纤维素纤维

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纤维素纤维范文第1篇

关键词：纤维素根焊；未熔缺陷；控制

一、前言

焊接中纤维素根焊是一种较为常用的焊接方法。相比其它种类的焊接方法，纤维素根焊显得更加的高效而且能够方便使用。纤维素根焊是利用电弧电压输出，使纤维素焊条以颗粒状方式喷射并且由此而对钢管济宁焊接的技术。相比于传统低氢焊条的使用，纤维素焊接方式的电流需求更加稳定，焊接的质量更高。在进行纤维素焊接前，要进行接头坡口的准备、预热、以及焊接工艺参数的设定，在进行纤维素根焊的过程中，需要就焊条的角度、焊接电流以及焊接的熔孔等参数进行合理的设置，这样才能够得到比较良好的焊接效果。但是因为大口径的焊管的焊接空间受限、温度的梯度变化大等特点，所以在焊接的过程中会产生未熔合、未焊透以及咬边等焊接缺陷，纤维素根焊是常用的返修焊接，在返修焊接中，要对纤维素根焊的焊接质量进行有效的控制。

二、纤维素根焊未熔缺陷控制

纤维素根焊工艺参数设定不准确，会造成内咬、未焊透以及未熔等焊接缺陷。因为在焊管的管道返修焊接中，只允许焊接一次，所以必须要对纤维素焊接的质量进行良好的控制。纤维素焊接的未熔焊接缺陷可以通过观察来发现，在根焊的过程中，能够对这种缺陷进行有效的控制。

（一）产生纤维素根焊未熔缺陷的因素

1.焊接参数选择不当

（1）预热温度不够。在纤维素根焊中，必须对焊管进行预热，如果因为约人的温度达不到要求，则在焊接的过程中会导致焊管与焊接的温差大。这样焊接线在坡口的停留时间不够，焊条没有完全融合，从而导致未熔缺陷。（2）电弧电压过大。在纤维素焊接的过程中，电弧电压的大小会对焊接的效果产生明显的影响。如果电弧电压过大，会导致焊条的弧线太长，从而产生熔合不完全的情况发生。（3）电弧推力过大。纤维素焊条是有多种物质组成的，在纤维素焊接的过程中，要保持电弧电压稳定，这样电弧推力才能够满足焊接的要求。但是在焊接的过程中，如果操作不当导致电弧的推力过大，则会使焊条以不完全熔合的状态滴在焊管的表面，导致未熔缺陷的产生。（4）焊接的速度过快。在纤维素焊接的过程中，因为焊条熔化的速度较快，所以焊接速度一定要保持较快的速度。这种较快的速度是纤维素焊接广泛使用的原因洗衣，但是如果焊接的速度与纤维素熔化的速度不相匹配，则会导致焊接缺陷。未熔焊接缺陷是由于焊接的速度超过纤维素熔化的速度而产生的缺陷。

2.焊工操作技能

在纤维素焊接的过程中，焊工的操作技能水平会对焊接质量产生明显的影响。在焊接的过程中，焊工缺乏经验造成导致焊条不垂直、熔渣的情况使焊工不能准确判断焊接的效果、坡口处理不当以及电压等参数的调节不当，都会造成未熔焊接缺陷[3]。

（二）纤维素根焊未熔缺陷的处理

因为纤维素焊缝未熔缺陷，会导致焊缝形成尖角效应，从而会形成该焊缝区域的应力集中。在根焊为熔合的区域，由于歪理作用会产生应力腐蚀的现象，从而导致管道发生泄漏的问题。因此在焊接的过程中必须对根焊未熔合的问题进行处理。

1.坡口处理

在进行根焊操作前，必须对根焊的坡口进行有效的处理，防止皮口的毛刺等不平滑的现象导致根焊缺憾。坡口的磨口要进行处理以保证平滑，而且坡口的角度等参数要与根焊的要求相互匹配。

2.焊接工艺

在根焊的操作过程中，要保证以下的操作步骤到位，（1）预热；（2）电弧推力；（3）焊接电压；（4）熔合判断。在进行根焊操作的过程中，需要设定良好的操作参数，以保证根焊操作的焊缝符合要求。同时在操作的过程中，需要对焊工的工艺水平进行培训以及有效检测，从而保证焊工根焊操作正确，防止违规操作产生的未熔缺陷。在焊工的操作中，包保持合理的焊接速率、焊条的角度放置、焊接的手法等操作细节一定要符合操作规范，从而防止根焊未熔缺陷的产生。

三、实例分析

在某工程焊接的过程中，产生了约有30%的根焊缺陷。在对焊接效果进行评价的过程中，外观以及RT检测均无缺陷，但是在进行刻槽锤断的时候，发现根焊出现开裂。焊缝中心的裂口处，断面没有明显的缺陷，但是断裂面的一侧发生了氧化反应而变黑，这是由于在根焊施工的过程中形成的根焊未熔的缺陷，相对来说较难判断，但是因为未熔缺陷，导致了该区域应力集中、断裂面易氧化。根部未熔缺陷在根焊缺陷中存在率较高，因此在根焊的过程中要采用合适的根焊方法对根焊未熔缺陷进行控制。

（一）焊前准备

在进行根焊的过程中，需要选择合适的根焊焊条进行焊接施工。采用直径较小的焊条，产生的焊滴较为均匀，而且能够有效的避免由于焊滴不能填满根部造成的未熔缺陷。而且需要采用有效的方法对焊条进行保存管理，施工前保温2 小时。在进行焊接施工的过程前，需要对自然情况进行了解，最好选择空气湿度与风速均满足焊接的要求；而且选择在9：00到15：00这段时间内进行施工，焊缝不会受到日光的影响而产生拉伸，避免由于焊缝本身造成的根部未熔缺陷。焊接前需要进行有效的预热，在进行焊接的区域内120mm处进行预热，防止因为温度不均匀而产生的根焊未熔缺陷。当外界的温度比较低的时候，需要持续进行加热。焊接前需要对坡口进行有效的处理，保证坡口的平滑减小，使坡口根部的尖细宽度与焊条的直径相匹配，从而保证根焊的质量，防止坡口不均匀、间隙过大而产生的未熔缺陷。

（二）焊接工艺

根焊焊接的过程中，要保持焊接的操作准确，焊条与焊接相互垂直，而且根焊的焊道在焊缝的中心位置，防止因为咬边与焊滴不适应而产生未熔缺陷，而且在焊接的过程中要保持熔池，根据熔池来对焊接的工艺参数以及焊接的操作进行调整。根焊完成后需要对焊缝进行及时的检测，保证焊接的质量，对焊接的缺陷进行及时的处理。而且在清根打磨的过程中，需要采用厚度较大的砂轮片，防止在下一阶段的焊接中出现未熔焊接缺陷。在纤素根焊的过程中，采用反复断弧焊能够对根焊的焊接进行填充。在焊接完成后，需要对焊层进行保温措施，以防止焊接的残余应力的影响。

（三）未熔缺陷控制效果

通过良好的纤维素根焊未熔缺陷的控制，大大减小了该工程段的缺陷率。而且采用纤维素根焊对已有的缺陷进行返修处理，能够达到94%的返修成功率，为以后的根焊的未熔缺陷控制打下了良好的基础。

四、结论

纤维素根焊在焊管的焊接中具有丰富的用途，利用纤维素根焊的未熔缺陷控制工艺，可以有效的减小未熔缺憾，保证根焊的质量以及效率。

参考文献：

纤维素纤维范文第2篇

关键词：静电纺丝；乙基纤维素；酮洛芬；纳米纤维膜；药物缓释

中图分类号：TS102.6；TQ340.64 文献标志码：A

Preparation of Ethyl Cellulose-based Drug-loaded Nanofibers Using Electrospinning

Abstract： The ethyl cellulose nanofibers loaded with ketoprofen were prepared by using the technology of electrospinning. Fouruer transformation infrared spectroscopy（FTIR）， scanning electron microscopy（SEM）and X-ray diffraction（XRD）were used for characterizing the ethyl cellulose nanofibers before and after being loaded with ketoprofen. The results of SEM indicated that the prepared nanofibers using hexafluoroisopropanol as solvent has smooth surface and uniform morphology. The diameters of the nanofibers are between 500～600 nm. The results of FTIR indicated that ketoprofen was successfully loaded on the nanofibers. X-ray diffraction showed that the ketoprofen in the nanofibers changed from crystalline structure to amorphous state. The research of drug releasing indicated that the releasing rate of ketoprofen reached 50% in about 7 days， and the nanofibers can be used as a model for sustained release of drug.

Key words： electrospinning； ethyl cellulose； ketoprofen； nanofiber membrane； sustained release of drug

现阶段，静电纺丝技术已被广泛应用于纳米传感器、过滤材料、组织工程、药物缓释等领域。静电纺纳米纤维膜具有超高的比表面积，可促进细胞的粘附和物质的运输，而且可以模拟细胞外基质，利于细胞的生长。

乙基纤维素（EC）是一种不溶于水的纤维素衍生物，被广泛应用于药物制剂中的片剂粘合材料、薄膜包衣材料、骨架缓释片、缓释微丸及缓释微胶囊等中。乙基纤维素溶于无水乙醇等溶剂后有较大的粘度，在纺丝过程中性质稳定，成纤性能好，在伤口敷料和组织工程方面具有许多潜在应用。本试验中利用乙基纤维素的高可纺性制备纳米纤维膜，作为药物载体材料，达到药物缓释的效果。

酮洛芬（KET）是具有苯丙酸结构的非甾体类抗炎药物，在临床上广泛用于治疗各种类风湿关节炎、强直性脊柱炎、牙痛、术后疼痛等。但长期服用酮洛芬对肠胃刺激较大，会引起溃疡、出血等不良反应。因此，将其与静电纺丝法结合，利用纳米纤维膜的缓释，可减少药物毒副作用。

1 试验部分

1.1 试剂与仪器

1.1.1 试剂

乙基纤维素，阿拉丁试剂生产；酮洛芬（MW=254.29，98%），北京百灵威科技有限公司生产；六氟异丙醇（MW=168.04，99.5%），阿拉丁试剂生产；无水乙醇（MW=46.08，≥99.7%），江苏省常熟市杨园化工有限公司生产。试验中所用的水均为蒸馏水。

1.1.2 仪器

扫描电子显微镜（SEM）；紫外可见分光光度计（UV）；傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）；X射线衍射仪（XRD）；磁力搅拌器；真空干燥箱；气浴恒温振荡器；静电纺丝机。

1.2 静电纺丝液的制备

取 1 g 乙基纤维素加入 5 mL六氟异丙醇（或者无水乙醇）中，在室温条件下用磁力搅拌器搅拌48 h以上，配成质量分数为20%的均匀溶液。然后在上述纺丝液中加入质量分数10%（相对于乙基纤维素来说）的酮洛芬，再在室温条件下用磁力搅拌器搅拌48 h以上，制成含有酮洛芬药物的均匀纺丝液。

1.3 静电纺丝法制备乙基纤维素载药纤维

将上述纺丝液小心装入 5 mL的注射器中，注射针头连接高压发生器的正极，铝箔接收装置连接负极，用于接收静电纺纳米纤维膜。针头到铝箔接收屏之间的距离为 15 cm，溶液在喷丝口处的流速为 0.3 mL/h，所施加的电压为13 kV，室温下操作。在高压电场作用下，纺丝液喷射最终形成纤维沉积在接收屏上，形成纤维膜，纺丝时间大约为 8 h。将纤维膜置于真空干燥箱中干燥过夜，以除去残留的溶剂。

1.4 载药纳米纤维表征

取载药前后的纳米纤维膜至于扫描电镜下观察其形貌，同时利用傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪进行红外光谱测试和结晶度分析。

1.5 载药纤维体外释药研究

将 4 份重量均为100 mg的乙基纤维素纤维分别浸入20 mL的pH值为 7 的PBS缓冲液中，置于恒温摇床中，参数设置为：温度37 ℃，速度100次/min，每隔一定时间取出 1 mL释放介质，同时补入相同体积的PBS缓冲液，采用紫外可见分光光度计测定释放介质在254 nm下的吸光度，并且利用药物标准曲线计算药物累计释放量。

2 结果与讨论

2.1 纳米纤维膜的扫描电镜及直径分析

图 1 为使用不同溶剂的情况下纳米纤维膜的扫描电镜照片。从图 1 中可以看出，用无水乙醇做溶剂纺出的纳米纤维膜，纤维直径粗细不匀较大，并且偶尔有串珠和粘连现象；而用六氟异丙醇作为溶剂的静电纺纳米纤维膜的纤维粗细均匀，没有粘连现象，说明采用六氟异丙醇作为溶剂的乙基纤维素膜具有更好的可纺性。同时，对比载酮洛芬前后的纳米纤维膜的形态可以看出，载药之后的纳米纤维的形态较好，纤维直径相对较小，粘连较少，说明药物酮洛芬的加入可以改善乙基纤维素的可纺性。

图 2 用Image J统计了溶剂为六氟异丙醇的两种纳米纤维的直径分布情况。可以发现，乙基纤维素纳米纤维平均直径为549.15 nm，呈现正态分布，其中直径在500 ～ 600 nm区间的占比较大，标准差为76.11 nm；乙基纤维素/酮洛芬纳米纤维的平均直径为530.62 nm，呈现正态分布，其中直径在500 ～ 550 nm区间的占比较大，标准差为73.31 nm，这与乙基纤维素纳米纤维的平均直径相比大约减少了20 nm，与前面所做的扫描电镜分析结果一致。说明了酮洛芬已成功负载在乙基纤维素纳米纤维上且粗细较均匀。

2.2 纳米纤维膜的红外光谱分析

图 3 为乙基纤维素纳米膜、乙基纤维素/酮洛芬纳米纤维膜以及酮洛芬纳米纤维的FTIR图谱。3 474.19 cm-1处为乙基纤维素的羟基峰，1 107.44 cm-1处的峰是由乙基纤维素分子内醚键的伸缩振动产生的。在乙基纤维素纳米膜、乙基纤维素/酮洛芬纳米纤维膜的红外图谱中都可以看到这两个特征峰的存在。在酮洛芬的红外光谱图中，1 695.63cm-1和1 655.13 cm-1处为酮洛芬上的碳氧双键的伸缩振动峰，在乙基纤维素/酮洛芬纳米纤维膜上出现相同的特征峰，表明酮洛芬成功负载于乙基纤维素纳米纤维膜上。

2.3 XRD分析

测得的X-衍射图谱如图 4 所示，从图 4 可见乙基纤维素纤维在2θ为44.3°处有一个高的衍射峰，在15.9°处有一个较低的衍射峰，而酮洛芬在载入纳米纤维前，在2θ为15°、18.3°、22.8°等处均有衍射峰值，而在载入纳米膜之后特征峰消失，说明酮洛芬在纳米纤维中呈无定形状态。

2.4 体外药物缓释性能

图 5 为乙基纤维素/酮洛芬纳米纤维膜中酮洛芬药物的体外累积释放率曲线图。由图 5 可知，酮洛芬的释放速率相对较慢，总的药物释放量较小，7 天左右达到一个最大释放量，为50%左右。这是因为乙基纤维素是一种疏水材料，在缓冲液中的溶解度很小，所以负载在纳米纤维膜中的药物很难被快速释放出来，但这也正好达到了药物缓慢释放的效果，延长了用药时间。因此，本文所述的乙基纤维素纳米纤维膜可以用作缓慢释药的载体模型，用于不同疾病的治疗。

3 结论

本文以乙基纤维素为原料，酮洛芬为药物模型，利用静电纺丝计算制备了乙基纤维素/酮洛芬纳米纤维膜，利用SEM和FTIR验证了纳米纤维膜中药物酮洛芬的存在，说明乙基纤维素载药纤维制备成功。XRD表征了结晶度变化情况，同时，还对其药物体外缓释性能进行了考察。试验结果表明：采用静电纺丝制备的乙基纤维素/酮洛芬纳米纤维膜，表面光滑无粘连，直径在500 ～ 600 nm之间，药物在其中由结晶状态变成了无定形状态。释药研究结果表明在 7 天左右的释药率达到50%左右，可以用作药物缓释材料模型。

参考文献

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[3] Fengxuan Han， Xiaoling Jia ， Dongdong Dai， et al. Performance of a multilayered small-diameter vascular scaffold dual-loaded with VEGF and PDGF [ J]. Biomaterials， 2013， 34 （13）；7302-7313.

[4] W Zhao， J Li，K Jin，et al. Fabrication of functional PLGAbased electrospun scaffolds and their applications in biomedical engineering[J]. Materials Science & Engineering C， 2015，59：1181-1194.

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[7] 巫寒冰，孙b，丁兆强，等. 新型PVA/PEI/MWCNTs纳米纤维制备及其释药研究[J]. 化工新型材料，2015，34（4）：115-121.

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[10] Desai SN，Santhosh MCB.A randomized，double blind comparison of pethidine and Ketoprofen as adjuvants for lignocaine in intravenous regionalanaesthesia[J].Brazilian Journal of Anesthesiology： English Edition，2014，64 （ 4 ）：221-226.

纤维素纤维范文第3篇

本文作者结合实际工作经验，论述再生纤维素纤维与棉混纺产品采用甲酸/氯化锌法进行定量分析时的主要影响因素，并总结出一套严谨的操作步骤，可提高检测的准确性。

关键字：再生纤维素纤维;棉;定量;甲酸/氯化锌;影响因素

目前对于再生纤维素纤维与棉混纺产品的定量分析方法，国内主要依据GB/T 2910.6―2009《纺织品 定量化学分析 第6部分：粘胶纤维、某些铜氨纤维、莫代尔纤维或莱赛尔纤维与棉的混合物（甲酸/氯化锌法）》进行测试[1]。该方法中所采用的处理温度有两种选择，一种为40℃处理2h，一种为70℃处理20min。由于有些高湿模量纤维在40℃下溶解不充分，且耗时长，因此日常检验中以选择70℃处理居多。因在70℃温度下，溶剂对棉的影响较大，其修正系数为1.03，因此如在试验过程中影响因素控制不好其结果就会出现较大偏差。

本文笔者结合多年的纤维含量的工作经验，现将70℃温度下，甲酸/氯化锌法对再生纤维素纤维与棉混纺产品定量分析影响因素归纳如下。

1 样品的预处理

在GB/T2910.6―2009标准的甲酸/氯化锌法中明确规定，当混合物中的粘胶纤维、铜氨纤维、莱赛尔纤维或莫代尔纤维中存在活性染料，致使这些纤维不能完全溶解时，不适用本标准。对于深色织物，一般要进行剥色处理才能获得更准确的混纺比例。如刘艳[2]探讨了利用联二亚硫酸钠对混纺产品进行剥色，取得较好的结果。

2 样品制备

在GB/T 2910.1―2009中给出了样品的制备方法[3]。但在实际工作中，有些样品不必完全按照标准要求制备，经验证明对于较薄的普通织物为了节约检测时间，可将试样剪成细条状，样品较易被充分浸湿，即可得到准确的定量结果。但对于密度较大且较为厚重的织物必须严格按标准要求拆成纱线后进行样品处理。

3 溶液的配制

标准中溶液的配制方法为20g无水氯化锌（质量分数>98%）和68g无水甲酸加水至100g。但通过与部分生产厂家自检实验室的接触发现，有些试验人员常常以20g无水氯化锌和68mL无水甲酸，用水定容至100mL，忽略标准中的配制方案是以质量计算的，而非体积。由于纤维素纤维在不同浓度的氯化锌[4]和甲酸溶液中的溶解度不同，按上述体积配制方案将降低氯化锌浓度导致再生纤维素不能彻底溶解。由于甲酸对人体有危害， 很多实验室并不具备可在通风橱中称量的条件，因此为了便于操作，将甲酸用量以体积计算较为方便。笔者日常试验采用的配方为：称取20g无水氯化锌（天津市科密欧化学试剂有限公司，分析纯），加入60mL98%甲酸（国药集团化学试剂有限公司），再加入10mL的水即配制成100g甲酸/氯化锌溶液。如试样中有铜氨纤维、莫代尔纤维或莱赛尔纤维存在时，则应预先试验是否溶于试剂。

4 温度

温度的控制在甲酸/氯化锌法对棉和再生纤维素纤维进行定量过程中十分重要。在样品溶解过程中温度过高过低都会对定量结果产生影响，如果温度过高会加大溶液对棉的损伤，导致棉定量偏低;温度过低常常出现再生纤维素纤维溶解不充分，棉定量偏高。另外，在样品溶解后剩余残留物的冲洗过程中也要做好温度控制，如在冲洗过程中温度降低，已溶解的组分会重新形成糊状物，造成冲洗困难。经过大量的实践检验，笔者认为下述方法可较好的控制冲洗温度，取得较为满意的定量结果。

（1）在试验开始前首先将甲酸/氯化锌溶液预热到70℃，并预热好充足试验中冲洗所用的热水。

（2）将抽滤装置至于水浴锅旁边，这样保证残留物转移到坩埚的速度较快。用70℃甲酸/氯化锌溶液将残留物转移到坩埚中，用同温度的甲酸/氯化锌溶液进行冲洗时不要将坩埚中的溶液抽滤完全，使坩埚保持较高的温度。

（3）立即用70℃的水冲洗坩埚中残留物。如果在此过程中发现坩埚中的溶液很难抽滤，则表明坩埚中残留物已因温度较低而聚结。此时停止试验，重复步骤（2）即可解决此类问题。

在整个冲洗过程中，在用稀氨水中和前，保持溶液冲洗温度极为重要。冲洗完成后，可见废液瓶中有白色絮状物，则表明试样中的再生纤维素纤维已被顺利溶解。

5 处理时间

GB/T 2910.6―2009甲酸/氯化锌法70℃下处理20min，溶液对棉的修正系数为1.03。选用棉贴衬作为试样，延长溶液对棉的处理时间至30min，计算其修正系数。

表1 甲酸/氯化锌法70℃下处理30min棉的修正系数

由表1可见，延长溶液处理时间，棉的修正系数为1.04～1.05之间，大于1.03。因此严格控制溶液的处理时间对保证结果的准确性十分重要。

在实际检测中为了消除时间对检测结果的影响，平行样间加入处理溶液时需间隔一段时间，间隔时间的长短取决于工作者在试验过程中的冲洗所用时间。

6 结论

总之，GB/T 2910.6―2009（甲酸/氯化锌法）在70℃的下进行定量分析，样品处理和制备、溶液的配制以及试验过程中的温度与时间都会对试验结果产生影响，且随着处理温度的提高和时间的延长，溶液对棉的修正系数越大。以上为笔者在工作中的实践总结，为准确地进行再生纤维素纤维与棉混纺产品定量分析提供参考。

参考文献：

[1] GB/T 2910.6―2009 纺织品 定量化学分析 第6部分： 粘胶纤维、某些铜氨纤维、莫代尔纤维或莱赛尔纤维与棉的混合物（甲酸氯化锌法）[S].

[2] 刘艳.棉再生纤维素纤维混纺产品定量分析方法研究[J].中国纤检，2010，12（下）：55-57.

[3] GB/T 2910.1―2009 纺织品 定量化学分析 试验通则[S].

纤维素纤维范文第4篇

纤维素酶是一组复合酶系,通过多种酶的协同作用水解降解纤维素,纤维素酶主要来源于可产纤维素酶的细菌和真菌。其中,由于丝状真菌纤维素酶产量高于细菌和酵母菌等真菌,被广泛应用于纤维素酶产业化生产。作为丝状真菌中的一员,黑曲霉菌高产纤维素酶,且安全、无毒素,在产纤维素酶微生物研究领域,黑曲霉菌是开发、利用最为广泛的真菌之一。近年来,在高产纤维素酶微生物,发酵产酶工艺,应用领域等方面国内外均开展了相关研究,且取得了一定的进展。

1 纤维素酶的组成与催化机制

纤维素酶是由三种不同酶组成的复合酶系,主要包括内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶或纤维二塘水解酶、β - 葡萄糖苷酶。三种酶通过协同作用将纤维素降解为寡糖和纤维二塘,并最终水解为葡萄糖。内切葡聚糖酶主要作用于纤维素分子的非结晶区,随机水解β - 1,4 糖苷键并产生大量带有非还原末端的小分子纤维,此外,也能水解纤维素的某些基团取代产物,如羧甲基纤维素和羟乙基纤维素等。外切葡聚糖酶主要作用于微晶纤维素分子的还原端和非还原端,水解β - 1,4 糖苷键,从而裂解下二糖分子。β - 葡萄糖苷酶可将纤维二糖和其他可溶性寡糖水解为葡萄糖。

2 产纤维素酶微生物

产纤维素酶的微生物主要包括细菌、真菌和放线菌。放线菌和细菌纤维素酶产量相对较低,放线菌生长缓慢,相关研究较少,细菌纤维素酶多为内切葡聚糖酶,对结晶纤维素无活性,且分离难度较大,影响其产业化开发。高产纤维素酶的真菌主要包括曲霉菌属、木霉菌属、青霉菌属、镰孢菌属和枝顶孢雄属等。其中,丝状真菌是纤维素酶产业化开发与利用的首选微生物。曲霉菌属是丝状真菌中着名的高产纤维素酶菌属之一,而作为曲霉菌属中的一员,黑曲霉菌除高产纤维素酶外,还能合成木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶、α - 半乳糖苷酶、β - 葡聚糖酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、甘露聚糖酶、植酸酶、蛋白酶等酶,可促进生物质的高效降解,且安全、无毒素,其研究与产业化开发也较为广泛。

3 黑曲霉菌产酶工艺与影响因素

由于黑曲霉菌需在低含水量固态发酵底物中生长、传代,其生产纤维素酶工艺通常采用固体发酵法。固体发酵法的最大优点是可以利用木质纤维素废弃物作为发酵底物,且固体发酵法提供的生长环境与黑曲霉菌的天然生长环境相似,更有利于其生长、传代。此外,固体发酵法还具备成本低,工艺简单,酶产物回收率高,能源需求低,污水排放少等优点。主要缺点是发酵过程中温度、pH、营养成分含量等工艺条件的控制与监测较为复杂与困难。另外,国外也有学者改良了黑曲霉菌发酵产酶工艺,Cunha 等选用黑曲霉菌为生产菌,甘蔗废弃物为发酵底物,应用固液连续发酵法生产纤维素酶,研究结果表明,应用固液连续发酵法获得内切葡聚糖酶和木聚糖酶产量高于传统的固体发酵法。

黑曲霉菌纤维素酶产量受到多种因素影响,主要包括发酵培养工艺,产酶诱导因子,菌株产酶效率,发酵设备生产效率等均可影响黑曲霉菌的生长状态,从而影响其酶合成量。其中,发酵培养条件( 如pH、温度、培养基氮源、碳源、阳离子等) 可通过优化实验改良。在固体发酵底物中添加不同种类的纤维素和木质素,乳糖等诱导因子,可在一定程度上诱导黑曲霉菌提高纤维素酶产量。

4 产纤维素酶黑曲霉菌应用研究

黑曲霉菌高产纤维素酶,在乙醇等生物燃料开发领域具有一定应用前景。此外,在食品加工,木质纤维素废弃物降解,动物饲料添加剂等领域也取得了相关研究进展。

4. 1 生物燃料

2010 年我国可收集秸秆资源量约为7 亿t,加上工业和林业纤维废弃物,每年木质纤维素资源总量将超过20 亿t。产纤维素黑曲霉菌可将农作物的秸秆、工业和林业纤维废弃物等木质纤维素原料水解为葡萄糖,用于生产乙醇、有机酸和其他化学制品,从而缓解人们对矿物燃料的依赖。Bjorn 等将甘蔗渣和云杉木水解液作为发酵底物,研究了重组黑曲霉菌D15 菌株的产酶特性,结果表明,重组黑曲霉菌D15 不仅可降解木质纤维素,还可降解和转化其衍生物,如乙酸、呋喃醛、紫锥菊多酚等,有利于酵母菌乙醇发酵,从而促进以木质纤维素生物质为原料第二代生物乙醇工厂的发展。

4. 2 食品加工

在保健食品、果汁和蔬菜汁加工和茶叶加工等领域,国内外学者报道了相关研究。Dhillon 等选用苹果酱、稻壳、藜芦醇、硫酸铜、乳糖等原料配制固体发酵培养基,研究了黑曲霉菌NRRL - 567 纤维素酶粗提液中非特异性壳多糖酶和壳聚糖酶的活性,壳多糖酶和壳聚糖酶活性分别达到了70. 28 U/g 和64. 20 U/g,且保存1 个月后酶活性仍达到92% ~94%。高壳多糖酶和壳聚糖酶活性的黑曲霉菌纤维素酶提取液,可用于生产低分子量壳多糖和壳聚糖低聚体。在保健食品生产方面具有重要的用途。Ajay等从黑曲霉菌DFR - 5 酶液中提纯木聚糖酶,并研究了木聚糖酶与果胶酶和纤维素酶混合物对菠萝汁产量和澄清度的影响。与对照组相比,木聚糖酶试验组菠萝汁的生产率和澄清度分别达到了71. 3% 和64. 7%,均高于对照组( 61. 8% 和57. 8%) 。结果表明,黑曲霉菌木聚糖酶提取液可用于提高果汁澄清度,在果汁和蔬菜汁加工领域具有一定的应用前景。另外,在茶叶加工领域,黑曲霉菌是普洱茶发酵过程中的优势菌,通过合成多种酶类,促进酚类物质、纤维素、果胶、蛋白质等物质的分解,可一定程度上改善茶叶感官特性,缩短加工时间,提高茶叶品质。

4. 3 木质纤维素废弃物降解

纤维素类城市固体废弃物作为一类可再生生物质,其资源量巨大,可用于生产纤维素酶,Gautam等选用城市固体废弃物作为碳源,研究了黑曲霉菌和木霉菌纤维素酶活,固体废弃物、蛋白胨、酵母提取液为最理想的碳源和氮源,黑曲霉菌和木霉菌培养物中酶的总量比其他真菌高40% ~ 60%。结果表明,纤维素类城市固体废弃物作为一种碳源,可由黑曲霉菌和木霉菌降解、利用。此外,黑曲霉菌还可降解农作物秸秆、甘蔗渣、椰壳废弃物等纤维素废弃物资源,合成纤维素酶,变废为宝,从而减少资源浪费,降低环境污染。

4. 4 动物饲料添加剂

由于黑曲霉菌安全,无毒素,且高产纤维素酶,在动物饲料添加剂研究与应用领域,已引起国内外学者的关注。Chandra 等分别以牛落花生饲草、麦麸、米糠、锯屑等木质纤维素作为固体发酵底物,研究了黑曲霉菌滤纸酶活、羧甲基纤维素酶活和葡萄糖苷酶酶活,比较了各种底物发酵前后蛋白含量。其中,黑曲霉菌发酵落花生饲草和麦麸底物后滤纸酶活、羧甲基纤维素酶活、β - 葡萄糖苷酶酶均显着高于其他实验组。此外,发酵后的牛落花生饲草蛋白含量有所提高。结果表明,黑曲霉菌可发酵牛落花生饲草、麦麸等木质纤维素合成纤维素酶,且提高了牛落花生饲草营养价值。张福元等研究了黑曲霉发酵玉米秸秆产纤维素酶及降解基质的营养条件,优化营养条件后可使黑曲霉菌株产CMCase、FPase 酶活性达到最高。此外,经黑曲霉菌发酵后,玉米秸秆粗蛋白含量提高了1. 2 倍,粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量分别下降了34%、19%、23%。结果表明,黑曲霉菌可发酵玉米秸秆合成纤维素酶,且提高了玉米秸秆营养价值,为玉米秸秆青贮、黄贮发酵饲料的产业化开

发和应用提供了科学依据。 5 小结

纤维素纤维范文第5篇

纤维素复合材料有很多种，按照组成成分区分，可分为纤维素/合成高分子复合材料、纤维素/导电聚合物复合材料等；按照功能区分，可分为力学材料、光学材料、电学材料。现简要介绍有特点的功能性纤维素复合材料。

1.1具有光电活性的纤维素复合材料通过相关学者的研究发现，如果将氢氧化钠/尿素水溶液作为溶剂制备纤维素或染料复合膜，那么，这种材料会显示出较强的发光性能或荧光性能。其中，复合膜还有较强的透明性，透光率能够达到90%.试验发现，复合膜的力学性能很高，拉伸强度能够达到138MPa。如果将天然纤维素浸泡在发光溶剂中进行离心干燥，经过一段时间后，能够得到光致发光纸。这种材料不仅展现了发光剂的吸附能力，还提供了复合纸的发光性能。因此，这些纤维素发光材料可以用于发光二极管和包装等领域。

1.2纤维素/碳纳米管复合材料从纤维素先进功能材料的研究、分析中发现，碳纳米管具有非常优秀的力学性能和电性能，受到人们的高度重视，并被广泛应用于电子器件中。随着科技的不断发展，这种材料在生物传感和复合材料中占有重要位置。

2化学法制备纤维素功能材料

因为天然纤维素很难溶解，所以，不适用于工业生产中。它作为一种天然高分子，在性能上也有一定的不足，例如，这种纤维素耐化学腐蚀性很差、强度较低、稳定性不高。所以，相关人员可以通过化学方法改善天然纤维素的缺陷，强化其溶解性和强度，并赋予它新的性能，不断拓展纤维素的应用领域。因为纤维素分子链上有很多羟基，所以，可以利用这种方法制备出各种各样的纤维素衍生物。近几年，纤维素衍生物材料被广泛应用于日用化工、涂料和食品等领域。其中，纤维素的制备方法主要有均相法和非均相法。因为纤维素很难溶解，所以，在工业生产中，都是利用非均相法制备纤维素衍生物。但是，在这个过程中，纤维素衍生物存在结构不统一和不可控的缺点，同时，还会产生大量的副产物，所以，纤维素衍生物的种类较少。相关人员尝试利用纤维素在不同溶液中的反应生产纤维素衍生物。

2.1纤维素酯纤维素酯是纤维素与强酸或羧酸衍生物，通过酯化反应得到的一种纤维素衍生物。这种衍生物的种类较多，并有较高的附加值，能够在生物、材料、食品中广泛应用。利用这种方式，相关人员可以合成一些具有新功能性的纤维素酯。相关人员通过酯化反应将卟啉分子连接在纤维素上，得到了光电转换材料，卟啉分子还给予了纤维素材料全新的抗菌性能。所以，通过酯化反应，能够在乙基纤维素上连接三苯基胺，然后得到溶致变色的纤维素衍生物，并显现出蓝-绿荧光。这种衍生物在溶液中的量子效率为65%，所以，它还被应用在光电器件领域。

2.2纤维素醚从传统意义上讲，纤维素醚类的种类很多，并有很多性能。这种物质被广泛应用于石油开采中，还有食品、纺织和日用化学品等方面，所以，相关人员可以引进新的基因功能，以得到新型的功能性纤维素醚。一些学者合成了纤维素咔唑醚，它能够用于存储信息，并在OLED的空穴中传输材料；还有一些学者利用醚化反应，在纤维素上连接联苯液晶分子，从而得到对紫外光吸收能力较强的纤维素材料。近年来，相关人员发现了一些新型、高效的纤维素溶剂，为纤维素的再生产提供了新介质。在纤维素溶液中进行衍生化反应，能够得到结构统一、可调控的功能性纤维素衍生物，例如纤维素酯、纤维素醚等。这些分子或衍生物的反应快速、高效、容易分离，为相关行业的研究奠定了良好的基础。

3结束语