5 g/L硫酸溶液，溫度60 ℃下浸泡處理1 h，浴比為1∶15;⑤堿中和：用2.5 g/L氫氧化鈉水溶液常溫常壓處理0.5 h;⑥中性果膠酶處理：準確稱取0.1 g 30 000 U/g工業(yè)果膠酶，用50 ℃超純水定容于300 mL，制成10 U/mL果膠酶溶液，于常溫常壓，pH=7.0，按浴比1∶20加入材料中，處理3.5 h;⑦堿煮：倒去酶溶液，按浴比1∶15加入15 g/L氫氧化鈉（每1 000 mL 氫氧化鈉溶液中分別加入30～50 g三聚磷酸鈉與30～80 g硅酸鈉）溶液，于100 ℃，常壓處理2 h;⑧機械捶打水洗除雜：與“1.3.1③”同;⑨收獲纖維烘干：與“1.3.1④”同。

1.4 產率計算

將預處理后的纖維原材料取試驗部分在天平上測定其質量，記為Gm，同時對材料進行含水量測定，記作Cm，以此計算出材料干重，記為Gm×（1-Cm）;在原材料提取纖維之后，用天平稱出提取的植物纖維質量，記為Gn，取出一部分測定其含水量，記為Cn，得出提取的植物纖維干重是Gn×（1-Cn）。制漿工藝得到的纖維，其產率的計算公式如下：

式中，K為纖維產率（%）;Gn為纖維質量（g）;Cn為纖維含水量（%）;Gm為制取纖維的原材料質量（g）;Cm為纖維原材料的含水量（%）。

1.5 植物纖維顯微結構觀測

將制取的分散性很好的纖維置于玻片上，加純凈水滴，用玻棒將纖維搗散，使纖維絲均勻分散不堆積，蓋上蓋玻片，然后用奧林巴斯 BHS-113顯微鏡對纖維進行顯微形態(tài)結構觀測，拍照記錄其顯微形態(tài)結構和相關微觀尺寸。

1.6 植物纖維橫截面顯微結構觀測

將制取的分散性很好的植物纖維捋成整齊的一束，用平滑鋼板夾緊，切除伸出的不整齊部分，然后用刀片徒手反復切削，將切下的纖維碎末用濕潤玻璃棒粘取，用蒸餾水滴洗于載玻片上，待其充分吸水后用玻璃棒將纖維碎末分散涂布均勻，然后蓋上蓋玻片，用奧林巴斯 BHS-113顯微鏡進行觀測，在視野中尋找可清晰觀測到纖維橫切面的材料，拍照記錄其顯微形態(tài)結構和微觀尺寸。

2 結果與分析

2.1 不同制取方法纖維產率的比較

從表2可以看出，石灰法制取纖維產率最高，且木材纖維產率較韌皮、秸稈、竹材纖維產率高，白楊樹木材纖維產率最高為95.02%，隨后依次為慈竹、青皮竹、毛竹竹材、馬尾松木材，產率基本都在70%以上。硫酸鹽法以小構樹木材纖維產率最高，為71.47%，小構樹韌皮最低，為29.03%。AS-AQ法以白楊樹木材纖維最高，為69.85%，甘蔗渣最低，為25.13%。酶法以馬尾松最高，為79.36%，韌皮纖維產率相對較低，其中小構樹的最低，為28.47%，可能是韌皮組織中果膠含量較其他材料高，經果膠酶處理后質量損失較大所致。4種方法白楊樹木材纖維產率均在60%以上。

2.2 不同制取方法纖維質量的比較

根據所制取纖維表觀特征（圖5），石灰法制取的纖維相對較粗糙，非纖維物質和未分散纖維束殘留較高;硫酸鹽法、AS-AQ法和酶法提取的纖維分散性好，非纖維物質殘留少。綜合分析，石灰法所制取纖維質量較差，不宜應用于簾狀錨固培養(yǎng)床網絨的紡織。

綜合各因素，苧麻韌皮部，慈竹、青皮竹、毛竹和甘蔗渣纖維制取采用硫酸鹽法為好，纖維分散程度高，非纖維物質殘留少;小構樹韌皮，白楊、馬尾松、苧麻木材，荻、小麥、水稻、玉米秸稈纖維采用AS-AQ法制取，纖維產率、纖維分散程度均較高，非纖維物質殘留少;小構樹木材采用AS-AQ法較其他方法好;白楊樹木材、蘆竹、五節(jié)芒秸稈采用除石灰法以外的3種方法制取，差異不大，均較適合;馬尾松木材采用酶法較其他方法好，纖維產率相對較高，質量好。

2.3 不同制取方法所需制取時間的比較

16種植物材料分別采用4種方法進行纖維制取，硫酸鹽法、AS-AQ法和酶法制取的纖維不僅質量較石灰法好（圖5），且制取所需時間遠遠少于石灰法（表3），3種方法制取所需時長分別為18、18、14 h，僅為石灰法192 h的1/14左右（表3），但3種方法均使用了軟化水解輔助劑，可能會導致生產成本較石灰法略高，若投入生產，需進行過程經濟學研究作綜合評價比較。

2.4 16種植物纖維微觀尺寸與結構間的比較

根據光學顯微觀測（圖6、7），材料類型間和植物種類間比較發(fā)現，韌皮纖維細胞長度最長，依次為韌皮>竹材>秸稈>木材，小構樹、苧麻韌皮纖維細胞長度分別是13.2、48.4 mm，是竹材類纖維的6～10倍，是秸稈和木材類纖維細胞長度的10余倍;苧麻木材纖維細胞最短，為0.7 mm;水稻秸稈纖維細胞與木材纖維細胞相接近，為0.8 mm，其他秸稈纖維細胞長度均為木材纖維細胞長度的1倍多。纖維細胞長寬比以韌皮的最高，小構樹為602∶1，苧麻1 251∶1，竹材纖維細胞和野生草本植物秸稈纖維細胞次之，為100～200，農作物草本植物秸稈纖維細胞較野生草本植物低，木材纖維最小，不到100。纖維細胞壁寬：秸稈（7種平均為2.3 μm）<木材（4種平均為3.9 μm）<竹材（3種平均為4.2 μm）<韌皮（2種平均為5.8 μm），即草本植物秸稈的纖維細胞相對較細。

纖維細胞的微觀形態(tài)（圖6、7），有絲狀、梭狀和帶狀等，橫切面呈近圓形、近橢圓形、不規(guī)則方形等，細胞多具中腔，腔壁有不同程度與類型加厚等。

小構樹韌皮纖維細胞（圖6a、7a）長度為9.5～16.3 mm，平均長度為13.2 mm，寬度為16.4～23.3 μm，平均寬度為21.9 μm，平均長寬比為602∶1，壁寬為3.1 μm，中空腔直徑為15.7 μm，壁腔比為0.20。纖維細胞橫切面近圓形，中腔近圓形，腔壁外較光滑。細胞近圓筒狀，壁具有間距不等分散不規(guī)則環(huán)狀加厚。

苧麻韌皮纖維細胞（圖6b、7b）長度為31.5～51.3 mm，平均長度為48.4 mm，寬度為31.8～46.3 μm，平均寬度為38.7 μm，平均長寬比為1 251∶1，壁寬為8.5 μm，中空腔直徑為21.7 μm，壁腔比為0.39。纖維細胞橫切面近方形或不規(guī)則多邊形，中腔近圓形或橢圓形，腔內具篩網狀結構，腔壁明顯加厚。細胞近帶狀，胞壁具不均勻密集環(huán)狀加厚，細胞縱向呈平波狀彎曲。

慈竹竹材纖維細胞（圖6c、7c）長度為2.7～4.0 mm，平均長度為3.3 mm，寬度為13.6～24.3 μm，平均寬度為17.1 μm，平均長寬比為194∶1，壁寬為4.8 μm，中空腔直徑為7.5 μm，壁腔比為0.64。纖維細胞橫切面扁平近長方形，中腔中空近長方形，內具篩網狀結構，腔壁外有明顯的不規(guī)則加厚凸起。細胞類帶狀，末端漸細，細胞壁表面具間距不均勻點狀凸起和竹節(jié)狀環(huán)狀加厚。

青皮竹竹材纖維細胞（圖6d、7d）長度為2.3～3.0 mm，平均長度為2.8 mm，寬度為16.3～27.6 μm，平均寬度為21.8 μm，平均長寬比為126∶1，壁寬為2.6 μm，中空腔直徑為16.6 μm，壁腔比為0.16。纖維細胞橫切面見雙細胞緊密結合狀，2個細胞近半圓形，中腔中空近半圓形，內壁面有皺褶，中腔外壁較光滑。細胞近半圓帶狀，胞壁具稀疏環(huán)狀加厚和縱向較密集條紋狀加厚，外壁無凸起。

毛竹竹材纖維細胞（圖6e、7e）長度為2.4～3.9 mm，平均長度為3.2 mm，寬度為14.8～30.9 μm，平均寬度為25.6 μm，平均長寬比為124∶1，壁寬為5.1 μm，中空腔直徑為15.4 μm，壁腔比為0.33。纖維細胞橫切面近長方形，中腔中空近橢圓形，具篩網狀結構，胞壁較厚。細胞形狀如竹，但末端漸細，外壁面較光滑，胞壁具明顯間距不等環(huán)狀加厚。

白楊樹木材纖維細胞（圖6f、7f）長度為0.5～1.2 mm，平均長度為0.8 mm，寬度為19.4～33.6 μm，平均寬度為28.3 μm，平均長寬比為29∶1，壁寬為8.5 μm，中空腔直徑為11.3 μm，壁腔比為0.75。纖維細胞橫切面為橢圓形，中腔中空呈橢圓形。細胞兩端漸細近梭形，胞壁具密集梭形條帶狀和間距不等較密集環(huán)狀加厚。

馬尾松木材纖維細胞（圖6g、7g）長度為0.6～1.0 mm，平均長度為0.8 mm，寬度為8.6～18.4 μm，平均寬度為12.2 μm，平均長寬比為62∶1，壁寬為1.6 μm，中空腔直徑為8.9 μm，壁腔比為0.18。纖維細胞橫切面近橢圓形，中腔中空近圓形或棱形，內具篩網狀結構。細胞兩端漸尖近梭形，胞壁縱向具密集條紋加厚，橫向具稀疏環(huán)狀加厚。

小構樹木材纖維細胞（圖6h、7h）長度為0.6～1.1 mm，平均長度為0.8 mm，寬度為15.4～23.8 μm，平均寬度為19.2 μm，平均長寬比為41∶1，壁寬為4.3 μm，中空腔直徑為10.6 μm，壁腔比為0.41。纖維細胞橫切面近四邊形，中腔中空，近長方形。細胞近梭形，胞壁縱向具不規(guī)則條帶狀加厚，橫向具間距不等環(huán)狀加厚。

苧麻木材纖維細胞（圖6i、7i）長度為0.5～1.1 mm，平均長度為0.7 mm，寬度為8.5～13.3 μm，平均寬度為10.4 μm，平均長寬比為66∶1，壁寬為1.3 μm，中空腔直徑為7.8 μm，壁腔比為0.17。纖維細胞橫切面近橢圓形，不規(guī)則，中腔中空近圓形，不規(guī)則。細胞縱向如竹鞭，兩端漸尖，胞壁縱向具條紋狀加厚，橫向具間距不等環(huán)狀加厚，加厚處外凸如竹節(jié)。

荻秸稈纖維細胞（圖6j、7j）長度為1.4～3.5 mm，平均長度為2.3 mm，寬度為8.1～13.4 μm，平均寬度為11.3 μm，平均長寬比為200∶1，壁寬為2.3 μm，中空腔直徑為6.7 μm，壁腔比為0.34。纖維細胞橫切面近圓形或橢圓形，中腔中空近橢圓形，內空光滑。細胞兩端漸細，胞壁具環(huán)狀或螺紋狀加厚，胞壁外表光滑。

蘆竹秸稈纖維細胞（圖6k、7k）長度為2.6～4.0 mm，平均長度為3.4 mm，寬度為17.1～25.4 μm，平均寬度為20.3 μm，平均長寬比為168∶1，壁寬為1.2 μm，中空腔直徑為17.9 μm，壁腔比為0.07。纖維細胞橫切面近橢圓形，中腔中空，近橢圓形。細胞條帶狀，胞壁面光滑，具稀疏紋孔狀和環(huán)狀加厚，不外凸。

五節(jié)芒秸稈纖維細胞（圖6l、7l）長度為2.2～3.3 mm，平均長度為2.7 mm，寬度為16.9～25.4 μm，平均寬度為20.3 μm，平均長寬比為135∶1，壁寬為1.7 μm，中空腔直徑為16.9 μm，壁腔比為0.10。纖維細胞橫切面近長橢圓形，中腔中空近橢圓形，壁外表面光滑。細胞呈寬窄不一的扁平帶狀，至兩端漸細，胞壁面光滑，具間隔不均勻環(huán)狀加厚和縱向梭狀條紋加厚。

甘蔗渣纖維細胞（圖6m、7m）長度為1.5～2.2 mm，平均長度為2.0 mm，寬度為23.6～31.7 μm，平均寬度為28.6 μm，平均長寬比為68∶1，壁寬為4.3 μm，中空腔直徑為20.0 μm，壁腔比為0.21。纖維細胞橫切面近圓形至橢圓形，中腔中空呈不規(guī)則多邊形。細胞平直近絲狀，表面光滑，具稀疏間距不等的環(huán)狀加厚，加厚部不外凸。

小麥秸稈纖維細胞（圖6n、7n）長度為1.4～1.9 mm，平均長度為1.6 mm，寬度為9.1～13.3 μm，平均寬度為11.1 μm，平均長寬比為145∶1，壁寬為1.1 μm，中空腔直徑為8.9 μm，壁腔比為0.12。纖維細胞橫切面近圓形，中腔中空，近圓形。細胞直近絲狀，胞壁具稀疏不等距環(huán)狀加厚，加厚部微外凸。

水稻秸稈纖維（圖6o、7o）長度為0.7～1.0 mm，平均長度為0.8 mm，寬度為11.6～16.7 μm，平均寬度為13.0 μm，平均長寬比為65∶1，壁寬為2.5 μm，中空腔直徑為8.0 μm，壁腔比為0.31。纖維細胞橫切面近圓形，中腔中空，近圓形。細胞平直近絲狀，胞壁表面光滑，具近等距稀散環(huán)狀加厚，加厚部不外凸。

玉米秸稈纖維細胞（圖6p、7p）長度為1.1～2.2 mm，平均長度為1.9 mm，寬度為15.4～23.6 μm，平均寬度為19.7 μm，平均長寬比為93∶1，壁寬為3.0 μm，中空腔直徑為13.7 μm，壁腔比為0.22。纖維細胞橫切面近橢圓形，中腔中空，近橢圓形，具網紋狀結構。細胞近絲狀，胞壁具較密集不等距環(huán)狀加厚，加厚部不外凸。

3 結論

4種制取方法比較，石灰法制取的纖維產率最高，但耗時最長，纖維中非纖維物質與束狀纖維殘留較高，硫酸鹽、堿性亞硫酸鹽-蒽醌和酶法的纖維產率雖較石灰法低，但所制取纖維中束狀纖維與非纖維物質殘留低，耗時短，僅為石灰法的約1/14。若考慮應用生產，還需根據纖維產率、質量、材料等因素進行深度優(yōu)化研究。

16種材料的植物維管束纖維顯微觀測結果表明，按材料類型，纖維細胞長度依次為韌皮纖維>竹材纖維>秸稈纖維>木材纖維，韌皮纖維細胞不僅較長，且壁相對較厚，細胞較寬。按植物種類，苧麻韌皮纖維細胞最長，小構樹次之，分別為48.4 mm、13.2 mm，是竹材纖維細胞（2.8～3.3 mm）的4～17倍，是秸稈纖維細胞和木材纖維細胞的10～20倍;纖維細胞寬度仍以苧麻韌皮最寬，為38.7 mm，是竹材纖維細胞（17.1～25.6 mm）、木材纖維細胞（10.4～28.3 mm）及秸稈纖維細胞（11.1～28.6 mm）的1.5倍以上;纖維細胞壁寬以苧麻韌皮、白楊樹木材的最寬，均為8.5 μm，毛竹竹材纖維細胞次之，為5.1 μm，小構樹木材、甘蔗渣纖維細胞較窄，為4.3 μm，其余纖維細胞壁寬均為1.1～3.1 μm。纖維細胞腔直徑以苧麻韌皮的最大，為21.7 μm，甘蔗渣的次之，為20.0 μm，荻秸稈的最小，為6.7 μm，小構樹韌皮、青皮竹、毛竹竹材、蘆竹、五節(jié)芒秸稈的為15.4～17.9 μm，其余材料的均為13.7 μm以下。所獲得14種植物4個材料類型的纖維細胞的微觀尺寸與結構特性，還只能為所述簾狀錨固培養(yǎng)生物反應器培養(yǎng)床網絨纖維篩選提供參考，至于何種特性最為適合，還需通過培養(yǎng)床應用驗證才可確定。

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