庞军浩，常 江，王 宇，涂晋源，吴浩冉，刘子惠

（哈尔滨商业大学，黑龙江 哈尔滨 150028）

综 述

微晶纤维素研究进展*

庞军浩，常 江*，王 宇，涂晋源，吴浩冉，刘子惠

（哈尔滨商业大学，黑龙江 哈尔滨 150028）

本文简单介绍了微晶纤维素及目前国内外对微晶纤维素的研究进展，并对其发展方向进行了推测。旨在通过本文，对前人的研究结果进行总结，并进行更详细的介绍，阐明微晶纤维素产品的性质、特点、应用领域等。

微晶纤维素；发展趋势；应用

1 微晶纤维素

微晶纤维素是将天然植物纤维素进行水解后得到的聚合度达到极限（15～175）的纤维素。微晶纤维素拥有约几十厘米的粒径，呈白色无味的细小（20～80μm）多孔颗粒、短棒状或胶体状。前者用于吸附剂和粘合剂，后者多作为液体中的分散剂[1]。其可作为安全可靠的食品添加剂。其原料大多选择纤维素含量多余木质素、灰分的植物纤维。其现在已经广泛应用于食品、化工、医药等多个领域，其原材料纤维素的来源广泛，市场前景广阔并具有其科研价值，其在国内外都得到了急速发展[2]。其中聚合度达到纳米级别的微晶纤维素也已经有了相当程度的研究。应用于不同领域的微晶纤维素，对于其性质的要求也各不相同。

2 微晶纤维素的研究进展

2.1 国内微晶纤维素的研究情况

国内对微晶纤维素的研究多主要是其制备及在各个领域（如食品等）的应用及发展，对其水解方法的研究（其制备过程中的水解过程又可以通过无机酸水解、碱水解、无机盐水解以及纤维素酶水解等多种水解方案，针对不同植物的纤维素所选择的水解剂种类、用量各不相同），对纳米级别的微晶纤维素进行研究以及对各种制备方法的优化。

刘欢[3]等研究了以胡萝卜渣为原料，利用酸碱水解并用次氯酸钠漂白的方法制备微晶纤维素，研究发现影响胡萝卜渣微晶纤维素产量的主要因素依次为酸浓度、酸解温度、酸解时间。其优化制备工艺为酸浓度6%，酸解时间60min。

郭美丽[4]等优化了以苹果渣为原料，利用碱煮、硝酸——乙醇法提取纤维素，用NaClO3和HCl进行水解再醇洗的方法制备微晶纤维素，并通过响应面试验，且控制酸和NaClO3的用量来进行试验优化。其最佳制备工艺为：水解温度100℃，水解时间为50min，最佳料液比为 1∶25（g·mL-1）HCl浓度 6%，NaClO3添加量2.5mL/100mL，此条件下微晶纤维素得率可达到69.5%。

张云[5]等以麦草秸秆为原料，用高温乙醇法提取粗纤维素（乙醇水溶液体积浓度55%，液比1∶8，最高保温温度195℃，保温时间60min同时添加乙酸催化剂，用于除去粗纤维中的半纤维素成分），酸碱水解的方法制备微晶纤维素。最终得到结论：麦草秸秆在催化剂乙酸用量为2%左右时，纤维素中的α-纤维素含量最高，含量为83.77%，粗纤维所在的水解液浓度为8%～10%，液比1∶15，温度70℃，时间为90min的条件下达到极限聚合度。

袁毅[6]等研究了以提取皂苷后的穿龙薯蓣残渣为原料，采用分离纯化方法得到纤维素，经过HCl水解制得微晶纤维素。研究发现，制的样品中微晶含量为91.7%、平衡聚合度为164、结晶度为77.1%、平均颗粒大小为23.21nm。

黄明星[7]以沙柳木粉为研究对象，首先对沙柳木粉的化学组成进行了化学分析，然后对沙柳木粉进行酸催化乙醇法预处理，之后利用NaClO3-碱性H2O2两段处理工艺处理得到的沙柳粗纤维素，得到沙柳细纤维素，最后用酸水解法处理沙柳细纤维素，制备沙柳微晶纤维素。从白度、聚合度、结晶度、粒度等几个方面分析微晶纤维素的理化性质，用扫描电镜观察制得的微晶纤维素的表面结构，用红外光谱分析微晶纤维素的分子结构。

还有许多研究成果由于篇幅原因不在此赘述了。

2.2 国外微晶纤维素的研究情况

在国外也有许多研究人员对微晶纤维素的制备方面有一定的研究，大多也是对微晶纤维素的制备方法，水解方法、性质等进行研究并不断优化。

Maha M.Ibrahim等研究了以稻草和香蕉植物废为原料，分别用酸-碱法制浆和碱-酸法制浆进行处理，然后用次氯酸盐漂白，制得纤维素，之后用纤维素酶（里氏木霉ATCC 26921）分解制备微晶纤维素，最后对微晶纤维素的成分及表面形态进行了分析。研究表明，酶处理的pH值为4.7～5，酶处理时间为2h，温度为50℃，酶用量为2%。

FangJia[8]等研究了利用高压蒸煮法从玉米芯中提取微晶纤维素，研究表明，利用高压蒸煮的方法从玉米芯中提取微晶纤维素时，NaOH的最佳浓度为50%。羧甲基纤维素（CMC）制备微晶纤维素的醚化反应过程中，用乙醇和水为介质，使用氢氧化钠和氯乙酸（MCA）。结果表明，最佳反应条件是，微晶纤维素的温度是30℃时，处理50min和醚在65℃时处理时间为3h，85%的乙醇作为溶剂，纤维素、氢氧化钠、氯乙酸（MCA）的摩尔比为1∶1∶1。

Chukwuemeka P Azubuike[9]等研究了用玉米芯制备的微晶纤维素的理化、光谱及热力学性质。研究表明，从玉米芯中提取的微晶纤维素有I型纤维素的特点。其理化性质表明了所有的纤维素具有相似的流动和压缩性能。X射线衍射表明，从玉米芯提取的微晶纤维素与标准微晶纤维素样品有类似的结晶度指数（CI）值。红外光谱结果表明，从玉米芯提取的微晶纤维素与标准微晶纤维素样品有类似分子结构。

Rudi Dungani[10]等研究了以油棕榈叶为原料，通过烧碱-蒽醌进行纤维素的分离，全无氯漂白，利用NaOH除去木质素，再用H2O2和过氧乙酸氧化。最后通过酸水解法制备纳米纤维素。利用透射电镜，X-射线衍射仪，傅立叶变换红外光谱仪进行分析检测，结果表明表明从油棕榈叶分离的纳米纤维可作为生物基纳米复合材料的增强剂。

R E.Fortunati oD.Puglia oM.Monti[11]等研究了从新西兰麻叶中提取纳米纤维素，主要步骤有：化学处理除去新西兰麻叶中的木质素，之后用H2SO4水解，制得纳米纤维素在水中的悬浮液。研究表明，制备的纳米纤维素对于可生物降解的纳米复合材料的生产具有重要意义。

3 微晶纤维素的发展趋势

微晶纤维素在各个领域都有相当的应用，如在医药工业中，用于制造膏状和悬浮类医药制剂，在片剂药品中起到黏合药物成分、分散药物成分及增强药片的硬度的作用。微晶纤维素也可用作药品的缓释剂。在制革工业中，微晶纤维素常用作助剂添加在合成革中，在湿法合成革生产过程中添加微晶纤维素微孔剂，大大的提高了合成皮革的各项性能。在日用化工方面，微晶纤维素可作为粘合剂、助燃性、助滤剂、清洁剂等。并且可用于化妆品、皮肤护理用品的生产，在制备洗手液，皮肤保湿水乳等方面都有广泛应用。

现如今，微晶纤维素的制备方法基本上都是通过对粗纤维素进行水解（酸解、碱解、酶解等）并完成漂白干燥粉碎等步骤。为追求其制备过程绿色环保、无毒无害，在接下来的发展过程中将对其产生大量能耗及毒害物质的水解步骤进行优化，并通过改变不同水解剂的比率来优化微晶纤维素的性质，使其能够更好的适应于各个领域。

［1］左勤勇,高玉杰.耐高温隔热纸的黏合剂［J］.天津造纸，2015,（1）:23-27.

［2］ 王运刚.植物纤维制备微晶纤维素的研究［D］.山东：齐鲁工业大学，2015，（4）：49.

［3］ 刘欢,王新伟,魏静,等.胡萝卜渣微晶纤维素的制备［J］.食品与发酵工业，2011,37（4）:135-138.

［4］ 郭美丽,罗仓学.响应面试验优化苹果渣微晶纤维素制备工艺［J］.食品科学,2011，32（4）:54-58.

［5］ 张云,张美云,李金宝,等.麦草秸秆微晶纤维素的制备工艺［J］.造纸化学品，2011，30（4）:35-37.

［6］ 袁毅.穿龙薯蓣微晶纤维素的制备及其理化性质研究［J］.生物质化学工程，2007，（7）：24-25.

［7］ 黄明星.沙柳制备微晶纤维素的工艺研究［D］.郑州大学，2014：9-10.

［8］ Fang Jia,Hong-jie Liu,Guo-gang Zhang.Preparation of Carboxymethyl Cellulose from Corncob［J］.Procedia Environmental S ciences.2016,31：98-102.

［9］ Chukwuemeka P Azubuike，Augustine O Okhamafe.Physicochemical,spectroscopic and thermal properties of microcrystalline cellulose derived fromcorn cobs［J］.International Journal ofRecyclingof Organic Waste in Agriculture，2012,（1）：9.

［10］ Rudi Dungani，Abdulwahab F.Owolab.Preparation and Fundamental Characterization of Cellulose Nanocrystal from Oil Palm Fronds Biomass［J］.PolymEnviron，2016,（10）:1:9.

［11］ Robin Zuluaga.Jean-Luc.Putaux.Cellulose microfibrils from banana farmingresidues:isolation and characterization［J］.Cellulose，2016,（10）:1:9.

Research progress of micocrystalline cellulose*

PANG Jun-hao，CHANG Jiang，WANG Yu，TU Jin-yuan，WU Hao-ran，LIU Zi-hui
（Harbin University of Commerce,Harbin 150028,China）

This paper briefly introduces the microcrystalline cellulose,and the research prigress of microcrystalline celluloses at home and abroad,and predicts its development direction.Through this paper,the results of preevious studies are summarized and introduced in more detail,the properties,characteristics and applicantion of microcrystalline cellulose products.

microcrystalline cellulose;development trends;application

TS66

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170929

2017-04-17

哈尔滨商业大学大学生创新创业训练计划国家级项目（No.201610240013）

庞军浩（1996-），黑龙江齐齐哈尔人，哈尔滨商业大学印刷工程在读本科生。

常 江（1982-），山西平遥人，哈尔滨商业大学教师，研究方向：生物质包装印刷材料。