不同硫酸浓度水解制备纤维素纳米晶及其稳定Pickering乳液研究

以菠萝皮渣纤维素为原料,采用传统硫酸水解法提取纤维素纳米晶(cellulose nanocrystals,CNCs),考察不同硫酸质量分数(58%、61%和64%)对制备的CNCs(CNCs-58%、CNCs-61%和CNCs-64%)的形貌粒径、电位、热稳定性和稳定Pickering乳液性能的影响。研究表明,随着硫酸溶液质量分数的增加,CNCs的直径、长度逐渐减小且均一性增加,电位绝对值逐渐增加(-33.5、-43.6和-45.7 mV),但热稳定性降低。与CNCs-58%相比,CNCs-61%和CNCs-64%表现出更好的稳定Pickering乳液性能,具有更小的液滴尺寸和更好的贮藏稳定性,乳液电位绝对值也相对较大;但在低CNCs质量分数(0.2%),CNCs-64%稳定乳液的析水程度相对较高,这主要与CNCs的形貌结构有关;随着CNCs质量分数的增加,乳液析水程度明显降低。该研究为硫酸水解果蔬皮渣纤维素制备CNCs及其在Pickering乳液中的应用提供参考。

稀碱-球磨协同制备菠萝皮渣纤维素纳米纤丝及其结构表征

以菠萝皮渣为原料,不同质量分数(0%~5%)NaOH溶液为湿磨介质,通过机械球磨法制备菠萝皮渣纤维素纳米纤丝(pineapple peel cellulose nanofibrils,PCNF),利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)、热重分析仪和流变仪等对PCNF进行结构表征。结果表明,随着NaOH溶液浓度的增加,菠萝皮渣中的非纤维组分(木质素和半纤维素)和纤维素中的无定形区域逐渐被除去,PCNF得率降低,但结晶度和纤维素纯度逐渐增加。相比于单一球磨处理样品(PCNF-0%),稀碱-球磨处理未改变纤维素的晶体结构,但促进了原料解纤和纳米化,改善了PCNF形貌和网络结构,导致PCNF的黏度和模量均有所增加,表现出剪切变稀和弹性凝胶行为。当前研究通过不同NaOH溶液质量分数有效调控球磨制备的PCNF结构,为果蔬加工余渣的直接纳米化提供简易途径。