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(浙江樹人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江杭州 310015)

唐霞,葉杭鈺,陳嘉誠,劉家輝,蔡王芝,陳蔚青*

(浙江樹人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江杭州 310015)

以竹粉為原料,經(jīng)堿-纖維素酶耦合法預(yù)處理,提取纖維素,制備羧甲基纖維素鈉。堿液-纖維素酶耦合處理的工藝為:竹粉4 g,5% NaOH 40 mL,堿解溫度為50 ℃,時(shí)間1 h,減壓過濾后加入400 U/mL酶液30 mL,酶的最適pH為5.5,酶解溫度為49 ℃,時(shí)間30 min。經(jīng)該工藝處理,竹粉中的α-纖維素含量達(dá)84.1%,以此為原料制備的CMC 2%濃度水溶液粘度值達(dá)162 mPa·s,取代度為0.95,紅外光譜檢測顯示產(chǎn)物具有羧甲基特征峰,掃描電鏡檢測顯示產(chǎn)物具有鹽的特征。本研究在原料預(yù)處理上采用生物-化學(xué)耦合方法,對環(huán)境污染少,成本相對較低,促進(jìn)了綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也為制備羧甲基纖維素鈉提供了新的途徑。

羧甲基纖維素鈉,竹粉,纖維素,堿-酶耦合,制備

羧甲基纖維素鈉(Sodium carboxymethyl cellulose,CMC)是天然纖維素經(jīng)改性后的衍生物,為離子型、直鏈、水溶性的羧甲基纖維素醚的鈉鹽,是種類繁多、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V、生產(chǎn)量大、研究價(jià)值高的一種纖維素衍生產(chǎn)品。由于其具有優(yōu)異的性能和廣泛的用途,CMC被譽(yù)為“工業(yè)味精”[1-3]。CMC目前已廣泛應(yīng)用于造紙工業(yè)、油田開采、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、日用化工、陶瓷制造、紡織工業(yè)等各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域[4-9]。在食品加工業(yè)中,主要作為增稠劑、成膜劑、穩(wěn)定劑、固化劑及增量劑等[10-13]。

制備羧甲基纖維素鈉主要以精制棉短絨、木材漿粕等為原料,其原料成本較高,來源較少,而市場上對CMC的需求量越來越大,所以開發(fā)其他資源豐富、來源廣泛、廉價(jià)的纖維素原料,便成為當(dāng)下的一種趨勢[14]。竹制品加工副產(chǎn)物(如竹屑、竹刨花等)是一種具有較高研究價(jià)值和和應(yīng)用前景的原材料,其纖維素含量達(dá)45%～52%[15]。竹子中的纖維素和半纖維素、木質(zhì)素組成木質(zhì)纖維素,其中半纖維素與木質(zhì)素共價(jià)結(jié)合形成木質(zhì)素-碳水化合物結(jié)構(gòu),再將纖維素包裹,三者結(jié)合牢固,難以完全分離,此外,還含有果膠、蛋白質(zhì)、灰分等成分[15-16]。

目前,分離木質(zhì)纖維素中纖維素的基本方法有酸水解與堿處理等方式的化學(xué)法[6]、汽爆法[17]、熱-機(jī)械耦合開纖法[18]等物理方法,以及酶催化水解、微生物發(fā)酵等生物處理法[19]。采用單一化學(xué)或物理法,雖然效率較高,但隨之產(chǎn)生設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染、纖維素降解或者高能耗、高成本等問題,不利于可持續(xù)發(fā)展。以復(fù)合型纖維素酶催化反應(yīng)為主的生物處理法條件溫和、節(jié)能環(huán)保,但存在預(yù)處理周期長、效率低等問題。本研究先將樣品經(jīng)化學(xué)法初步處理,再通過酶法,將木質(zhì)纖維素中的包裹纖維素的木質(zhì)素和半纖維素等物質(zhì)有效分離去除,最后用提純后的預(yù)處理產(chǎn)物制備羧甲基纖維素鈉。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

竹粉 安吉某竹制品加工廠,碎屑狀,經(jīng)水洗、烘干、粉碎,60目過篩備用,經(jīng)檢測其α-纖維素含量為65.8%(干重);綠色木霉產(chǎn)纖維素酶(酶活≥400 U/mg) 上海瑞永生物科技有限公司;市售食品級CMC(純度≥99%) 杭州三和食品科技有限公司;其他試劑均為分析純。

NDJ-5S數(shù)字粘度計(jì) 上海精暉儀器設(shè)備有限公司;恒溫水浴振蕩器 上海智城分析儀器制造有限公司;FW100型高速萬能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司;Bruker T27型紅外光譜儀 德國BRUKER光譜儀器公司;TM-1000掃描電子顯微鏡 日本日立公司;紫外可見分光光度計(jì) 上海儀電分析儀器有限公司;DC-2006低溫恒溫槽 寧波天恒儀器廠;DGX-9143B-1電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;BS-6WL電子天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 纖維素酶最適作用條件的確定

1.2.1.1 纖維素酶對CMC的水解 取4支比色管各加入6 mL 1% CMC溶液,1號比色管加2 mL蒸餾水,其他三支比色管各加入2 mL 以緩沖液配制在一定的pH下的400 U/mL纖維素酶溶液。在一定溫度下恒溫水浴30 min。取出,向各管分別加入2 mL DNS試劑,沸水浴8 min,迅速冷卻至室溫,用蒸餾水定容至10 mL,以1號比色管試液作為對照,在530 nm波長條件下測量2～4號比色管試液的吸光度[20]。

1.2.1.2 纖維素酶酶促反應(yīng)最適溫度的確定 取7組比色管,每組4支,編為1～4號,向各組比色管加入6 mL 1% CMC溶液,再向1號比色管加入2 mL蒸餾水,其他三支比色管各加入2 mL 以無菌水配制的400 U/mL纖維素酶溶液,調(diào)節(jié)各組pH為5.5,分別在37、41、45、49、53、57、61 ℃下恒溫水浴30 min。取出,向各管分別加入2 mL DNS試劑,沸水浴8 min,迅速冷卻至室溫,用蒸餾水定容至10 mL,以1號比色管試液作為對照,在530 nm波長條件下測量2～4號比色管試液的吸光度。

1.2.1.3 纖維素酶酶促反應(yīng)最適pH的確定 取5組比色管,每組2支,編為1～2號,向各組比色管加入6 mL 1% CMC溶液,再向1號比色管加入2 mL蒸餾水,另一支比色管加入2 mL 以HAc-NaAc緩沖液配制在一定的pH下的400 U/mL纖維素酶溶液。各組HAc-NaAc緩沖液pH分別為4、4.5、5、5.5、6。在49 ℃下恒溫水浴30 min。取出,向各管分別加入2 mL DNS試劑,沸水浴8 min,迅速冷卻至室溫,用蒸餾水定容至10 mL,以1號比色管試液作為對照,在530 nm波長條件下測量2號比色管試液的吸光度。以NaH2PO4-Na2HPO4緩沖液配成pH為5.8、6.3、6.8、7.3、7.8的400 U/mL纖維素酶溶液,重復(fù)上述步驟。以Tris-HCl緩沖液配成pH為7.2、7.6、8、8.4、8.8的400 U/mL纖維素酶溶液,重復(fù)上述步驟。

以上實(shí)驗(yàn)均重復(fù)三次。

1.2.2 竹粉預(yù)處理 水煮法/弱酸法/堿液法:稱取4 g竹粉3份,分別加入40 mL 蒸餾水/0.1 mol/L鹽酸溶液/5% NaOH溶液,置于恒溫水浴振蕩器中,50 ℃反應(yīng)1 h后迅速冷卻,減壓過濾,用400 mL蒸餾水分次洗滌試樣,將濾渣放入135 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干3 h 。將烘干后的產(chǎn)物放入密封袋避光儲存。

酶解法:稱取4 g竹粉,加入40 mL 400 U/mL纖維素酶溶液,pH5.5,置于恒溫水浴振蕩器中,49 ℃反應(yīng)30 min后迅速冷卻,減壓過濾,用400 mL蒸餾水分次洗滌試樣,取濾渣于135 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干3 h。將烘干后的產(chǎn)物放入密封袋避光儲存[21]。

弱酸-酶解耦合法/水煮-酶解耦合法/堿液-酶解耦合法:稱取4 g竹粉3份,分別加入40 mL 0.1 mol/L鹽酸溶液/蒸餾水/5% NaOH溶液,置于恒溫水浴振蕩器中,50 ℃反應(yīng)1 h后迅速冷卻,減壓過濾,用400 mL蒸餾水分次洗滌試樣,取濾渣,加入30 mL 400 U/mL纖維素酶溶液,調(diào)節(jié)pH為5.5,置于恒溫水浴振蕩器中,49 ℃反應(yīng)30 min后減壓過濾,取濾渣于135 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干3 h,將烘干后的產(chǎn)物放入密封袋避光儲存[22]。

以上實(shí)驗(yàn)均重復(fù)三次。

1.2.3 羧甲基纖維素鈉的制備 取40 mL 95%乙醇和4.4 mL 35% NaOH溶液,充分?jǐn)嚢杌旌?加入2 g預(yù)處理產(chǎn)物,于30 ℃、130 r/min恒溫水浴振蕩器中反應(yīng)6 h。在攪拌狀態(tài)下,加入75%氯乙酸乙醇溶液5.84 mL。55 ℃醚化反應(yīng)90 min后取出,放入恒溫水浴鍋中70 ℃保溫10 min,再置于50 ℃、180 r/min恒溫水浴振蕩器中30 min后取出,用31%冰醋酸調(diào)pH至中性,減壓過濾,75%乙醇洗滌2次,105 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱烘干5 h。將烘干后的產(chǎn)物放入密封袋避光儲存[23-24]。

1.2.4α-纖維素含量測定 取30 mL 17.5%氫氧化鈉加入瓷杯中,稱取2.00 g竹粉等待測樣品放入瓷杯中,攪拌均勻,蓋上蓋子;放置30 min,每隔10 min攪拌一次,每次攪拌約1 min,30 min后,加入30 mL蒸餾水,攪拌,減壓過濾,再將濾渣多次洗滌。加30 mL體積分?jǐn)?shù)為10%的冰乙酸溶液浸泡5 min,減壓過濾,并用熱蒸餾水洗滌至中性;將洗凈的濾渣置135 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中3 h。將烘干后的產(chǎn)物放入密封袋避光儲存[15]。

1.2.5 CMC產(chǎn)物粘度和pH測定 稱取2 g CMC產(chǎn)物,加入98 mL蒸餾水,用磁力攪拌機(jī)攪拌2.5 h,減壓過濾,取濾渣,烘干,得到雜質(zhì)質(zhì)量M1,根據(jù)純度比例,按所需2 g 純CMC稱取M2CMC產(chǎn)物,加入98 mL蒸餾水,用磁力攪拌機(jī)攪拌2.5 h,在25 ℃下,測粘度[15]和pH。

式中:W為CMC產(chǎn)物中純CMC的含量(%);M1為CMC產(chǎn)物中未溶雜質(zhì)的質(zhì)量(g);M2為CMC產(chǎn)物的質(zhì)量(g)。

1.2.6 CMC產(chǎn)物取代度和產(chǎn)率測定 利用灰堿法測定取代度[15]。產(chǎn)率計(jì)算方法為:

式中:W為CMC產(chǎn)物產(chǎn)率(%);M1為竹粉質(zhì)量(g);X為竹粉的水分含量(%);M2為預(yù)處理產(chǎn)物質(zhì)量(g);M3為制備CMC時(shí)投入的預(yù)處理產(chǎn)物質(zhì)量(g);M4為CMC產(chǎn)物質(zhì)量(g)。

1.2.7 CMC產(chǎn)物的鑒定 利用紅外光譜中羧甲基纖維素鈉的特征峰來確定[25]。

表1 堿-酶耦合處理所得CMC產(chǎn)物指標(biāo)檢測Table 1 Evaluation index of CMC product obtained by the alkali-cellulase coupling method

紅外光譜檢測:將溴化鉀和待測樣品混合,碾磨,烘干。5 min后,取出,制壓片,放入紅外光譜儀檢測。

1.2.8 掃描電子顯微鏡檢測 所測樣品噴金粉進(jìn)行導(dǎo)電處理,使用TM-1000掃描電子顯微鏡進(jìn)行檢測[26]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件計(jì)算并繪圖,采用IBM SPSS Statistics 21軟件進(jìn)行方差分析,紅外光譜圖采用Origin Pro 2017軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維素酶的最適作用條件

由圖1可見,當(dāng)溫度低于49 ℃時(shí),纖維素酶活性隨溫度的升高而增加;當(dāng)溫度高于49 ℃時(shí),纖維素酶活性隨溫度的降低而減小;當(dāng)以HAc-NaAc溶液作緩沖液,pH為5.5時(shí),纖維素酶活性最大,且pH為5時(shí),纖維素酶仍保持較大活性。綠色木霉來源的纖維素酶最適作用溫度為49 ℃,pH為5.5。

圖1 溫度、pH對纖維素酶活的影響Fig.1 Effect of temperature and pH on cellulase activity注：a:HAc-NaAc緩沖液；b:NaH2PO4-Na2HPO4緩沖液；c:Tris-HCl緩沖液。

2.2 竹粉預(yù)處理后α-纖維素含量的比較

以α-纖維素含量作為評判標(biāo)準(zhǔn),由圖2可知,各種預(yù)處理方法獲得產(chǎn)物的α-纖維素含量均≥70%,水煮法、酶解法、弱酸法、堿液法、弱酸-酶解耦合法、水煮-酶解耦合法、堿液-酶解耦合法所得α-纖維素含量分別為73.6%±0.3%、74.2%±1.8%、73.8%±0.1%、78.7%±1.1%、74.7%±0.9%、75.6%±0.6%、84.1%±3.2%。其中堿液-酶解耦合處理法所得到產(chǎn)物的α-纖維素含量與堿液法所得α-纖維素含量差異不顯著(p>0.05),與其他方法所得α-纖維素含量差異顯著(p<0.05),并且,堿液-酶解耦合處理法所得到產(chǎn)物的α-纖維素含量高于堿液法所得α-纖維素含量。

圖2 竹粉經(jīng)不同預(yù)處理方法后得到的α-纖維素含量的比較Fig.2 Comparision of α-cellulose content of bamboo powder after different pretreatment methods注:不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.3 CMC質(zhì)量評價(jià)

經(jīng)堿液-纖維素酶耦合法處理后的竹粉為原料所制備的CMC產(chǎn)物取代度相對較高,為0.95,產(chǎn)率僅有66.19%,仍有較大的優(yōu)化空間;其2%水溶液在25 ℃下的粘度達(dá)到162 mPa·s,pH為7.2。

2.4 紅外光譜(FTIR)分析

竹粉堿-酶耦合法預(yù)處理前后樣品、CMC產(chǎn)物及標(biāo)準(zhǔn)品市售食品級CMC的紅外光圖譜如圖3所示。CMC產(chǎn)物是經(jīng)堿液-酶解耦合法預(yù)處理后的竹粉所制得的。據(jù)文獻(xiàn)[27]報(bào)道,羧甲基纖維素鈉分別在1423 cm-1和1620 cm-1處具有特征峰。所制備的CMC產(chǎn)物中能找到羧甲基特征峰的歸屬，符合此特征?？梢缘贸?所制備產(chǎn)物符合CMC產(chǎn)品特性。

圖3 預(yù)處理前后竹粉、CMC產(chǎn)物、市售食品級CMC的紅外光譜圖Fig.3 FT-IR spectra of bamboo powder before and after pretreatment,CMC product,food grade CMC in market注:a:竹粉；b:預(yù)處理后竹粉；c:產(chǎn)物CMC；d:市售食品級CMC。

2.5 掃描電鏡(SEM)分析

竹粉預(yù)處理前后樣品和產(chǎn)物CMC的電鏡掃描如圖4所示。產(chǎn)物CMC是經(jīng)堿液-酶解耦合法預(yù)處理后的竹粉所制得的。從圖4可以看出,竹粉的纖維成束,表面光滑,結(jié)構(gòu)致密。經(jīng)酶解法或堿解法預(yù)處理后,纖維素分成小束,其結(jié)構(gòu)松散,而堿解-酶解耦合法得到的纖維素結(jié)構(gòu)更加松散,有利于下一步的處理。CMC的表面被破壞,結(jié)構(gòu)變得更加松散,并顯示出鹽的特征[28]。

圖4 竹粉預(yù)處理前后及CMC產(chǎn)物的電鏡掃描圖Fig.4 Scanning electron micrographs of bamboo powder before and after pretreatment and CMC product注:a:竹粉(1000×),b:堿解后的竹粉(500×),c:酶解后的竹粉(1000×),d:堿解-酶解處理后的竹粉(1000×),e:產(chǎn)物CMC(1200×)。

3 結(jié)論

以竹制品副產(chǎn)物的竹粉為原料,經(jīng)過與5% NaOH反應(yīng),再酶解后,得到了結(jié)構(gòu)較松散的α-纖維素,以α-纖維素為原料制備了羧甲基纖維素鈉。經(jīng)過實(shí)驗(yàn),纖維素酶的最適溫度為49 ℃,pH為5.5。堿液-酶解耦合法所得預(yù)處理產(chǎn)物α-纖維素含量顯著高于除堿液法的其他方法所得α-纖維素含量(p<0.05),且含量最高。經(jīng)堿-纖維素酶耦合處理法預(yù)處理后所制得的CMC產(chǎn)物,取代度為0.95,產(chǎn)率為66.19%,其2%的水溶液在 25 ℃ 下的粘度可達(dá)到 162 mPa·s,技術(shù)指標(biāo)符合中低粘度CMC的產(chǎn)品要求。本研究在原料預(yù)處理上采用生物-化學(xué)耦合方法,對環(huán)境污染少,成本相對較低,促進(jìn)了綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也為制備羧甲基纖維素鈉提供新的途徑。在后續(xù)研究中,可以繼續(xù)優(yōu)化CMC制備條件,提高產(chǎn)品粘度,使其適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn);此外,可以研究在預(yù)處理的廢液中回收半纖維素和木質(zhì)素的技術(shù)方法,以進(jìn)一步提高資源的利用率。

[1]張光華,朱軍峰,徐曉鳳. 纖維素醚的特點(diǎn)、制備及在工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 纖維素科學(xué)與技術(shù),2006(4):60-65.

[2]劉 鎏,張美云,申前鋒. 羧甲基纖維素的合成及其在造紙中的應(yīng)用[J]. 西南造紙,2005,34(4):50-52.

[3]Cheng L H,Karim A A,Seow C C. Characterisation of composite films made of konjac glucomannan(KGM),carboxymethyl cellulose(CMC)and lipid[J]. Food Chemistry,2008,107(1):411-418.

[4]李建,劉亞楠,劉寧,等. 羧甲基纖維素的制備研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 食品工業(yè)科技,2014,35(8):379-382.

[5]Ibrahim A A,Adel A M,El-Wahab Z H A,et al. Utilization of carboxymethyl cellulose based on bean hulls as chelating agent. Synthesis,characterization and biological activity[J]. Carbohydrate Polymers,2011,83(1):94-115.

[6]Yan H,Zhang W X,Kan X W,et al. Sorption of methylene blue by carboxymethyl cellulose and reuse process in a secondary sorption[J]. Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2011,380(1-3):143-151.

[7]王卉,孫宏元,何節(jié)玉,等. 羧甲基纖維素鈉納米抗菌復(fù)合膜的制備及其性能研究[J]. 食品工業(yè)科技,2016,37(5):277-280.

[8]王麗,龐方亮,王愛勤. 羧甲基纖維素鈉/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備及結(jié)構(gòu)表征[J]. 硅酸鹽學(xué)報(bào),2010,38(9):1820-1825.

[9]李俊巧,張楊,王慧霞,等. 羧甲基纖維素在防油紙表面施膠中的應(yīng)用[J]. 紙和造紙,2015,34(3):4-6.

[10]謝麗源,甘炳成. 羧甲基纖維素鈉在食品工業(yè)中的應(yīng)用研究[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊,2007(88):55-67.

[11]劉俊亮,鄔娟,張洪斌. 羧甲基纖維素鈉穩(wěn)定酸性乳飲料的研究進(jìn)展[J]. 中國乳品工業(yè),2012,40(1):38-41.

[12]孫瑤,王瑞,騰飛,等. 海藻酸鈉-羧甲基纖維素-山梨酸鉀復(fù)合抗菌膜的制備[J]. 食品工業(yè)科技,2013,43(9):90-93.

[13]汪磊,李飛,張歡子,等. 羧甲基纖維素鈉對莜麥饅頭品質(zhì)影響[J]. 糧食與油脂,2013,26(1):49-51.

[14]楊開良. 我國竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究,2012,30(2):140-143.

[15]邵自強(qiáng). 纖維素醚[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.

[16]王春紅,王瑞,于飛. 竹原纖維的化學(xué)脫膠工藝[J]. 紡織學(xué)報(bào),2007,28(4):26-29.

[17]謝濤,余秉琦.竹纖維素分離級分的結(jié)構(gòu)特性[J].紡織學(xué)報(bào),2011,32(6):22-27.

[18]張?jiān)?謝吉祥,李曉龍,等. 基于閃爆-堿煮聯(lián)合工藝的天然竹纖維提取[J]. 紡織學(xué)報(bào),2012,33(10):56-61.

[19]張磊,俞建勇,劉麗芳,等. 木聚糖酶和漆酶對竹原纖維精細(xì)化處理效果[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,35(3):309-313.

[20]于躍,張劍,何德志. 纖維素酶活力測定條件研究及其在洗滌劑中的應(yīng)用[J]. 日用化學(xué)工業(yè),2015(8):457-461.

[21]何珣,繆冶煉,陳介余,等. 纖維素酶用量和底物濃度對玉米秸稈酶解的影響[J]. 食品科技,2010,35(2):47-51.

[22]JunYu,Jibin Zhang,Jin He,et al.Combinations of mild physical or chemical pretreatment with biological pretreatment for enzymatic hydrolysis of rice hull[J]. Bioresource Technology,2009,100(2):903-908.

[23]Singh R K. Optimization of Reaction Conditions for Preparing Carboxymethyl Cellulose from Corn Cobic Agricultural Waste[J]. Waste & Biomass Valorization,2013,4(1):129-137.

[24]Pushpamalar V,Langford S J,Ahmad M,et al. Optimization of reaction conditions for preparing carboxymethyl cellulose from sago waste[J]. Carbohydrate Polymers,2006,64(2):312-318.

[25]Mansouri S,Khiari R,Bettaieb F,et al. Synthesis and Characterization of Carboxymethyl Cellulose from Tunisian Vine Stem:Study of Water Absorption and Retention Capacities[J]. Journal of Polymers & the Environment,2015,23(2):190-198.

[26]Palme A,Idstr?m A,Nordstierna L,et al. Chemical and ultrastructural changes in cotton cellulose induced by laundering and textile use[J]. Cellulose,2014,21(6):4681-4691.

[27]Adinugraha M P,Marseno D W,Haryadi. Synthesis and characterization of sodium carboxymethylcellulose from cavendish banana pseudo stem(Musa cavendishii LAMBERT)[J]. Carbohydrate Polymers,2005,62:164-169.

[28]余小龍,劉健,甘禮惠,等. 竹屑制備高取代度羧甲基纖維素鈉的優(yōu)化及其表征[J]. 現(xiàn)代化工,2015,35(8):109-114.

Preparationofsodiumcarboxymethylcellulosebypretreatmentofbamboopowderwithalkalienzymecouplingmethod

TANGXia,YEHang-yu,CHENJia-cheng,LIUJia-hui,CAIWang-zhi,CHENWei-qing*

(College of Biological and Environmental Engineering,Zhejiang Shuren University,Hangzhou 310015,China)

The bamboo powder was pretreated to increase the product’s cellulose content,then the sodium carboxymethyl cellulose(CMC)was prepared by the pretreated material. The process of alkali-cellulase coupling method were as follows:bamboo powder 4 g,5% NaOH 40 mL,alkali hydrolysis at 50 ℃ for 1 h. After vacuum filtration,adjusted pH5.5,adding 400 U/mL cellulase solution 30 mL,then the enzymatic reaction kept at 49 ℃ for 30 min. After the process,the contentα-cellulose of the treated bamboo powder was 84.1%,and the viscosity of the 2% CMC solution made from this material attained 162 mPa·s,the degree of substitutin(DS)was 0.95.The infrared spectroscopy showed that the product had characteristic peak of carboxymethyl group,scanning electron microscopy showed that the product had salt characteristics. There is less environmental pollution and relatively low cost by adopting the bio-chemical coupling method in the pretreatment of raw materials,and it would promote the development of green economy and provide a new way for the preparation of CMC.

sodium carboxymethyl cellulose;bamboo powder;cellulose;alkali-cellulase method;preparation

2017-07-20

唐霞(1995-)，女，本科，主要從事植物資源利用方面的研究，E-mail:18268823075@163.com。

*通訊作者:陳蔚青(1967-)，女，碩士，教授，主要從事生物催化與轉(zhuǎn)化技術(shù)方面的研究，E-mail:cwq135790@sina.com。

浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目(2015C32036)；浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2017R421022)。

TS202.3

A

1002-0306(2017)23-0100-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.020