低共熔溶剂预处理豆渣制备纤维素纳米纤丝的研究
发布时间：2021-09-08 15:45
随着自然界中不可再生的石油资源日益枯竭,目前高值化开发利用生物可持续资源迫在眉睫。天然纤维素是自然界最丰富的、可持续且分布最广泛的生物资源,主要存在于不同类别的各种动植物以及菌落中。纤维素纳米纤丝（Cellulose Nanofibrils,CNFs）是一种具有纳米级特性及良好的机械强度的天然纤维素,具有广阔的应用前景。在长期的研究中人们重点关注利用木材纤维资源制备CNF及其性能的研究,而对利用农业废弃物制备CNF的系统化研究较少。农业废弃物来源广泛、成本低廉,但其纤维组成和结构与木材纤维原料有很大区别,因此如何从原料结构出发,得出清洁、绿色、高效的制备技术及其反应机理,不仅有利于农业废弃物的高值化利用,减少环境污染,也为CNF技术的发展扩宽了思路。本论文以农业废弃物豆渣为研究对象,采用低共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents,DES）预处理原料,并结合轻机械解离制备豆渣CNF。首先,合成了五种不同的DES体系,探究了五种DES体系对豆渣纤维素提取得率、纤维素超微结构、纤维素结晶度和化学结构的影响,揭示了 DES预处理分离纤维素的机理,确定了适宜的DES预处理体系。其次...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１纤维素分子结构式??Ｆｉｇ．?１－１?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｆｏｒｍｕｌａ?ｏｆ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ??
?陕西科技大学硕士学位论文???图１－２所示。??ＯＨ?、?〇Ｈ?０Ｈ?、、?０Ｈ??Ｎ?／?＞??＼?／?＼??Ｎ?／?＼??＼?／?ｚ???八??ＯＨ?／?，?〇Ｈ??＾?ＯＨ?＂?－?－?－?－?〇Ｈ?ＯＨ?０Ｈ??图１－２纤維素分子间氩鍵??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ??纤维素的分子式（Ｃ６ＨＩＣ）０５）ｎ中间的纤维素是在分子链中相互交错连接的葡萄糖ｆ２４１，??聚合单元的数量即纤维素分子数目用英文字母ｒｉ来表示，并且我们将其称之为聚合度??（ＤＰ）。己知天然纤维素的平均聚合度较高，木材纤维的平均聚合度约为１００００左右。??１．２．１木质纤维原料??在我们所生活的地球上，植物纤维是可再生的且是污染较少的清洁植物资源，同时??也是高值化利用的资源［２５］。在自然界中，纤维素的种类广泛，可以依据纤维素的来源不??同划分成不同类别的纤维素：植物纤维、动物纤维以及细菌类纤维。植物纤维是工业纤??维生产的主要来源，由于植物纤维细胞的次生壁较厚，种子植物中的植物纤维细胞细长??且尖锐［２６］。在植物体系中主要是起支撑作用的，而其又可以细分为木质纤维和非木质纤??维。??木质纤维顾名思义即纤维中含有大量的木质素，而木质素的存在能够使纤维的黏结??强度和表面强度保持较高强度，很难被破坏［２７］。通过化学处理和机械处理的方法加工处??理原木材得到絮状结构的纤维并且在多功能材料中有良好的保温抗压作用，这是因为纤??维具有稳定的尺寸和结构［２８１。非木质纤维原料成分中含有较少的木质素，在后期的提取??以及脱木素过
ｌｌｕｌｏｓｅ??１．４．２豆渣纤维的预处理??豆濟中的膳食纤维含量约为豆渣干重的６０％，主要成分分为两类：可溶性膳食纤维??（ｓｏｌｕｂｌｅ?ｄｉｅｔａｒｙ?ｆｉｂｅｒ，?ＳＤＦ）和不溶性膳食纤维（ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ?ｄｉｅｔａｒｙ?ｆｉｂｅｒ，ＩＤＦ）卜）丨。其??中ＩＤＦ的含量占大豆豆渣总重的４０％以上，主要包括了纤维素和部分的半纤维素１４７１。??大豆豆渣提取纤维素１４８１的一般方法主要有：清洗、去除杂质、脱除蛋白质、脱脂脱??色，处理后的纤维素含量高达６丨％－８９％范围内。图１－５为豆渣提取纤维素的一般方法流??程图。ＡＡ渣纤维的不同预处理方法也有各自不同的优缺点。??碰Ｉ—Ｈ清洗Ｉ?ｙ脱蛋白｜－???士???????除杂质｜脱脂肪?｜?—纤维素??Ｈ?脱色?Ｉ－??图１－５豆渣提取纤维素的流程图??Ｆｉｇ．?１－５?Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?ｆｒｏｍ?ｏｋａｒａ??１．酸碱处理??采用酸碱结合的预处理方式，＂Ｉ以使得ＡＺ濟屮钮裹在纤维索上的木质素、１＇：纤维素??等杂质发生溶解，使得更多的纤维素分ｆ裸露出来１Ｗ｜，达到豆濟纤维的提纯处理。然而，??酸碱预处理会使得Ｗ濟中的纤淮素降解，降低豆濟纤维素的得宇．，Ｎ时酸碱处理液＋可??回收利用，不符合环境友好型生产的要求。??２．酶处理（脂肪酶、蛋白酶）??由于豆渣原料的组成成分特殊性，因此，提取豆渣纤维即足将豆濟中的脂肪、蛋白??质等非纤维素组分去除，从而高效的保留豆渣屮纤维的禽Ｍ１４４１，己达到提取ＡＡ渣纤维的??目的。蛋白酶和脂肪酶的处理条件不同，只能分步进行，在无形屮会增加处理周期，损??耗样
【参考文献】：
期刊论文
[1]大豆PHD家族蛋白的全基因组鉴定及表达特征分析[J]. 杨珺凯,沈阳,才晓溪,邬升杨,李建伟,孙明哲,贾博为,孙晓丽. 作物杂志. 2019(03)
[2]低共熔溶剂在样品前处理中的应用[J]. 韩晓菲,陈佳,张海娟,李湛,邱洪灯. 中国科学:化学. 2018(12)
[3]干燥方法对酸水解纤维素形貌及结构的影响[J]. 孟卿君,郭凌华,陈彦欣,刘汉斌,吴海伟,李帅帅. 陕西科技大学学报. 2018(06)
[4]利用红外光谱与原子力显微技术揭示纳米级大豆肽结构及其与溶解性的关系[J]. 杨杨,郭庆启,张娜,刘丽洁,杨晓婉,王冰,石彦国. 食品工业科技. 2018(22)
[5]季铵盐/酰胺类低共熔溶剂的制备及其对纤维素的溶解性能[J]. 陈子澍,赵子暄,张绍蒙,任红威. 林产化学与工业. 2018(05)
[6]低共熔溶剂氯化胆碱-草酸催化合成乙酰水杨酸[J]. 王英磊,陈鹏月,游咸丰,耿孝彬,杜朝军,李入林. 科学技术与工程. 2018(25)
[7]大豆豆渣再利用现状概述[J]. 赵爽,庞沐嘉. 食品安全导刊. 2018(24)
[8]不同水解度的大豆分离蛋白结构与功能性关系探究[J]. 刘汝萃,曲玲玲,牛祥臣,李顺秀,李成辉,刘军. 食品研究与开发. 2018(11)
[9]热处理对大豆分离蛋白结构和凝胶性的影响[J]. 陶汝青,夏宁,滕建文. 食品科学. 2018(09)
[10]豆渣膳食纤维研究与综合利用[J]. 方冬冬,李长乐,师园园,刘静雪. 粮食加工. 2018(02)
博士论文
[1]木质纤维素分离转化与离子液体回收工艺研究[D]. 梁骁聪.华南理工大学 2018
[2]离子液体及低共熔溶剂用于麦秸预处理的研究[D]. 赵峥.北京化工大学 2018
硕士论文
[1]深度共熔溶剂中生物质资源制备糠醛类平台化合物的研究[D]. 王哲.青岛科技大学 2019
[2]豆渣微纤化纤维素的制备及性能研究[D]. 侯青青.陕西科技大学 2018
[3]离子液体的合成、表征及其对柴油中碱性氮的脱除研究[D]. 冯锦锋.武汉工程大学 2012
本文编号：3391050
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１纤维素分子结构式??Ｆｉｇ．?１－１?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｆｏｒｍｕｌａ?ｏｆ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ??
?陕西科技大学硕士学位论文???图１－２所示。??ＯＨ?、?〇Ｈ?０Ｈ?、、?０Ｈ??Ｎ?／?＞??＼?／?＼??Ｎ?／?＼??＼?／?ｚ???八??ＯＨ?／?，?〇Ｈ??＾?ＯＨ?＂?－?－?－?－?〇Ｈ?ＯＨ?０Ｈ??图１－２纤維素分子间氩鍵??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ??纤维素的分子式（Ｃ６ＨＩＣ）０５）ｎ中间的纤维素是在分子链中相互交错连接的葡萄糖ｆ２４１，??聚合单元的数量即纤维素分子数目用英文字母ｒｉ来表示，并且我们将其称之为聚合度??（ＤＰ）。己知天然纤维素的平均聚合度较高，木材纤维的平均聚合度约为１００００左右。??１．２．１木质纤维原料??在我们所生活的地球上，植物纤维是可再生的且是污染较少的清洁植物资源，同时??也是高值化利用的资源［２５］。在自然界中，纤维素的种类广泛，可以依据纤维素的来源不??同划分成不同类别的纤维素：植物纤维、动物纤维以及细菌类纤维。植物纤维是工业纤??维生产的主要来源，由于植物纤维细胞的次生壁较厚，种子植物中的植物纤维细胞细长??且尖锐［２６］。在植物体系中主要是起支撑作用的，而其又可以细分为木质纤维和非木质纤??维。??木质纤维顾名思义即纤维中含有大量的木质素，而木质素的存在能够使纤维的黏结??强度和表面强度保持较高强度，很难被破坏［２７］。通过化学处理和机械处理的方法加工处??理原木材得到絮状结构的纤维并且在多功能材料中有良好的保温抗压作用，这是因为纤??维具有稳定的尺寸和结构［２８１。非木质纤维原料成分中含有较少的木质素，在后期的提取??以及脱木素过
ｌｌｕｌｏｓｅ??１．４．２豆渣纤维的预处理??豆濟中的膳食纤维含量约为豆渣干重的６０％，主要成分分为两类：可溶性膳食纤维??（ｓｏｌｕｂｌｅ?ｄｉｅｔａｒｙ?ｆｉｂｅｒ，?ＳＤＦ）和不溶性膳食纤维（ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ?ｄｉｅｔａｒｙ?ｆｉｂｅｒ，ＩＤＦ）卜）丨。其??中ＩＤＦ的含量占大豆豆渣总重的４０％以上，主要包括了纤维素和部分的半纤维素１４７１。??大豆豆渣提取纤维素１４８１的一般方法主要有：清洗、去除杂质、脱除蛋白质、脱脂脱??色，处理后的纤维素含量高达６丨％－８９％范围内。图１－５为豆渣提取纤维素的一般方法流??程图。ＡＡ渣纤维的不同预处理方法也有各自不同的优缺点。??碰Ｉ—Ｈ清洗Ｉ?ｙ脱蛋白｜－???士???????除杂质｜脱脂肪?｜?—纤维素??Ｈ?脱色?Ｉ－??图１－５豆渣提取纤维素的流程图??Ｆｉｇ．?１－５?Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?ｆｒｏｍ?ｏｋａｒａ??１．酸碱处理??采用酸碱结合的预处理方式，＂Ｉ以使得ＡＺ濟屮钮裹在纤维索上的木质素、１＇：纤维素??等杂质发生溶解，使得更多的纤维素分ｆ裸露出来１Ｗ｜，达到豆濟纤维的提纯处理。然而，??酸碱预处理会使得Ｗ濟中的纤淮素降解，降低豆濟纤维素的得宇．，Ｎ时酸碱处理液＋可??回收利用，不符合环境友好型生产的要求。??２．酶处理（脂肪酶、蛋白酶）??由于豆渣原料的组成成分特殊性，因此，提取豆渣纤维即足将豆濟中的脂肪、蛋白??质等非纤维素组分去除，从而高效的保留豆渣屮纤维的禽Ｍ１４４１，己达到提取ＡＡ渣纤维的??目的。蛋白酶和脂肪酶的处理条件不同，只能分步进行，在无形屮会增加处理周期，损??耗样
【参考文献】：
期刊论文
[1]大豆PHD家族蛋白的全基因组鉴定及表达特征分析[J]. 杨珺凯,沈阳,才晓溪,邬升杨,李建伟,孙明哲,贾博为,孙晓丽. 作物杂志. 2019(03)
[2]低共熔溶剂在样品前处理中的应用[J]. 韩晓菲,陈佳,张海娟,李湛,邱洪灯. 中国科学:化学. 2018(12)
[3]干燥方法对酸水解纤维素形貌及结构的影响[J]. 孟卿君,郭凌华,陈彦欣,刘汉斌,吴海伟,李帅帅. 陕西科技大学学报. 2018(06)
[4]利用红外光谱与原子力显微技术揭示纳米级大豆肽结构及其与溶解性的关系[J]. 杨杨,郭庆启,张娜,刘丽洁,杨晓婉,王冰,石彦国. 食品工业科技. 2018(22)
[5]季铵盐/酰胺类低共熔溶剂的制备及其对纤维素的溶解性能[J]. 陈子澍,赵子暄,张绍蒙,任红威. 林产化学与工业. 2018(05)
[6]低共熔溶剂氯化胆碱-草酸催化合成乙酰水杨酸[J]. 王英磊,陈鹏月,游咸丰,耿孝彬,杜朝军,李入林. 科学技术与工程. 2018(25)
[7]大豆豆渣再利用现状概述[J]. 赵爽,庞沐嘉. 食品安全导刊. 2018(24)
[8]不同水解度的大豆分离蛋白结构与功能性关系探究[J]. 刘汝萃,曲玲玲,牛祥臣,李顺秀,李成辉,刘军. 食品研究与开发. 2018(11)
[9]热处理对大豆分离蛋白结构和凝胶性的影响[J]. 陶汝青,夏宁,滕建文. 食品科学. 2018(09)
[10]豆渣膳食纤维研究与综合利用[J]. 方冬冬,李长乐,师园园,刘静雪. 粮食加工. 2018(02)
博士论文
[1]木质纤维素分离转化与离子液体回收工艺研究[D]. 梁骁聪.华南理工大学 2018
[2]离子液体及低共熔溶剂用于麦秸预处理的研究[D]. 赵峥.北京化工大学 2018
硕士论文
[1]深度共熔溶剂中生物质资源制备糠醛类平台化合物的研究[D]. 王哲.青岛科技大学 2019
[2]豆渣微纤化纤维素的制备及性能研究[D]. 侯青青.陕西科技大学 2018
[3]离子液体的合成、表征及其对柴油中碱性氮的脱除研究[D]. 冯锦锋.武汉工程大学 2012
本文编号：3391050
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