酶预处理对木质纤维素纳米纤丝性能的影响

贺 礼 龙， 黄 璐 瑶， 高 文 花， 曾 劲 松， 陈 克 复

( 华南理工大学 制浆造纸工程国家重点实验室， 广东 广州 510640 )

0 引 言

纳米纤维素纤丝(CNF)是通过解构植物纤维素纤维而获得的纳米级材料。CNF长度为几百纳米到几微米，直径为5～100 nm。CNF具有高比表面积、高机械强度、低密度、可生物降解性和生物相容性等优越性能[1]，已成为纤维素科学研究领域的热点。

通常在生产CNF之前，需去除原材料中的木质素，这必将导致大量的能量和化学品消耗，对环境的影响比较大。相对于纳米纤维素纤丝，木质纤维素纳米纤丝(LCNF)制备成本低，过程污染小[2]，其制备方法与CNF几乎一致。目前，有许多方法可用于生产CNF，如机械精制、冷冻破碎、超声处理和微波处理等，其中机械精制工艺已普遍应用于生产，如高压均质化、微流化和研磨化。但是，精制过程中的高能量输入以及精制后产品的异质性强烈限制了其应用[3-4]。为了克服这些挑战，在机械精制之前，可采用化学/生物预处理来“打开/松散/软化”纤维素原材料。尽管各种基于化学的预处理方法都可以实现这一目标，如TEMPO氧化、羧甲基化、磺化等，但是这些化学过程会产生一定的污染物，具有相当大的环境风险，限制了产品的进一步规模化推广应用[5-6]。与化学预处理方法相比，生物处理因其酶负荷低、酶选择性高、反应条件温和而被认为是更具吸引力的方法。

本研究采用内切葡聚糖酶和木聚糖酶进行预处理来制备LCNF，分析了预处理前后组分的变化，并探讨其对LCNF保水值、结晶度、比表面积等性能的影响，以期为高性能LCNF的绿色低能耗制备提供理论基础。……