CN104963228A - 利用葵花籽壳制备纳米纤维素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用葵花籽壳制备纳米纤维素的方法，该方法通过预处理、氢氧化钠处理、次氯酸钠漂白、乙醇沉淀、硫酸酸水解和透析步骤制得纳米纤维素。本发明制备工艺简单易行，成本低，而且采用葵花籽壳为原材料不仅能增加葵花籽深加工的附加值，降低纳米纤维素的生产成本，丰富纳米纤维素生产的原料来源，还有利于减小环境污染。所制得的葵花籽壳纳米纤维素可以广泛应用于医药、食品以及日用精细化工工业。

Description

利用葵花籽壳制备纳米纤维素的方法

技术领域

本发明属于可食性材料的技术领域，具体涉及用葵花籽壳获得纳米纤维素的方法。

背景技术

纳米纤维素(nanocrystalline cellulose,NCC)是指有一维空间尺寸为纳米级别(1～100nm)的微晶纤维素，由天然纤维素或微晶纤维素水解得到的白色胶态或粉末状物质。与非纳米纤维素相比较，NCC具有高结晶度、高强度、高杨氏模量、环境友好、成本低以及非常大的比表面积和表面活性等优异性能，近年来，纳米纤维素被广泛应用于医药、食品以及生物材料等方面。在医药工业上，用作伤口的包敷材料，作为药物的赋形剂以及药物释放载体。在食品工业上，纳米纤维素与微晶纤维素相似，兼具功能性膳食纤维的作用，同样是一种安全、可靠的食品添加剂，作为分散剂和稳定剂在食品加工和生产中应用。在生物材料方面，主要作为生物传感器和荧光探针的材料。

向日葵是我国五大油料作物之一。葵花籽壳作为工业生产的副产物，每年大约有70万吨的产量。葵花籽壳含有丰富的营养物质，目前对其综合利用主要是利用它来做燃料、做吸附剂、提取天然色素、提取药用价值较高的活性成分等方面。葵花籽壳中纤维素的含量约有50％，以葵花籽壳纤维素为纳米纤维素来源，不但原材料廉价，而且也有利于农产品的深加工以及废弃物的处理，使之变废为宝，减少环境污染，同时也为葵花籽的综合利用开辟新的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用葵花籽壳制备纳米纤维素的方法。

本发明包括以下步骤：

1)、预处理：将葵花籽壳水洗，脱脂，烘干，粉碎，过80目筛子；

2)、氢氧化钠处理：将步骤1)所得葵花籽壳粉末，按料液比1g:10ml～1g:30ml加入质量百分比4-10％的NaOH溶液，送入水浴锅加热到30～50℃，浸提2-4小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为葵花籽壳纤维；

3)、次氯酸钠漂白：将步骤2)所得滤渣，按料液比1g:10ml加入等量次氯酸钠，再用质量百分比10％的盐酸调节pH值为4～5，送入水浴锅加热到70～90℃，搅拌0.5～2.5小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为脱除木质素的葵花籽壳纤维；

4)、乙醇沉淀：将步骤3)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入无水乙醇溶液，室温下沉淀1～2小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，在50℃下干燥，粉碎得葵花籽壳纤维；

5)、硫酸水解：将步骤4)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:8ml～1g:16ml加入质量百分比56％-64％的硫酸溶液中，送入水浴锅加热到30～50℃下水解，同时搅拌0.5～2.5小时，结束后加入10倍体积去离子水终止反应，以10000r/min的速度离心分离提纯样品，得到乳白色悬浮液为葵花籽壳纳米纤维素悬浮液；

6)、透析：将步骤5)所得葵花籽壳纳米纤维素装入透析袋中，用去离子水透析直至pH值呈中性，之后超声振荡20min，真空冷冻干燥，得葵花籽壳纳米纤维素。

本发明通过硫酸水解处理葵花籽壳纤维素，提高了其结晶度，得到直径为10～30nm，长度为150～300nm的棒状、白色纳米纤维素粉末。在优化条件下制备葵花籽壳纳米纤维素，为葵花籽废弃物的再利用提供新的参考依据。

本发明的有益效果在于：葵花籽壳制备的纳米纤维素可以广泛应用于医药、食品以及生物材料等方面，制备工艺简单易行，成本低，而且采用葵花籽壳为原材料不仅能增加葵花籽深加工的附加值，降低纳米纤维的生产成本，丰富可食用纤维生产的原料来源，还有利于减小环境污染。

具体实施方式

本发明包括下列步骤：

1)、预处理：将葵花籽壳水洗，脱脂，烘干，粉碎，过80目筛子；

2)、氢氧化钠处理：将步骤1)所得葵花籽壳粉末，按料液比1g:10ml～1g:30ml加入质量百分比4-10％的NaOH溶液，送入水浴锅加热到30～50℃，浸提2-4小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为葵花籽壳纤维；

3)、次氯酸钠漂白：将步骤2)所得滤渣，按料液比1g:10ml加入等量次氯酸钠，再用质量百分比10％的盐酸调节pH值为4～5，送入水浴锅加热到70～90℃，搅拌0.5～2.5小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为脱除木质素的葵花籽壳纤维；

4)、乙醇沉淀：将步骤3)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入无水乙醇溶液，室温下沉淀1～2小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，在50℃下干燥，粉碎得葵花籽壳纤维；

5)、硫酸水解：将步骤4)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:8ml～1g:16ml加入质量百分比56％-64％的硫酸溶液中，送入水浴锅加热到30～50℃下水解，同时搅拌0.5～2.5小时，结束后加入10倍体积去离子水终止反应，以10000r/min的速度离心分离提纯样品，得到乳白色悬浮液为葵花籽壳纳米纤维素悬浮液；

6)、透析：将步骤5)所得葵花籽壳纳米纤维素装入透析袋中，用去离子水透析直至pH值呈中性，之后超声振荡20min，真空冷冻干燥，得葵花籽壳纳米纤维素。

实例1：步骤如下：

1)、预处理：将葵花籽壳水洗，脱脂，烘干，粉碎，过80目筛子；

2)、氢氧化钠处理：将步骤1)所得葵花籽壳粉末，按料液比1g:10ml加入质量百分比4％的NaOH溶液，送入水浴锅加热到30℃，浸提2.5小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为葵花籽壳纤维；

3)、次氯酸钠漂白：将步骤2)所得滤渣，按料液比1g:10ml加入等量次氯酸钠，再用10％盐酸调节pH值为4-5，送入水浴锅加热到70℃，搅拌1小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为脱除木质素的葵花籽壳纤维；

4)、乙醇沉淀：将步骤3)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入无水乙醇溶液，室温下沉淀1小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，在50℃下干燥，粉碎得葵花籽壳纤维；

5)、硫酸水解：将步骤4)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:8ml加入质量百分比56％的硫酸溶液中，送入水浴锅加热到30℃下水解，同时搅拌0.5小时，结束后加入10倍体积去离子水终止反应，以10000r/min的速度离心分离提纯样品，得到乳白色悬浮液为葵花籽壳纳米纤维素悬浮液；

6)、透析：将步骤5)所得葵花籽壳纳米纤维素装入透析袋中，用去离子水透析数天直至pH值呈中性，之后超声振荡20min，真空冷冻干燥，得葵花籽壳纳米纤维素。

实例2：步骤如下：

1)、预处理：将葵花籽壳水洗，脱脂，烘干，粉碎，过80目筛子；

2)、氢氧化钠处理：将步骤1)所得葵花籽壳粉末，按料液比1g:10ml加入质量百分比4％的NaOH溶液，送入水浴锅加热到40℃，浸提2.5小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为葵花籽壳纤维；

3)、次氯酸钠漂白：将步骤2)所得滤渣，按料液比1g:10ml加入等量次氯酸钠，再用质量百分比10％的盐酸调节pH值为4-5，送入水浴锅加热到70℃，搅拌1.5小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为脱除木质素的葵花籽壳纤维；

4)、乙醇沉淀：将步骤3)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入无水乙醇溶液，室温下沉淀2小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，在50℃下干燥，粉碎得葵花籽壳纤维；

5)、硫酸水解：将步骤4)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入质量百分比56％的硫酸溶液中，送入水浴锅加热到30℃下水解，同时搅拌1小时，结束后加入10倍体积去离子水终止反应，以10000r/min的速度离心分离提纯样品，得到乳白色悬浮液为葵花籽壳纳米纤维素悬浮液；

6)、透析：将步骤5)所得葵花籽壳纳米纤维素装入透析袋中，用去离子水透析数天直至pH值呈中性，之后超声振荡20min，真空冷冻干燥，得葵花籽壳纳米纤维素。

实例3：步骤如下：

1)、预处理：将葵花籽壳水洗，脱脂，烘干，粉碎，过80目筛子；

2)、氢氧化钠处理：将步骤1)所得葵花籽壳粉末，按料液比1g:10ml加入质量百分比10％的NaOH溶液，送入水浴锅加热到40℃，浸提3小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为葵花籽壳纤维；

3)、次氯酸钠漂白：将步骤2)所得滤渣，按料液比1g:10ml加入等量次氯酸钠，再用质量百分比10％的盐酸调节pH值为4-5，送入水浴锅加热到80℃，搅拌1小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为脱除木质素的葵花籽壳纤维；

4)、乙醇沉淀：将步骤3)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入无水乙醇溶液，室温下沉淀1.5小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，在50℃下干燥，粉碎得葵花籽壳纤维；

5)、硫酸水解：将步骤4)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入质量百分比60％的硫酸溶液中，送入水浴锅加热到40℃下水解，同时搅拌2小时，结束后加入10倍体积去离子水终止反应，以10000r/min的速度离心分离提纯样品，得到乳白色悬浮液为葵花籽壳纳米纤维素悬浮液；

6)、透析：将步骤5)所得葵花籽壳纳米纤维素装入透析袋中，用去离子水透析数天直至pH值呈中性，之后超声振荡20min，真空冷冻干燥，得葵花籽壳纳米纤维素。

实例4：步骤如下：

1)、预处理：将葵花籽壳水洗，脱脂，烘干，粉碎，过80目筛子；

2)、氢氧化钠处理：将步骤1)所得葵花籽壳粉末，按料液比1g:15ml加入质量百分比10％的NaOH溶液，送入水浴锅加热到50℃，浸提4小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为葵花籽壳纤维；

3)、次氯酸钠漂白：将步骤2)所得滤渣，按料液比1g:10ml加入等量次氯酸钠，再用质量百分比10％的盐酸调节pH值为4-5，送入水浴锅加热到90℃，搅拌1.5小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为脱除木质素的葵花籽壳纤维；

4)、乙醇沉淀：将步骤3)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入无水乙醇溶液，室温下沉淀1小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，在50℃下干燥，粉碎得葵花籽壳纤维；

5)、硫酸水解：将步骤4)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入质量百分比60％的硫酸溶液中，送入水浴锅加热到40℃下水解，同时搅拌1.5小时，结束后加入10倍体积去离子水终止反应，以10000r/min的速度离心分离提纯样品，得到乳白色悬浮液为葵花籽壳纳米纤维素悬浮液；

6)、透析：将步骤5)所得葵花籽壳纳米纤维素装入透析袋中，用去离子水透析数天直至pH值呈中性，之后超声振荡20min，真空冷冻干燥，得葵花籽壳纳米纤维素。

Claims (1)

1.一种利用葵花籽壳制备纳米纤维素的方法，该方法包括以下步骤：

1)、预处理：将葵花籽壳水洗，脱脂，烘干，粉碎，过80目筛子；

2)、氢氧化钠处理：将步骤1)所得葵花籽壳粉末，按料液比1g:10ml～1g:30ml加入质量百分比4-10％的NaOH溶液，送入水浴锅加热到30～50℃，浸提2-4小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为葵花籽壳纤维；

3)、次氯酸钠漂白：将步骤2)所得滤渣，按料液比1g:10ml加入等量次氯酸钠，再用质量百分比10％的盐酸调节pH值为4～5，送入水浴锅加热到70～90℃，搅拌0.5～2.5小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，滤渣为脱除木质素的葵花籽壳纤维；

4)、乙醇沉淀：将步骤3)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:10ml加入无水乙醇溶液，室温下沉淀1～2小时，将滤渣洗涤至中性后过滤，在50℃下干燥，粉碎得葵花籽壳纤维；

5)、硫酸水解：将步骤4)所得葵花籽壳纤维，按料液比1g:8ml～1g:16ml加入质量百分比56％-64％的硫酸溶液中，送入水浴锅加热到30～50℃下水解，同时搅拌0.5～2.5小时，结束后加入10倍体积去离子水终止反应，以10000r/min的速度离心分离提纯样品，得到乳白色悬浮液为葵花籽壳纳米纤维素悬浮液；

6)、透析：将步骤5)所得葵花籽壳纳米纤维素装入透析袋中，用去离子水透析直至pH值呈中性，之后超声振荡20min，真空冷冻干燥，得葵花籽壳纳米纤维素。