竹笋壳纤维的微观结构与热性能测定

[目的]了解自然脱落竹笋壳纤维的微观结构特征和热性能,为开发利用竹林资源竹笋壳提供理论依据.[方法]通过电子显微镜观察纤维的横截面和表面形态,用X射线衍射测定纤维的结晶度,用红外光谱测试分析纤维含有基团的种类,用差热—热重联用分析仪测定纤维的热性能.[结果]竹笋壳纤维表面粗糙,存在沟槽和裂缝,横向有枝节,且有轻微的天然转曲现象;纤维横截面有大量的小凹坑,纤维中腔呈圆形或扁平状孔洞;竹笋壳纤维具有典型的纤维素纤维结构,经X射线衍射测定,竹笋壳纤维结晶度为68.2％,高于棉纤维.天然竹笋壳纤维的热稳定性和热降解机理与棉纤维相似,竹笋壳纤维在345℃左右开始热分解,随着温度的升高,竹笋壳纤维在410～470℃呈现显著的失重现象.[结论]竹笋壳纤维属于典型的纤维素纤维,且具有良好的热性能,可在纺织领域应用.

全细胞生物催化竹笋壳制备燃料乙醇的研究

以竹笋壳为原料,采用白腐菌(TST-01)对其进行预处理后,选择纤维素酶和木聚糖酶进行酶解,并在酶解产物中添加固定化混合菌种(嗜单宁管囊酵母和酿酒酵母)进行乙醇发酵。结果表明:白腐菌表现出优良的木质素降解性能,经过24d,木质素的降解率达到62.1%;6%木聚糖酶和10%纤维素酶混合,在初始pH值为4.5的条件下酶解6h,总糖转化率可达到67.54%;固定化混合菌种在发酵48h的酒精质量浓度可达到19.84g/L,高于游离混合菌种,也远高于单一菌种。

竹笋壳不溶性膳食纤维的提取和表征

选取碱液提取和超声助碱提取两种方法,用正交实验结果进行对比,确定提取竹笋壳中不溶性膳食纤维的最佳提取工艺。以碱液提取和超声助碱提取两种方法单因素实验为基本依据,采用正交试验对比不同因素和两种不同提取方法对竹笋壳不溶性膳食纤维(IDF)得率和膨胀力的影响,并且采用红外光谱,扫描电镜、X-射线衍射表征方法对竹笋壳不溶性膳食纤维进行表征。结果表明,提取物与膳食纤维的结构相一致。竹笋壳的碱液提取条件为:碱液浓度1 mol/L,时间90 min,温度70℃,料液比1∶40(g/mL),膳食纤维提取率为55.67%,膨胀力为6.23 mL/g。超声助碱法提取条件:碱液浓度为1mol/L,超声功率80 W,超声时间为20 min,料液比为1∶15(g/mL),膳食纤维提取率为60.97%,膨胀力为6.26 mL/g。结论:用超声助碱法提取竹笋壳膳食纤维的得率比碱液提取法略高,本研究为竹笋壳提取膳食纤维相关开发研究提供一定的参考价值。

竹笋壳纤维组分的组合分离技术研究

对竹笋壳纤维中半纤维素、纤维素和木质素的组合分离技术进行了初步研究.实验结果表明:较好的稀酸水解条件为:纤维颗粒度80目,稀硫酸浓度3%,液固比100∶1(v/w),温度70℃,时间10h;酸处理竹笋纤维无水乙醇提取的较优条件为:先将酸处理竹笋纤维在-20℃反复冷冻-解冻2次,再按20∶1(液固比)的比例加入无水乙醇,在80℃下提取10 h.在确定的酸解和醇提条件下,能较好地实现半纤维素、木质素和纤维素的分离.

酸处理竹笋壳纤维糖化工艺的优化

以竹笋壳原纤维作对比,对稀酸预处理竹笋壳纤维的绿色木霉酸性纤维素酶糖化工艺进行了研究.正交试验实验结果表明,当酸性纤维素酶用量为酸处理竹笋壳纤维用量的14倍(v/w)时,调至pH为4.5,于40℃酶水解10 h后,水解液总糖度可达2.39 mg葡萄糖/mL,酸处理竹笋壳纤维酶解率为29.03%.

竹笋壳纤维碱氧一浴法短流程脱胶工艺优化

为了优化竹笋壳纤维脱胶工艺,采用碱氧一浴法对竹笋壳纤维进行脱胶,以脱胶率为评价指标,设计正交试验,得到了提取竹笋壳纤维脱胶的最优方案。即,氢氧化钠20 g/L,过氧化氢20 mL/L,浴比1∶40,90℃恒温水浴处理3.5 h,此时脱胶率为56.71%。红外光谱结果表明,处理后的竹笋壳纤维中的大部分胶质被去除,纤维素含量明显提高。此方法可为生产优质竹笋壳纤维,制造符合可持续发展理念的纺织工业原料提供参考。

竹笋壳过碳酸钠脱胶工艺研究

采用环保型氧化剂——过碳酸钠对竹笋壳进行脱胶处理,以脱胶率为指标,对脱胶处理中过碳酸钠、过氧化氢的用量以及煮练温度和时间等因素进行优化探讨,最后借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等仪器对所得竹笋壳纤维的结构与性能进行了分析。优化后脱胶工艺为:煮练温度为90℃、煮练时间为120 min、过碳酸钠用量为24 g/L、过氧化氢用量为40 mL/L,此时脱胶率较高为69.17%。本方法所制备的竹笋壳纤维被认为是一种具有广阔应用前景的、符合可持续发展理念的纺织工业原料。

竹笋壳不溶性膳食纤维制备工艺优化及功能性质研究

为合理利用竹笋加工副产物,以竹笋壳为原料,采用碱法制备竹笋壳膳食纤维,通过单因素实验和响应曲面优化确定竹笋壳不溶性膳食纤维(IDF)的最佳制备条件,并进一步研究所制备的竹笋壳膳食纤维的吸附性能和抗氧化活性。研究结果表明,IDF的最佳制备条件:NaOH浓度为1.97%、制备时间为113min、制备温度为49℃、料液比为1∶40g/mL,在此条件下,IDF的得率为87.05%。体外吸附性能研究结果表明,SDF和IDF对胆酸钠的最大吸附量分别达到了151.26和108.56mg/g;当pH=2.0时,SDF和IDF的NO_(2)^(-)最大吸附量分别为231.92和755.27mg/g;当pH=7.0时,SDF和IDF的NO_(2)^(-)吸附量随着吸附时间的延长而逐渐降低。体外抗氧化性研究结果表明,当质量浓度为16mg/mL时,SDF和IDF的DPPH自由基清除率分别为45.73%和41.87%,ABTS^(+)自由基清除率分别为99.94%和15.09%。由此表明,竹笋壳膳食纤维可以作为一种潜在的功能性食品膳食成分,在食品工业中具有广阔的应用前景。

麻竹笋壳不溶性膳食纤维理化特性及其体外酵解对肠道微生物的影响

以麻竹笋壳为原料,采用化学法提取不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF),通过高效液相凝胶渗透法、离子色谱法、扫描电镜法、傅里叶红外光谱法鉴定并分析其结构,测定其持水性、溶胀性、持油力、对胆固醇和胆盐的吸附作用,并用体外消化模型评价其对肠道微生物组成的影响。结果表明,麻竹笋壳的IDF拥有较好的水化性质,其持水力和膨胀力分别达到11.26 g/g、8.20 mL/g,持油力达7.56 g/g。提取的不溶性膳食纤维单糖组成以木糖为主,占比达62.70%,具有不规则片状结构,较多皱褶表面使其具备较好的吸附水和葡萄糖分子的功能。IDF在小肠环境比在胃液环境具备更好的结合胆固醇能力以及较好的葡萄糖吸附能力。体外酵解研究表明,发酵24 h后麻竹笋壳的IDF可以提高拟杆菌属、考拉杆菌属相对丰度,有助于调节人体肠道菌群。

竹笋壳纤维超声波辅助碱氧一浴法脱胶工艺

以竹笋壳为研究对象,采用超声波辅助碱氧一浴法提取竹笋壳纤维,以脱胶率、白度及断裂强度为指标,对碱氧一浴处理中氢氧化钠、过氧化氢用量及温度和时间等因素进行优化,并借助扫描电镜观察提取的竹笋壳纤维的微观结构。结果表明:温度为95℃、碱煮时间为2.5 h、氢氧化钠用量为18 g/L、过氧化氢用量为35 mL/L,此时纤维脱胶率为70.07%,白度为82.35%,断裂强度为2.84 cN/dtex。

竹笋壳纤维复合材料的降解特性研究

为研究不同环境中竹笋壳纤维复合材料的降解特性,采用自然曝露法、土壤掩埋法、水性培养液法和纤维素酶法4种方法对复合材料进行了降解处理,测定了复合材料降解过程中的质量损失率以及降解后的相对结晶度、化学组分和微观形貌.结果表明:竹笋壳纤维复合材料在自然环境、土壤、水性培养液和纤维素酶缓冲溶液中有良好的降解性能,降解后的质量损失率依次为11.4%,21.0%,31.2%和34.3%,相对结晶度由空白对照组的40.7%依次增大到46.8%,53.1%,55.1%和57.7%,特征吸收峰发生了不同程度的降低.SEM分析表明,水性培养液降解使竹笋壳纤维表面变得更加粗糙,沟槽增大,出现较多剥落的碎片和较大的孔洞.土壤和纤维素酶缓冲溶液降解使竹笋壳纤维依次发生竹笋壳纤维表面胶质大量破坏和竹笋壳纤维内部剥离分层破坏,暴露出纤维单丝.

竹子生物质废弃物前处理技术比较研究

为开发高效、低成本的预处理技术,促进竹子生物质及其废弃物资源的能源化利用,采用3种不同纤维素预处理方法分别对竹子生物质废弃物——笋壳和竹叶(茎)进行比较研究,同时与玉米秸秆相比较.结果表明,在稀H2SO4–酶解工艺、浓H3PO4–酶解工艺和NaOH–酶解工艺条件下,几种样品水解液中分别存在3、4和5种糖类组分.在稀H2SO4–酶解工艺中,木糖为主要成分,其次为葡萄糖;在浓H3PO4–酶解工艺中,葡萄糖为主要成分,其次为木糖;而在NaOH–酶解工艺,葡萄糖和木糖含量基本相当.同时对样品处理前后的表面结构变化分析表明,不同处理工艺均改变了竹叶(茎)、笋壳和秸秆等样品的表面结构,其结构更为松散,从而有利于纤维素的酶解.