[发明专利]采用竹笋下脚料制备纤维素/海藻酸钠复合气凝胶的方法、产品及应用

说明书

本发明公开了一种采用竹笋下脚料制备纤维素/海藻酸钠复合气凝胶的方法、产品和应用，方法：(1)将竹笋下脚料进行处理得到竹笋粉；(2)去除竹笋粉中的水溶性成分；(3)脱除木质素；(4)脱除半纤维素，得竹笋纤维素；(5)将竹笋纤维素、海藻酸钠和生物活性化合物加入到去离子水中，充分混合、搅拌并分散均匀；(6)将碳酸钙加入到步骤(5)所得混合液中充分搅拌分散均匀，利用葡萄糖酸内酯调节混合液的pH至中性，在室温下静置得凝胶；(7)预冻步骤(6)所得凝胶，在真空冷冻干燥机中冷冻干燥，即得所述的纤维素/海藻酸钠复合气凝胶。本发明的方法工艺路线简单易行，制备时间短，易于工业化操作，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及生物质气凝胶材料技术领域，尤其涉及一种采用竹笋下脚料制备纤维素/海藻酸钠复合气凝胶的方法、产品及应用。

背景技术

中国是竹资源最丰富的国家，被誉为“竹子王国”。竹笋是竹鞭或杆基上的芽萌发分化而成的膨大的芽和幼嫩的茎，近年来，随着笋用林和笋竹两用林丰产栽培技术的推广应用，我国鲜笋产量发展迅猛。竹笋含有丰富的纤维素，以及高蛋白、低脂肪、低淀粉的营养特点，不仅是一种高营养价值的食材，更是丰富的农林纤维素来源。

竹笋加工制品只占整个笋体的较少部分，其粗糙纤维成分在加工过程中被弃去，且在竹笋加工过程中会产生大量下脚料，随意丢弃会造成资源浪费和环境污染，并对人们的生产、生活和健康产生不利影响。

纤维素作为竹笋加工废弃物最主要的成分，是地球上最廉价的可再生资源，但是目前的研究和应用还远远没有体现出其潜在的应用价值。笋竹产品中生物质资源(尤其是纤维素)高值转化能力不足已经成为制约竹产业升级发展和生态文明建设的瓶颈问题。

气凝胶被称为“地球上最轻的固体”，通常是指以纳米级颗粒聚集而成的纳米级多孔结构，并以气态介质填充纳米孔洞的三维多孔低密度固体材料，具有超低密度(0.001～0.5g/cm³)、高孔隙率(80％～99.8％)、大比表面积(100～1600m²/g)、丰富的三维多孔结构(孔径1～100nm)、低介电常数(1.1～2.5)、低热导率(13～25mW/(m·K))等优点。

纤维素气凝胶材料是独立于无机气凝胶材料和有机聚合物气凝胶材料之外的第三代气凝胶材料，纤维素气凝胶不仅具有传统气凝胶的优良性能，还具有生物相容性、生物降解性等特性，绿色环保、成本低廉，被认为是最具可持续性的气凝胶材料。

公开号为CN111849019A的中国专利文献公开了一种纤维素复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：(1)制备纤维素溶液；(2)在纤维素溶液中依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、盐酸多巴胺，放入烘箱反应制备纤维素复合水凝胶；(3)将纤维素复合水凝胶进行初步冷冻干燥、溶剂置换、二次冷冻干燥，得到纤维素复合气凝胶。

纤维素因其独特的化学结构难以溶解在一般溶剂中，同时单一纤维素气凝胶在各种场合的应用价值有限。然而，丰富的含氧官能团和微/纳米尺度的多孔骨架使纤维素气凝胶成为与天然聚合物结合的理想模板或载体材料。

纤维素基复合气凝胶由于其优异的特性在食品活性包装领域具有重要的应用前景，为竹笋纤维素的高值化综合利用提供了新途径。

发明内容

本发明提供了一种采用竹笋下脚料制备纤维素/海藻酸钠复合气凝胶的方法，该方法可实现农产品竹笋下脚料的高值化利用。

本发明的技术方案如下：

一种采用竹笋下脚料制备纤维素/海藻酸钠复合气凝胶的方法，包括以下步骤：

(1)将竹笋下脚料进行洗涤、切片、烘干、粉碎、过筛，得到竹笋粉；

(2)向竹笋粉中加入去离子水，依次加热、过滤、干燥处理，去除竹笋粉中的水溶性成分；

(3)脱除步骤(2)所得产物中木质素，得竹笋纤维素综纤维；