[发明专利]一种玉米芯纳米纤维素的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于农副产品精深加工及其副产物综合利用的技术领域，具体涉及一种玉米芯纳米纤维素的制备方法。

背景技术

纳米纤维素(Nanocellulose)是指有一维空间尺寸为纳米级别的微晶纤维素。与天然纤维素相比，纳米纤维素具有独特的物理、化学性质，如尺寸小、比表面积大、机械性能好、较高的表面活性和结晶度高等特点，在造纸、食品、化妆品和生物医学领域具有巨大的潜在应用价值。

我国是农业大国，玉米芯的产量巨大，年产量超过万吨，是一种经济廉价的可再生资源。但是，目前来说，我国的玉米芯利用率很低，几乎只有很少数的玉米芯用于化工产品或者动物饲料的原料，大部分的玉米芯都被焚烧，不但造成了严重的资源浪费，对我国的环境保护也不利。玉米芯中含有大量的纤维，约占30～50％，但其结构紧密，为了提高利用率，必须经过一定的处理，分开各成分，使得它们中间的糖苷键断裂，结晶部分遭到破坏，才能使玉米芯得到充分利用。

传统的制备纳米纤维的方法有化学法、生物和物理法，也有综合运用几种方法进行混合处理。但传统方法具有后期酸碱废液处理难度大、成本高、浸出物成分复杂、产生温升等缺点。

高电压脉冲电场技术具有非热、快速、高效、低能耗、低成分污染等优势，近年来的应用和推广极其广泛。在高电压脉冲电场作用下离子会高速运动，高速运动的具有极大动能的电子和离子对物料会产生巨大的撞击作用，电荷分离引起其重新定位或变形并且导致糖苷键断裂，提取率迅速提高。采用高电压脉冲电场技术从玉米芯中提取制备纳米纤维素，原料成本低廉，可解决玉米加工副产物的综合利用问题，并大幅提升我国玉米深加工业的竞争力，同时延长玉米产品产业链，提高现代玉米深加工规模化生产技术水平。

发明内容

本发明的目的在于提出一种玉米芯纳米纤维素的制备方法，所获得的纳米纤维可应用于食品、医药、造纸和化妆品等行业。

本发明包括以下步骤：

1)、预处理：玉米芯原料用清水清洗，烘干至恒重，过100目筛子；

2)、有机溶剂脱脂：对步骤1)预处理过的玉米芯原料采用不导电的脂溶性有机溶剂索氏抽提，提取6-8h，旋转蒸发回收不导电的脂溶性有机溶剂，溶质干燥至恒重得到物料。

所述的不导电的脂溶性有机溶剂是乙醚、石油醚、氯仿-甲醇或正己烷等。

3)、酶解除淀粉：将步骤2)所得的物料，加水稀释得到底物，料液比为1g：10mL，调pH5.0，温度60℃，加淀粉酶10mg/g底物，酶解45min，再调pH4.5，温度60℃，加糖化酶1mg/g底物，酶解60min，水洗至中性，离心取沉淀，干燥至恒重得到酶解后物料。

4)、高压脉冲电场处理：将步骤3)所得的酶解后物料，加水稀释至料液比1g:10mL～1g:100mL，混合均匀，常温下直接通入高压脉冲电场进行处理，电场强度为2～50kV/cm、处理的脉冲数为2～30个，结束后以10000r/min的速度离心16min，得到乳白色悬浮液为玉米芯纳米纤维素悬浮液。

5)、真空冷冻干燥：将步骤4)所得的玉米芯纳米纤维素悬浮液预冻2h，真空冷冻干燥48h，得到玉米芯纳米纤维素。

本发明通过高压脉冲电场技术制备纳米纤维素，得到长度为140-800nm，直径为20-80nm，长径比≥7的白色纳米纤维素粉末。

本发明所述的“恒重”是指前后两次称重的差值不大于0.2mg/g。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

针对玉米芯结构紧密，纳米纤维素提取难度大的特点，采用流动式高压脉冲电场装置，加速分子运动，对物料产生巨大的撞击作用，电荷分离引起其重新定位或变形并且导致糖苷键断裂，从而达到提取制备纳米纤维素的目的。本发明可以推广应用到实际生产，所得产品可以应用于食品、医药、造纸和化妆品等行业。利用该方法从玉米芯中制备纳米纤维素，将解决玉米加工副产物的综合利用问题，并大幅提升我国玉米深加工业的竞争力，同时延长玉米产品产业链，提高现代玉米深加工规模化生产技术水平。

具体实施方式

实施例1：

一种玉米芯纳米纤维素的制备方法，步骤如下：

1)、预处理：玉米芯原料用清水清洗，烘干至恒重，过100目筛子；

2)、有机溶剂脱脂：采用正己烷进行索氏抽提8h，旋转蒸发回收有机溶剂，溶质干燥至恒重得到物料。