烟草秸秆纳米纤维素的制备及表征分析

郑坚强，刘 彬，王小飞，贾学伟，许春平

(1.郑州轻工业大学 食品与生物工程学院，河南 郑州 450002；2.河南卷烟工业烟草薄片有限公司，河南 许昌 461100)

作为世界上烟草种植总面积最大的国家，我国每年烟叶产量已经超过500万t[1]，产生烟草秸杆(TS)270万t以上。TS虽然含有丰富的木质纤维素但不易腐烂，不能用作动物饲料或农田肥料被利用，绝大部分都是当作废弃物被焚烧、填埋、丢弃处理(占85%)[2]，造成了生物质资源的严重浪费。宋丽丽等[3]研究发现,TS的主要组成成分为纤维素、半纤维素和木质素，纤维素含量为38.39%，相对于玉米秸秆、稻草秸秆和小麦秸秆，具有较高的纤维素含量及较低的半纤维素含量，且生物转化效率高，说明TS中的纤维素具有高的利用价值。

纳米纤维素(Cellulose nanocrystal,CNC)是直径小于100 nm的超微细纤维，也是纤维素的最小物理结构单元[4]。CNC是一种高附加值产品，可以提高TS的利用价值，具有质量轻、密度低(约1.6 g/cm3)、强度性能优异、可生物降解的优点[5]，其表面具有丰富的羟基官能团[6]，易产生团聚现象，相较于微晶纤维素(Microcrystalline cellulose，MCC)具有更高的纯度、结晶度、亲水性、可及性、生物相容性和自组装特性[7]，可以用来制备功能性材料[8]。目前制备CNC主要有化学法(酸水解法等)、物理法(球磨法等)、生物法(酶法等)，以及两两结合的方法[9]。黄丽婕等[10]通过高压均质的方法制备并表征了木薯渣CNC，实现了木薯渣的高值化利用；罗苏芹等[11]通过硫酸法、过硫酸铵氧化法和酶解法制备并表征了菠萝皮渣CNC；孙海涛等[12]制备了玉米秸秆CNC。目前，国内外对TS利用的研究和报道都比较少，以其制备CNC的研究甚少，所以开展对TS处理的研究具有重要意义。……