柚子皮纤维素的提取、改性及复合膜的研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:frankcody
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柚子皮是鲜食或加工后产生的大量废弃物,由于缺乏有效的利用手段,大部分以生活垃圾的形式填埋,造成大量经济损失和环境污染。柚子皮富含丰富的纤维素,但鲜有关于柚皮纤维素利用的研究报道,因此,本文以柚子皮为原料,分别进行了柚皮纤维素提取、柚皮微晶纤维素制备及醚化改性工艺研究,最后初步探讨了醚化产物羧甲基纤维素复合膜的制备工艺及性质,主要研究内容和结论如下:  (1)以柚子皮为原料,采用超声波辅助化学法提取柚皮中纤维素,研究了氢氧化钠、过氧化氢、提取温度、提取时间四个影响因素,以柚皮纤维素含量为指标,并采用响应面法优化柚皮纤维素提取工艺,确定了最优提取工艺为:超声波功率为200 W,氢氧化钠质量浓度为9.4%、提取温度84℃、提取时间77 min、过氧化氢体积分数8%,在此条件下,提取的柚皮纤维素含量最高为63.12%。  (2)采用酸水解法制备柚皮微晶纤维素,以盐酸浓度、酸解温度、酸解时间为影响因素,柚皮微晶纤维素得率和聚合度为指标,研究了柚皮微晶纤维素提取工艺条件,通过正交试验确定了柚皮微晶纤维素制备的最优工艺为:盐酸浓度为8%、酸解温度为60℃、酸解时间为80 min,此时柚皮微晶纤维素聚合度为211。  (3)采用红外光谱、X衍射、扫描电镜对柚皮微晶纤维素的结构特性进行分析。红外光谱分析表明,柚皮微晶纤维素结构与柚皮纤维素结构一致,酸水解只是降解纤维素,没有发生其它化学反应;X衍射分析表明,柚皮微晶纤维素为纤维素I型结构,相对结晶度为71.26%;扫描电镜分析表明,柚皮微晶纤维素为表面粗糙的长杆状结构。  (4)以柚皮微晶纤维素为原料,采用二次加碱法制备柚皮羧甲基纤维素,考察氢氧化钠、氯乙酸、碱化时间、醚化温度、醚化时间对柚皮羧甲基纤维素制备工艺的影响,以取代度为指标,并采用响应面法优化制备工艺条件,确定了最优制备工艺条件为:微晶纤维素:氢氧化钠=1:1.65,微晶纤维素:氯乙酸=1:1.30,醚化温度为75℃,碱化时间70 min、醚化时间150 min,此条件下,柚皮羧甲基纤维素的取代度高达1.08。  (5)采用红外光谱、X衍射、扫描电镜对柚皮羧甲基纤维素的结构特性进行分析。红外光谱分析表示在1618.06 cm-1、1421.35 cm-1、1058.78 cm-1处出现了强烈的吸收峰,表明柚皮微晶纤维素分子结构中部分羟基被取代,完成了醚化反应;X衍射图谱分析表明:经过醚化改性后,纤维素I型结构转变为纤维素Ⅱ型结构;扫描电镜分析表明经过碱化、醚化改性后,柚皮微晶纤维素发生断裂,由长杆状变为小颗粒状,平均直径下降,同时,部分羟基被羧甲基取代,因此表面结构变的粗糙、有皱褶,表明碱化醚化改性发生了剧烈反应。  (6)以改性柚皮羧甲基纤维素、壳聚糖为成膜基质,甘油为增塑剂制备复合膜,初步探讨了复合膜的最佳工艺条件为:柚皮羧甲基纤维素添加量为4%、壳聚糖添加量为0.75%、甘油添加量为0.5%。并对添加肉桂酸钾抗菌剂的柚皮羧甲基纤维素、壳聚糖复合膜进行抑菌性实验分析,结果表明:肉桂酸钾对青霉菌具有较强的抑制作用,并且肉桂酸钾能够在复合膜上进行扩散,能够达到增加复合膜抑菌性的作用,为今后柑橘贮藏保鲜工作提供了参考。
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