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薯類食品科學與技術創新團隊創建了纖維素納米晶制備關鍵技術

2023-04-19 09:07:16 來源：中國農科院 閱讀量：6200

　　 農產品加工副產物的高值化利用一直是農業可持續發展的熱點，而再生和可持續生物質材料(纖維素等)的研究對解決化石燃料的短缺問題意義重大。纖維素納米晶(cellulose nanocrystals，CNCs)是一種從植物纖維素中提取的棒狀納米材料，具有生物降解性和生物相容性、高比表面積、高結晶度等優異性能，可廣泛應用于航空航天、汽車制造、奢侈品、醫療器材以及食品工業等領域。目前CNCs的制備方法(強酸水解法)雖然具有得率高、工藝簡單等優點，但是存在腐蝕設備、環境污染等問題。因此，尋求綠色安全的制備方法至關重要。
 
　　本研究首次以紫甘薯加工過程中產生的皮渣為原料，研發了超聲波輔助馬來酸水解法制備CNCs關鍵技術，CNCs得率達8.17%，馬來酸回收率達80%以上(目前常用強酸水解法強酸回收率為0)。采用原子力顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜、核磁共振、X-射線衍射等對所得CNCs的外觀形貌、表面官能團、結晶度、熱穩定性等指標進行分析，發現CNCs呈棒狀結構，直徑、長度范圍分別為10-30 nm、60-220 nm，與市售采用硫酸水解法制備的CNCs無顯著性差異；CNCs仍保留纖維素I型結構，同時新增C=O基團，結晶度由纖維素的29.2%提高至58.3%；最大熱降解溫度由纖維素的323.71℃提高至346.86℃；CNCs水分散液的Zeta電位值達-57.7 mV，說明其具有良好的膠體穩定性。研究結果表明，超聲波輔助馬來酸水解法制備CNCs關鍵技術具有綠色、低成本等優點，可廣泛應用于薯渣、藤蔓、玉米秸稈、稻殼等農產品加工副產物CNCs的生產。
 
　　該研究成果發表在食品領域國際頂級期刊《Food Chemistry》(JCR一區，IF=9.231)上。薯類食品科學與技術創新團隊2022級博士生朱順順為論文第一作者，木泰華研究員和孫紅男研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家甘薯產業技術體系(CARS-10)、中國農業科學院科技創新工程(CAAS-ASTIP-202X-IFST)等項目的資助。【閱讀原文】

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