纳米纤维素规模化制备关键机制被发现

　　 　　

来源:中国农业科学院麻类研究所

9月16日，中国农业科学院麻类研究所可降解材料开发与利用创新团队联合国内高校以苎麻纤维为研究对象，解析了果胶对植物细胞壁解离及其纳米纤维素再分散的作用机制，为纳米纤维素的规模化生产及应用提供理论依据，也为生物质的全组分高值化利用提供新思路。相关研究成果发表在《碳水化合物（Carbohydrate Polymers）》上。

据悉，纳米纤维素在增强聚合物制备、包装、医学、生物传感、电子器件、环境修复等领域有着广泛的应用价值，但其制备需要对植物细胞壁进行分离纯化，这个过程会消耗大量化学药剂，增加环境负担。生物质全组分利用是纳米纤维素制备的重要发展方向，直接利用生物质原生纤维制备含木质素、半纤维素的纳米纤维素，省去植物细胞壁的分离纯化过程，而植物细胞壁的高效解离和纳米纤维素的再分散是其规模化应用的基础与关键。果胶对植物细胞解离及其纳米纤维素的再分散具有重要的影响，但其作用机制尚未解析。

该研究针对苎麻纤维，采用一系列果胶预提取方法，制备具有不同果胶成分和含量的纤维素纳米纤维，研究果胶对纤维素纳米纤维综合性能的影响规律。根据研究结果，研究人员发现了果胶对植物细胞壁解离及其纳米纤维素再分散的作用机制，揭示了果胶、半纤维素或木质素、纤维素多层级复合纳米结构的形成，以及基于该结构产生的表面静电排斥效用和空间位阻效应。在纳米纤维素利用领域，防止高浓度或干态纳米纤维素的团聚一直是最具挑战性的问题之一，而果胶刚好可以起到分散纳米粒子的作用。

该研究得到国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目资助。（通讯员 廖勇凤）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.120112。