酶水解对麦草纤维结构和性能及微纤丝初步制备的影响

发布时间：2018-03-08 11:00

本文选题：漂白麦草纤维　切入点：复合纤维素酶　出处：《陕西科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：纤维素微纤丝(cellulose microfibril,CMF)是对植物纤维原料反复进行高压均质化处理,得到的一种高度细纤维化的纤维素功能材料。本文主要以漂白麦草纤维为原料,通过分析复合纤维素酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶在不同的水解程度下对纤维形态、结构、性能的影响,研究经不同的酶水解后纤维结构和性能变化的一般规律,旨在加强对酶水解过程中纤维原料结构和性能变化的调控,为酶预处理技术在CMF制备中的实际应用提供理论基础,促进CMF制备技术的进一步突破和工业化应用进程。首先,对酶活力进行检测,复合纤维素酶以Whatman1号滤纸为反应底物,在p H=4.8,温度50℃的条件下测得滤纸酶活力为88FPU/m L;内切葡聚糖酶以羧甲基纤维素(CMC)为反应底物,在p H=6,温度55℃的条件下测得CMC酶活力为115CMCU/g;外切葡聚糖酶以微晶纤维素(MCC)为反应底物,在p H=4.8,温度40℃的条件下测得MCC酶活力为94MCCU/g。漂白麦草纤维经过纤维素酶水解后,纤维发生了“点蚀”、“剥皮”、“断裂”等一系列变化;随着酶用量的逐渐增大,纤维的平均长度、宽度均逐渐减小,细小纤维的含量不断增大;复合纤维素酶水解后,随着酶用量的增大,纤维的比表面积先增大后减小,酶用量在0.5FPU/g时,纤维比表面积达到最大2.26m2/g;内切葡聚糖酶水解后,随着酶用量的增大,纤维比表面积发生先增大后减小的周期性变化;外切葡聚糖酶水解后,随着酶用量的增大,纤维的比表面积逐渐减小。漂白麦草纤维经过纤维素酶水解后,纤维仍具有纤维素的基本化学结构;纤维素基本保持了天然纤维的晶型,仍以纤维素Ⅰ的晶体形态存在;纤维素聚集态结构发生了变化,复合纤维素酶水解后,随着酶用量的增加,纤维素的结晶度发生了先增加后降低,再增加再降低的周期性变化,纤维素平均聚合度和平均分子质量逐渐减少;内切葡聚糖酶水解后,随着酶用量的增加,纤维素的结晶度发生了先减小后增大,再减小又增大的变化,纤维素平均聚合度和平均分子质量逐渐减少,最后基本趋于稳定;外切葡聚糖酶水解后,随着酶用量的增加,纤维素的结晶度发生了先升高后降低的变化,在酶用量为10MCCU/g时达到最大值56.02,纤维素平均聚合度和平均分子质量急剧下降。漂白麦草纤维经过纤维素酶水解后,纤维性能也发生一系列变化,复合纤维素酶水解后,随着酶用量的增大,纤维得率逐渐降低,浆料的打浆度逐渐升高,纤维表面的Zeta电位绝对值出现先降低后增加的变化趋势,在酶用量5FPU/g时达到最小值22.8m V,纤维保水值也发生了先降低后增加的变化,在酶用量5FPU/g时达到最小值192.67%;内切葡聚糖酶水解后,随着酶用量的增大,纤维得率逐渐降低,最后趋于平稳,浆料打浆度先减小后增大,在酶用量2CMCU/g时达到最小值24oSR,纤维表面的Zeta电位绝对值出现先增加后减小,再增加又减小的变化趋势,而纤维保水值出现了先减小后增加,再减小又增加的变化趋势;外切葡聚糖酶水解后,随着酶用量的增大,纤维得率逐渐降低,浆料打浆度逐渐增大,纤维表面的Zeta电位绝对值出现先增大后减小的变化趋势,在酶用量2MCCU/g时达到最大值27.2m V,而纤维保水值逐渐减小;漂白麦草纤维经纤维素酶水解后,热稳定性有一定的下降。漂白麦草纤维经酶预处理后结合高压均质机制备出了纤维素微纤丝(CMF)产品。通过初步研究发现,CMF得率很大,其直径大约在30~50nm,长度大约在几微米到几十微米之间;CMF比表面积、阳离子需求量分别高达到39m2/g、48μmol/g,显著大于普通的植物纤维原料,并且CMF悬浮液有更好的分散性和稳定性。
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【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB34

【参考文献】