[发明专利]一种应用花生壳同步制备纳米纤维素晶体及糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步制备纳米纤维素晶体及糖的方法，特别涉及一种应用花生壳作为原料利用酶水解法制备纳米纤维素晶体同时产糖的方法。

背景技术

我国花生产量占世界总产量的1/3左右，仅花生在加工过程中产生的花生壳每年约为450万吨。花生壳的主要成分包括65.7%-79.3%粗纤维素和10.6%-21.2%碳水化合物、4%-7%蛋白质、1.9%-4.6%灰分、1%-2%粗脂肪、0.7%淀粉等。此外，花生壳中还含有胡萝卜素、皂草甙、β-谷甾醇等一些药用成分。花生壳经过适当处理后可以提取葡萄糖、糠醛、甲酸乙酯等一些重要的化工原料。目前花生壳除少量用于加工成饲料和用于化工原料外，大部分被当成废弃物或燃料，造成极大的资源浪费和巨大的经济损失，同时也造成了较为严重的环境污染。花生壳经温和碱氧化法处理可制得纤维素，以此作为纳米纤维素晶体制备的原料，带来经济效益和社会效益的同时也能够能够改善环境。

纤维素是自然界中最丰富的并具有生物可降解性的天然高分子材料，是由Ｄ-吡喃葡萄糖以β-1,4糖苷键以椅式构象连接而成的线形长链高分子聚合物，其中两个葡萄糖形成一个纤维二糖单体，两端再与其他葡萄糖分子形成长链，链两端一个是还原端，另一个是非还原端。在当今世界面临资源快速消耗、环境恶化的形势下，着力于开发可再生的纤维素资源具有重要的战略意义。但纤维素作为一种天然高分子化合物，其在性能上存在着许多缺点，如强度有限、不耐化学腐蚀等等，而其物理形态也限制了它的应用范围。但若将其制备成纳米材料，就可以在一定程度上优化其性能，使纤维素具有更为广阔的应用前景。纳米纤维素晶体是一种棒状的、粒径大小一般在30-100nm之间、可以在水中分散形成稳定悬浮液的纤维素晶体。它不但具有纤维素的基本结构与性能，还具有纳米颗粒的特性，如巨大的比表面积、较高的杨氏模量、超强的吸附能力和高的反应活性，因此导致其性质与普通纤维素的性质有很大差异。

目前，纳米纤维素晶体的常用制备方法是无机酸水解法，该法会产生大量的废酸和杂质，并消耗大量的水和动力资源。而采用纤维素酶水解法，不仅工艺条件温和、专一性强，而且绿色环保，符合国家可持续发展战略的要求。现阶段纳米纤维素晶体的制备原料主要是棉花、化学浆或微晶纤维素，所用的原料成本较高，而采用花生壳制取纳米纤维素晶体可很好提高农副产品的综合利用价值，制备同时也可产生大量的糖液，可以达到物尽其用的目的。

发明内容

本发明的目的是要提供一种应用花生壳同步制备纳米纤维素晶体及糖的方法。

本发明采用的技术方案是：

一种应用花生壳同步制备纳米纤维素晶体及糖的方法，所述方法包括如下步骤：

（1）取一定质量的花生壳，以去离子水清洗，去除其中杂质后，自然晾干；

（2）晾干后的农副产品采用粉碎机粉碎，过80目筛后密封保存备用；

（3）称取一定质量的粉末状花生壳固体粉末，按固液比1:15加入4%的H₂O₂溶液和8%的NaOH溶液（V_H2O2:V_NaOH为5:1），于40℃水浴中加热搅拌处理2.0h，冷却；

（4）冷去后的悬浊液于3000r/min离心20min，弃去上清液，沉淀洗涤至中性后于105℃下的干燥箱内烘干，粉碎、过100目筛，密封保存；

（5）将花生壳纤维素溶液在超声频率为40 kHz、功率为 250 W下于45°C超声波处理3h；

（6）后将此花生壳纤维素溶液和30ml乙酸-乙酸钠缓冲液混合，并与纤维素酶液以1：6的比例混合均匀，置于恒温振荡箱中酶解，酶解温度为45°C，酶解时间为3天；

（7）反应结束后取出花生壳纳米纤维素晶体混合液，过滤分离除去纤维素酶，冷冻干燥得到花生壳纳米纤维素晶体，剩余液体中即为糖溶液。

本发明优点在于纳米纤维素晶体的制备方法未选择产生大量的废酸和杂质的无机酸水解法，而采用了工艺条件温和、专一性强的纤维素酶水解法，不仅绿色环保，也符合国家可持续发展战略的要求。并且选用了农副产品中的花生壳作为制备原料，替代了高成本的棉花、化学浆或微晶纤维素等原材料，可很好提高花生壳的综合利用价值，能够改变大部分农副产品被当成废弃物或燃料而造成极大资源浪费和巨大经济损失的现状，带来经济效益和社会效益的同时能够很好的改善环境。制备同时也可产生大量的糖液，达到了物尽其用的目的。

具体实施方式