利用天然纖維素制備納米晶體及應(yīng)用研究.pdf

1、論文中以棉纖維和苧麻纖維的預(yù)處理和纖維素酶水解經(jīng)預(yù)處理過的棉纖維制備納米纖維素晶體(NCC)為主要的研究內(nèi)容，以硫酸水解纖維素制備NCC為對照，探索制備NCC的一種新方法和其在豆奶粉中的應(yīng)用，為以后的相關(guān)研究提供一些依據(jù)。
　　 纖維素原料酶解前的預(yù)處理分為兩個部分，蠟質(zhì)的去除和組合預(yù)處理。以正己烷為溶劑來去除原料中的蠟質(zhì)，最優(yōu)條件為:棉纖維為原料時，料液比1∶35(g∶ml)，回流時間2.5h，蠟質(zhì)含量為0.17％，比未處理前

2、降低了71.7％;苧麻纖維為原料時，料液比1∶25(g∶ml)，回流時間3h，蠟質(zhì)含量為0.82％，比未處理前降低了59％。隨后探索了不同蠟質(zhì)含量的纖維素原料對酶解率的影響，可知隨著蠟質(zhì)含量的降低酶解率會隨之上升。為了使預(yù)處理效果更好，對去除蠟質(zhì)后的原料進(jìn)行了組合預(yù)處理，組合預(yù)處理中包含了稀醋酸-超聲預(yù)處理和稀氨水-超聲預(yù)處理兩種方法，研究了預(yù)處理前后原料中主要成分纖維素、半纖維素、木質(zhì)素含量的變化和對酶解率的影響，以纖維素的含量和酶解

3、率為指標(biāo)來選擇較優(yōu)的實驗條件。稀醋酸-超聲預(yù)處理方式中最優(yōu)的實驗條件為:當(dāng)棉纖維為原料時，醋酸濃度9％，處理時間80 min，料液比1∶40(g∶ml)，纖維素含量為93.4％，酶解率為64％;苧麻纖維為原料時，醋酸濃度5％，處理時間100 min，料液比1∶40(g∶ml)，苧麻中纖維素的含量為80.2％，酶解率為47％。稀氨水-超聲預(yù)處理方式中最優(yōu)的實驗條件為:棉纖維為原料時，氨水濃度10％，處理時間80 min，料液比1∶40(g

4、∶ml)，棉纖維中纖維素含量為92.5％，酶解率為61％;苧麻纖維為原料時，氨水濃度10％，處理時間100 min，料液比1∶40(g∶ml)，纖維素的含量為80.4％，酶解率為52％。由以上結(jié)果可知，棉纖維在稀醋酸-超聲預(yù)處理中效果較好，苧麻纖維在稀氨水-超聲預(yù)處理中效果較好。
　　 為了提高纖維素的酶解效率，縮短反應(yīng)時間，選擇了Tween80、海藻糖、鼠李糖脂三種物質(zhì)為纖維素酶水解時的添加劑，其中鼠李糖脂的活化效果最為顯著。

5、在酶解經(jīng)預(yù)處理過的棉纖維制備NCC時，最優(yōu)的實驗條件:纖維素酶用量15FPU/g，鼠李糖脂用量1.5cmc，酶解時間30h，NCC的得率為41.2％。為了和酶法制備NCC形成對比，研究了經(jīng)過不同預(yù)處理方式得到的最優(yōu)的纖維素原料，用硫酸法將其水解制備NCC，結(jié)果顯示對于兩種原料，稀醋酸-超聲預(yù)處理后的NCC得率均較高，優(yōu)化后的實驗條件:棉纖維為原料時，時間160min，溫度50℃，硫酸濃度55％，NCC得率為70.6％。與硫酸法制備NCC

6、相比，酶法制備NCC得率偏低，但是酶法反應(yīng)條件溫和，專一性較強(qiáng)，后處理中不會產(chǎn)生大量的廢液，環(huán)境友好，在未來具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　 對制備的NCC進(jìn)行了多種表征可知，經(jīng)纖維素酶水解制備的NCC晶型依然是Ⅰ型，呈微球狀，粒徑分布較窄在15nm左右，由XRD圖譜可知NCC的結(jié)晶度為84％，比原料中的結(jié)晶度增加了21％。對NCC在豆奶粉中應(yīng)用的探索可知，NCC的加入有助于溶液粘度的增加，同時混合溶液也具有剪切稀變性，有在食品工業(yè)中