一种槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备方法
阅读说明：本技术 一种槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备方法 (Preparation method of areca seed cellulose nanofibrils ) 是由 姚珊 潘飞兵 张伟敏 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备方法,包括如下步骤：S1,研磨粉碎；S2,脱脂；S3,碱法浸提；S4,漂白处理；S5,酸法浸提；S6,高压均质,本发明是首次从槟榔籽中提取并制得了槟榔籽纤维素纳米纤丝,本发明中所用的硫酸浓度低于15％,减少废酸产生、对环境较友好,同时均质的压力及次数也大大降低、减少能源消耗；同时通过本发明的方法制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝单糖组分包括：葡萄糖、甘露糖、木糖,通过FTIR分析,在2920cm~(-1)、1429cm~(-1)、900cm~(-1)处有吸收峰；通过X射线衍射分析,在2θ为16°、22°处有主峰,通过DTG热稳定性分析,在300-327℃热失重峰最大,该纤维素纳米纤丝具有较高的粘性、弹性模量和粘性模量,在食品领域具有较大的应用潜力。(The invention discloses a preparation method of areca seed cellulose nanofibrils, which comprises the following steps: s1, grinding and crushing; s2, degreasing; s3, alkaline leaching; s4, bleaching; s5, acid leaching; s6, high-pressure homogenization, the invention extracts and prepares the areca seed cellulose nanofibrils from the areca seeds for the first time, the concentration of the sulfuric acid used in the invention is lower than 15 percent, the generation of waste acid is reduced, the invention is environment-friendly, and simultaneously, the pressure and the times of homogenization are greatly reduced, and the energy consumption is reduced(ii) a Meanwhile, the betel nut seed cellulose nanofibril monosaccharide component prepared by the method comprises the following components: glucose, mannose, xylose, analyzed by FTIR at 2920cm ‑1 、1429cm ‑1 、900cm ‑1 Has an absorption peak; through X-ray diffraction analysis, main peaks exist at positions with the 2 theta of 16 degrees and the 22 degrees, through DTG thermal stability analysis, the thermal weight loss peak is maximum at the temperature of 327 ℃ of 300-.)
技术领域
本发明属于纳米纤丝制备技术领域，具体涉及一种槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备方法。
背景技术
纳米纤维素(Nanocelluloe，NC)是通过物理、化学或生物处理等方法，从纤维原料中分离出的至少有一维在纳米尺寸范围内的纤维素材料。纳米纤维素根据其纤维素来源、加工条件、尺寸、功能和制备方法可分为2类：纤维素纳米晶体(Cellulose Nanocrytal，CNC)、纤维素纳米纤丝(Cellulose Nanofibril，CNF)。纤维素纳米晶体(CNC)是由宽度和长度分别为5-70nm和100-200nm的棒状纤维素晶体组成，主要运用在3D支架中的机械增强剂、薄膜包装、重金属吸附剂、抗菌材料等方面。纤维素纳米纤丝(CNF)位于纤维细胞壁中，由一束长的纤维素链分子组成，是直径为5-60nm、长度为几微米缠结的纳米纤维，包括交替的结晶区和非结晶区，主要应用在替代塑料、隔离膜/涂层、食品等领域。
槟榔(Areca catechu L.)作为四大南药之首，只有极少部分进入药材市场，绝大部分都用于鲜食和槟榔深加工，作为休闲食品被消费。鲜食槟榔和槟榔加工的工序中，槟榔籽大多作为废弃物，槟榔籽是槟榔的种子，它占槟榔果总重量的45％。然而，在槟榔的加工过程中，槟榔籽是被丢弃的。按照2018年海南省槟榔产量27.42万吨计算，仅海南和湖南每年产生的12万多吨的槟榔籽为环境的维护带来了巨大的压力，同时也会造成资源的极大浪费。
近年来国内外对于槟榔果实的研究主要聚焦在槟榔果实外壳，对于槟榔籽的研究较少。槟榔籽的研究主要集中于其中的活性物质提取及功效研究等方面：罗士数等(罗士数.槟榔中槟榔碱的提取分离及其活性研究[D].海南大学,2011.)运用超声波辅助提取法和加热回流提取法从槟榔中提取槟榔碱；康丽如等(康丽如,符素芳,曾广琳,等.响应面法优化亚临界水提取槟榔籽中槟榔碱的工艺研究[J].食品安全质量检测学报,2016(7):3773-3780.)利用单因素实验结合Box-Benhnken实验和响应面分析法优化了亚临界水提取槟榔籽中槟榔碱的工艺；韩林(韩林,张海德,李国胜,等.槟榔籽总酚提取工艺优化与抗氧化活性试验[J].农业机械学报,2011,41(04):134-139.)等对槟榔不同部位(槟榔花、槟榔壳、槟榔籽)进行加热回流提取，测定其中的总酚和总黄酮含量，同时比较不同部位提取物之间的抗氧化活性，结果表明槟榔籽乙醇提取物的得率、总酚含量和总黄酮含量都显著高于槟榔花和槟榔壳的提取物，同时槟榔籽乙醇提取物对DPPH自由基的清除能力、羟自由基清除能力及还原力均比槟榔花和槟榔壳乙醇提取物要强；李岚(李岚.槟榔油品质特点及其应用研究[D].中南林业科技大学,2012.)利用超临界CO2技术提取槟榔油、分子蒸馏法提纯槟榔油，并对槟榔籽油脂肪酸组成与理化性质以及安全性进行了评价，探讨了其在食品上的应用。
但到目前为止，还没有文献报道过槟榔籽纤维素纳米纤丝。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备方法，通过该方法制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝单糖组分包括：葡萄糖、甘露糖、木糖，通过FTIR分析，在2920cm-1、1429cm-1、900cm-1处有吸收峰；通过X射线衍射分析，在2θ为16°、22°处有主峰，通过DTG热稳定性分析，在300-327℃热失重峰最大，同时该纤维素纳米纤丝具有较高的粘性、弹性模量和粘性模量，在食品领域具有较大的应用潜力。
本发明的一个目的在于提供一种槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备方法。
所述制备方法包括如下步骤：
S1，研磨粉碎：将干燥后的槟榔籽放入到研磨机中研磨成粉末状，将所述的粉末储存在干燥器中备用；
S2，脱脂：将干燥后的槟榔籽粉末放入亚临界萃取装置中进行脱脂过程，首先开启真空泵抽真空，当真空度达到设定的值时，关闭真空泵，打开溶剂阀，让正丁烷流入萃取罐中将槟榔籽完全浸泡，同时打开热水泵阀，加热萃取罐，经过一段时间的反应，完成一次萃取脱脂过程；
S3，碱法浸提：将步骤S2中制得的脱脂槟榔籽和NaOH溶液放入烧杯中，将所述烧杯置于磁力搅拌器上加热搅拌，反应结束后，对所述烧杯中的悬浮液进行过滤，然后用大量蒸馏水洗涤沉淀；
S4，漂白处理：将步骤S3中的沉淀和次氯酸钠溶液放入容器中，并用冰醋酸调节所述容器中溶液的pH值为5.0，将所述容器置于磁力搅拌器上加热搅拌，反应完成后，然后将悬浮液进行离心，获得槟榔籽纤维素，将所述纤维素置于烘箱中烘干，然后将烘干后的纤维素放入到研磨机中研磨成粉末状，将所述的粉末储存在干燥器中备用；
S5，酸法浸提：将步骤S4中纤维素粉末和质量浓度为1-15％的H2SO4溶液放入反应器中加热反应，反应结束后，将所述反应器在冰浴中冷却，然后离心洗涤沉淀，直到所述沉淀为中性；
S6，高压均质：将步骤S5中沉淀溶于水中，然后将样品置于烧杯中用高速剪切机在一定的转速下剪切5min，再将样品放置在高压均质机中，高压均质的具体条件为：在20Mpa的压力下，总共循环3次；最后在50Mpa的压力下，总共循环5次，即可制得槟榔籽纤维素纳米纤丝。
优选的，所述步骤S2中真空度设定值为0.4Mpa，加热的温度为45℃，萃取脱脂4次。
优选的，所述步骤S3中将步骤S2制得的脱脂槟榔籽和质量浓度为6％的NaOH溶液按料液比1:20(m/v)放入烧杯中，在温度为80℃条件下，反应4h。
优选的，所述步骤S4中将步骤S3中的沉淀和质量浓度为1.7％的次氯酸钠溶液按料液比1:40(m/v)放入烧杯中，在温度为80℃条件下，漂白1h。
优选的，所述步骤S5中将步骤S4中纤维素粉末和质量浓度为1-15％的H2SO4溶液按按料液比1:20(m/v)放入反应器中，在80℃条件下，反应1h；所述离心条件为：10000rpm，温度为5℃，离心20min。
优选的，所述步骤S6中将步骤S5中沉淀溶于水中，得到质量浓度为0.3％槟榔籽纤维素溶液，然后将样品置于烧杯中用高速剪切机在10000rpm的转速条件下剪切5min，再将样品放置在高压均质机中，高压均质的具体条件为：在20Mpa的压力下，总共循环3次；最后在50Mpa的压力下，总共循环5次。
大量文献显示用酸处理制备纳米纤维素所需要的酸浓度质量浓度一般在50％以上，该方法会产生大量高浓度的废酸和杂质，对环境污染较大、并且得率低，而且容易造成设备的腐蚀，对反应设备要求较高。经过大量的实验研究得知，当使用的酸质量浓度(大于20％)很高时，纤维素水解，制得的纤维素纳米纤丝的产率较低，因此，本发明中H2SO4溶液质量控制在1-15％之间；另外，单一高压均质处理制备纳米纤维素，所需的压力降通常约为80Mpa，纤维浆料被循环均质化处理20次左右才能得到纳米纤维素纤丝。然而，高压均质化是一个能量集中型过程，会消耗大量的能量，而且植物纤维中的长纤维经常会引起设备内部特别是活动部件如阀门处的堵塞，然后就必须拆卸清洗，这样不仅会影响制备工作效率，还会造成仪器损坏。因此，本发明中先将样品置于高速剪切机中以10000rpm的转速剪切5min，再将样品放置在高压均质机中，高压均质的具体条件为：在20Mpa的压力下，总共循环3次，这样将纤维粉碎、使其粒径变短，避免堵塞高压均质机中内部的阀门；最后在50Mpa的压力下，总共循环5次，制得槟榔籽纳米纤维素纤丝。
本发明提出了一种用化学处理、高压均质处理协同改性槟榔籽纤维素的方法。本发明所用的硫酸浓度低于15％，减少废酸产生、对环境较友好，同时均质的压力及次数也大大降低、减少能源消耗，有利于商业化生产。
本发明的另一个目的在于提供一种槟榔籽纤维素纳米纤丝。
所述槟榔籽纤维素纳米纤丝是根据权利要求1-6项中任一项所述的槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备方法所制得。
优选的，所述纤维素纳米纤丝的单糖组分包括：葡萄糖、甘露糖、木糖。
优选的，通过FTIR分析，所述槟榔籽纤维素纳米纤丝在2920cm-1、1429cm-1、900cm-1处有吸收峰；通过X射线衍射分析，所述槟榔籽纤维素纳米纤丝在2θ为16°、22°处有主峰。
优选的，通过DTG热稳定性分析，所述槟榔籽纤维素纳米纤丝在300-327℃热失重峰最大。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1)本发明是首次从槟榔籽中提取并制得了槟榔籽纤维素纳米纤丝；
2)本发明提出了一种用化学处理、高压均质处理协同改性槟榔籽纤维素的方法。本发明所用的硫酸浓度低于15％，减少废酸产生、对环境较友好，同时均质的压力及次数也大大降低、减少能源消耗，有利于商业化生产；
3)通过本发明的方法制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝单糖组分包括：葡萄糖、甘露糖、木糖，通过FTIR分析，在2920cm-1、1429cm-1、900cm-1处有吸收峰；通过X射线衍射分析，在2θ为16°、22°处有主峰，通过DTG热稳定性分析，在300-327℃热失重峰最大，同时该纤维素纳米纤丝具有较高的粘性、弹性模量和粘性模量，在食品领域具有较大的应用潜力。
附图说明
图1为本发明中样品制备过程图。
图2为本发明中样品扫描电镜图。
图3为本发明中样品傅立叶变换红外光谱图。
图4为本发明中样品X衍射图谱。
图5为本发明中样品热稳定性图谱。
图6为本发明中样品流变性质图谱((A)表示样品的粘度随剪切速率变化曲线图；(B)表示样品的模量随角频率变化曲线图)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，接下来结合实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述，应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
本发明中所使用的亚临界萃取装置、磁力搅拌器、冷冻离心机、烘箱、研磨机、高压均质机、高速剪切机、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪(LPSA)、扫描电子显微镜(SEM)、真空冷冻干燥机、热分析仪、流变仪等仪器设备均可市售获得；
本发明中所使用的液质联用仪(UPLC-MS)以及高效凝胶渗透色谱仪(HPGPC)购自安捷伦有限公司；色谱柱型号为：AGILENT EC-C18(2.7um，2.1mm*50mm)；BRT105-104-102串联凝胶柱(8×300mm)均可市售获得；
本发明中其他的得化学试剂均为常规化学试剂，均可市售获得；
在本发明中，如无特殊说明，所有的仪器和化学试剂均可市售获得。
本发明中，所得实验数据由平均值和标准偏差表示，每组样品至少做3次平行，经SPSS软件进行单因素方差分析(ANOVA)，其中p<0.05作为显著水平。
下面结合具体的实施例对槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备方法作进一步描述。
实施例1
槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备：
S1，研磨粉碎：将干燥后的槟榔籽放入到研磨机中研磨成粉末状，将所述的粉末储存在干燥器中备用；
S2，脱脂：将干燥后的槟榔籽粉末放入亚临界萃取装置中进行脱脂过程，首先开启真空泵抽真空，当真空度达到0.4Mpa时，关闭真空泵，打开溶剂阀，让正丁烷流入萃取罐中将槟榔籽完全浸泡，同时打开热水泵阀，加热萃取罐使温度达到45℃，经过一段时间的反应，完成一次萃取脱脂过程，然后萃取脱脂4次；
S3，碱法浸提：将步骤S2中制得的脱脂槟榔籽和质量浓度为6％的NaOH溶液按料液比1:20(m/v)放入烧杯中，将所述烧杯置于磁力搅拌器上加热搅拌，在温度为80℃条件下，反应4h；反应结束后，对所述烧杯中的悬浮液进行过滤，然后用大量蒸馏水洗涤沉淀；
S4，漂白处理：将步骤S3中的沉淀和质量浓度为1.7％的次氯酸钠溶液按料液比1:40(m/v)放入烧杯中，并用冰醋酸调节所述容器中溶液的pH值为5.0，将所述容器置于磁力搅拌器上加热搅拌，在温度为80℃条件下，漂白1h；反应完成后，然后将悬浮液进行离心，获得槟榔籽纤维素，将所述纤维素置于烘箱中烘干，然后将烘干后的纤维素放入到研磨机中研磨成粉末状，将所述的粉末储存在干燥器中备用；
S5，酸法浸提：将步骤S4中纤维素粉末和质量浓度为1％的H2SO4溶液按按料液比1:20(m/v)放入反应器中，在80℃条件下，反应1h；将所述反应器在冰浴中冷却，然后离心洗涤沉淀，直到所述沉淀为中性，所述离心条件为：10000rpm，温度为5℃，离心20min；
S6，高压均质：将步骤S5中沉淀溶于水中，得到质量浓度为0.3％槟榔籽纤维素溶液，然后将样品置于高速剪切机中以10000rpm的转速剪切5min，再将样品放置在高压均质机中，高压均质的具体条件为：在20Mpa的压力下，总共循环3次；最后在50Mpa的压力下，总共循环5次，即可制得槟榔籽纤维素纳米纤丝(1％-SM-IDF)。
实施例2
槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备：
S1，研磨粉碎：将干燥后的槟榔籽放入到研磨机中研磨成粉末状，将所述的粉末储存在干燥器中备用；
S2，脱脂：将干燥后的槟榔籽粉末放入亚临界萃取装置中进行脱脂过程，首先开启真空泵抽真空，当真空度达到0.4Mpa时，关闭真空泵，打开溶剂阀，让正丁烷流入萃取罐中将槟榔籽完全浸泡，同时打开热水泵阀，加热萃取罐使温度达到45℃，经过一段时间的反应，完成一次萃取脱脂过程，然后萃取脱脂4次；
S3，碱法浸提：将步骤S2中制得的脱脂槟榔籽和质量浓度为6％的NaOH溶液按料液比1:20(m/v)放入烧杯中，将所述烧杯置于磁力搅拌器上加热搅拌，在温度为80℃条件下，反应4h；反应结束后，对所述烧杯中的悬浮液进行过滤，然后用大量蒸馏水洗涤沉淀；
S4，漂白处理：将步骤S3中的沉淀和质量浓度为1.7％的次氯酸钠溶液按料液比1:40(m/v)放入烧杯中，并用冰醋酸调节所述容器中溶液的pH值为5.0，将所述容器置于磁力搅拌器上加热搅拌，在温度为80℃条件下，漂白1h；反应完成后，然后将悬浮液进行离心，获得槟榔籽纤维素，将所述纤维素置于烘箱中烘干，然后将烘干后的纤维素放入到研磨机中研磨成粉末状，将所述的粉末储存在干燥器中备用；
S5，酸法浸提：将步骤S4中纤维素粉末和质量浓度为10％的H2SO4溶液按按料液比1:20(m/v)放入反应器中，在80℃条件下，反应1h；将所述反应器在冰浴中冷却，然后离心洗涤沉淀，直到所述沉淀为中性，所述离心条件为：10000rpm，温度为5℃，离心20min；
S6，高压均质：将步骤S5中沉淀溶于水中，得到质量浓度为0.3％槟榔籽纤维素溶液，然后将样品置于高速剪切机中以10000rpm的转速剪切5min，再将样品放置在高压均质机中，高压均质的具体条件为：在20Mpa的压力下，总共循环3次；最后在50Mpa的压力下，总共循环5次，即可制得槟榔籽纤维素纳米纤丝(10％-SM-IDF)。
实施例3
槟榔籽纤维素纳米纤丝的制备：
S1，研磨粉碎：将干燥后的槟榔籽放入到研磨机中研磨成粉末状，将所述的粉末储存在干燥器中备用；
S2，脱脂：将干燥后的槟榔籽粉末放入亚临界萃取装置中进行脱脂过程，首先开启真空泵抽真空，当真空度达到0.4Mpa时，关闭真空泵，打开溶剂阀，让正丁烷流入萃取罐中将槟榔籽完全浸泡，同时打开热水泵阀，加热萃取罐使温度达到45℃，经过一段时间的反应，完成一次萃取脱脂过程，然后萃取脱脂4次；
S3，碱法浸提：将步骤S2中制得的脱脂槟榔籽和质量浓度为6％的NaOH溶液按料液比1:20(m/v)放入烧杯中，将所述烧杯置于磁力搅拌器上加热搅拌，在温度为80℃条件下，反应4h；反应结束后，对所述烧杯中的悬浮液进行过滤，然后用大量蒸馏水洗涤沉淀；
S4，漂白处理：将步骤S3中的沉淀和质量浓度为1.7％的次氯酸钠溶液按料液比1:40(m/v)放入烧杯中，并用冰醋酸调节所述容器中溶液的pH值为5.0，将所述容器置于磁力搅拌器上加热搅拌，在温度为80℃条件下，漂白1h；反应完成后，然后将悬浮液进行离心，获得槟榔籽纤维素，将所述纤维素置于烘箱中烘干，然后将烘干后的纤维素放入到研磨机中研磨成粉末状，将所述的粉末储存在干燥器中备用；
S5，酸法浸提：将步骤S4中纤维素粉末和质量浓度为15％的H2SO4溶液按按料液比1:20(m/v)放入反应器中，在80℃条件下，反应1h；将所述反应器在冰浴中冷却，然后离心洗涤沉淀，直到所述沉淀为中性，所述离心条件为：10000rpm，温度为5℃，离心20min；
S6，高压均质：将步骤S5中沉淀溶于水中，得到质量浓度为0.3％槟榔籽纤维素溶液，然后将样品置于高速剪切机中以10000rpm的转速剪切5min，再将样品放置在高压均质机中，高压均质的具体条件为：在20Mpa的压力下，总共循环3次；最后在50Mpa的压力下，总共循环5次，即可制得槟榔籽纤维素纳米纤丝(15％-SM-IDF)。
对比例1
按照实施例1的S1-S4步骤制备，即可得到槟榔籽纤维素(IDF)。
对比例2
按照实施例1的S1-S5步骤制备，即可得到槟榔籽纤维素(1％-IDF)。
对比例3
按照实施例2的S1-S5步骤制备，即可得到槟榔籽纤维素(10％-IDF)。
对比例4
按照实施例3的S1-S5步骤制备，即可得到槟榔籽纤维素(15％-IDF)。
对比例5
按照实施例1的S1-S5步骤制备，将步骤S5中的H2SO4溶液质量浓度改为20％，即可得到槟榔籽纤维素(20％-IDF)。
对比例6
按照实施例1的S1-S5步骤制备，将步骤S5中的H2SO4溶液质量浓度改为30％，即可得到槟榔籽纤维素(30％-IDF)。
对比例7
将实施例3中步骤S1得到的槟榔粉末溶于水中，得到质量浓度为0.3％溶液，然后按照实施例3中步骤S6进行高压均质处理，得到槟榔籽纤维素(15％-IDF-SM)。
实施例5
取实施例1-3制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝和对比例1制得的槟榔籽纤维素分别进行单糖组成分析、分子量测定分析、粒径以及Zeta电位分析，
单糖组成分析方法为：称取10mg样品于20mL的钳口瓶中中，加入10mL的2mol/L三氟乙酸(TFA)水溶液，充N2封管(10L/min，1min)，100℃烘箱中水解6h；冷却后打开盖，取1mL出来加入1mL甲醇后，70℃水浴下用N2吹干，如此重复加甲醇(色谱级纯度)并用N2吹干2次，以去除TFA；加入1mL 0.3mol/L NaOH溶液充分溶解残渣，为多糖水解液，做一定稀释后衍生测定。
分别取400μL的混合单糖标准液或多糖水解液于5mL的具塞试管中，加400μLPMP甲醇溶液，漩涡混匀；于70℃水浴中反应2h；取出放置冷却至室温；加400μL 0.3mol/L的HCl中和(pH 6-7)；加水1200μL，再加等体积的氯仿，涡旋混匀振摇，静置，弃去氯仿相，如此萃取2次。将水相用0.45μm微孔膜(水系)过滤后供HPLC进样分析。
色谱条件：色谱柱AGILENT EC-C18(2.7μm，2.1mm*50mm)；流动相A：50mmol/L乙酸铵缓冲液(氨水调节至pH＝8.0)；流动相B：乙腈；流速0.4mL/min；柱温35℃；进样量2μL，梯度洗脱条件如下表：
表1梯度洗脱表
质谱扫描条件：特征离子扫描模式(SIR)；ESI+喷雾电压2.0kv；锥孔电压30v；离子源温度150℃；脱溶剂温度500℃；脱溶剂气(N2)1000L/h；SIR模式检测离子：481.09，495.1，510.1，511.08，525.06。
分子量测定分析方法：通过HPGPC测定多糖分子量，精密称取样品和标准品，样品配制成5mg/mL溶液，12000rpm离心10min，上清液用0.22μm的微孔滤膜过滤，然后将样品转置于1.8mL进样小瓶中。
色谱柱：BRT105-104-102串联凝胶柱(8×300mm)；流动相：0.05M NaCl溶液；流速：0.6mL/min，柱温：40℃；进样量：20μL；检测器：示差检测器RI-502。
粒径以及Zeta电位分析：样品分散在去离子水中，并使用激光粒度仪(Mastersizer zs90，Malven，England)测量粒度分布以及Zeta电位。
结果见表2：
表2单糖组成、分子量、粒径以及Zeta电位
其中，数据分别标有a、b、c，表明数据之间有显著性的差异；数据标有相同字母(例如都标b)，表明数据之间没有显著性差异。
由表2可知，葡萄糖、木糖和甘露糖是槟榔籽纤维素纳米纤丝主要组成成分，实施例1-3中样品中的阿拉伯糖、木糖和半乳糖含量有所降低，主要是由于半纤维素水解所致；随着硫酸浓度的增大，所制备的不溶性纤维的葡萄糖含量较高，其原因在于淀粉、蛋白等杂质的去除程度增大，纤维素所占比例逐渐升高，所以水解得到的葡萄糖含量所占比例逐渐升高；与IDF相比，1％SM-IDF、10％SM-IDF以及15％SM-IDF中性单糖的总含量超过90％。随着酸浓度增大，样品分子量在减小，粒径也在减小，丝状纤维的聚集程度下降，这一结果与SEM观察到的结构吻合；同时Zeta电位值在下降，其绝对值在增大，表明整个样品的体系很稳定。
实施例6
取实施例1-3、对比例5-6中经过步骤S4漂白处理之后制得的相同质量纤维素粉末，然后再进行步骤S5酸法浸提处理，制得的槟榔籽纤维素，纤维素产率结果见表3：
表3纤维素产率
由表3可知，实施例1-3分别为用1％、10％、15％质量浓度的H2SO4溶液处理实验组，对比例5-6为用20％、30％质量浓度的H2SO4溶液处理对照组，实施例和对比例中使用的H2SO4溶液浓度不同，对比例5和对比例6纤维素产率分别为54.74％、48.12％，低于实验组纤维素产率(66.14％、63.04％、59.94％)，结果表明，随着酸浓度的增大，纤维素开始水解，当使用的酸浓度超过20％时，得到的纤维素纳米纤丝的产率较低；同时，当使用的酸浓度过高时，会造成环境污染，因此，本发明所使用的酸浓度范围在1-15％之间。
实施例7
取实施例1-3制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝和对比例2-4和对比例7制得的槟榔籽纤维素进行粒径分析，粒径分析方法同实施例5一样，结果见表4：
表4粒径分析
其中，数据分别标有a、b、c、d、e、f，表明数据之间有显著性的差异；数据标有相同字母(例如都标f)，表明数据之间没有显著性差异。
由表4可知，实施例1-3的产品是通过本发明酸处理和高压均质协同处理得到，对比例2-3的样品仅仅是通过酸处理得到，实施例1-3中能得到纳米级别的纤维素纳米纤丝，随着酸浓度的增大，粒径由447.08±31.76(nm)变为177.60±8.48(nm)，这是因为经过酸处理之后，部分纤维素分解成短链，因此所得到的纤维素纳米纤丝粒径变小；而对比例3-4只能得到微米级别的纤维素，这是因为缺少高压均质过程，不能进一步的使微米级别的纤维纳米化；
对比例7仅仅通过高压均质处理，没有实施例1-3中酸处理过程，也只能得到微米级别的纤维素，这是因为高压均质压力和次数较少，也不能进一步的使微米级别的纤维纳米化；
因此通过酸处理和高压均质协同处理，能够得到本发明的槟榔籽纤维素纳米纤丝，而仅仅通过酸处理或者高压均质的方法，得不到纳米级别的纤维素纳米纤丝，仅仅能够得到微米级别的纤维素。
实施例8
取实施例1-3制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝和对比例1-4制得的槟榔籽纤维素进行扫描电镜分析，样品经过真空冷冻干燥后，用双面胶带固定在铝制短管上，并涂有金层以提高电导率，在扫描电子显微镜下以10kV的加速电压观察涂覆的样品，结果见图2。
由图2可知，对比例1-4的样品均呈现出整体呈轻微卷曲的片层结构，表面有少量裂纹；实施例1-3中的样品丝状纤维得到不同程度的暴露，并且随着酸浓度的提高，丝状纤维的聚集程度下降。
实施例9
取实施例1-3制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝和对比例1-4制得的槟榔籽纤维素进行傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析，样品经过真空冷冻干燥后，将样品用研钵和研杵研磨将其稀释至约KBr的1％重量。在波数范围为400–4000cm-1，分辨率为4cm-1进行16次扫描，结果见图3。
由图3可知，实施例1-3制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝和对比例1-4制得的槟榔籽纤维素都有相似的光谱模式，在2920cm-1、1429cm-1、900cm-1处有吸收峰，这表明通过化学处理和高压均质结合的制备方法，条件温和，没有改变纤维素的官能团结构，所制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝结构没有遭到很大的破坏，有利于其应用。
实施例10
取实施例1-3制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝和对比例1-4制得的槟榔籽纤维素进行XRD分析，样品经过真空冷冻干燥后，以10-60°的5°/min的扫描速率评估样品的结晶度，步长0.015°；采用Segal法计算纤维素的结晶度Xc，按照如下公式计算结晶度：结果见图4。
式中：Xc—纤维素的结晶度；I002—002晶面的衍射强度；Iam—2θ＝18.0°的衍射强度。
由图4可知，对比例1-4制得的槟榔籽纤维素，表现出两个宽峰，样品在2θ＝16°和2θ＝22°处尖锐的衍射峰是纤维素I的典型特征；实施例1-3制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝在2θ＝16°和2θ＝22°处的衍射峰强度增强，表明结晶度增加。
实施例11
取实施例1-3制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝和对比例1制得的槟榔籽纤维素分别进行热重分析，使用带针孔的氧化铝坩埚，在氮气气氛下，以100mL/min的流速在25至600℃的温度下对样品进行热重分析。保持恒定的加热速度为10℃/min，在热分析仪上获取热谱图，结果见图5。
由图5可知，实施例1-3样品的最大热失重峰值温度均比对比例1高，在300-327℃温度范围内，峰值较大；实施例3中热失重峰值达到最大(327℃)，因此，通过本发明制备的样品的热稳定性增强。
实施例12
取实施例1-3制得的槟榔籽纤维素纳米纤丝和对比例1制得的槟榔籽纤维素分别进行流变性质分析，使用应变控制的流变仪在25℃下对样品的流变性质进行测量。配备有直径为50mm平行板(板间距1mm)，通过在线性粘弹性区域(LVR)内执行动态扫频测试，角频率范围0.01-10Hz。绘制黏度曲线，剪切速率0.01-600s-1，结果见图6。
由图6可知，实施例1-3中的样品表现出相互连接的网状网络结构，实施例1中的样品黏度较低，一方面，可能是因为实施例1中酸浓度较低，并不能将纳米纤维完全分解出来，另一方面，可能是因为zeta电位较低而静电排斥较弱，导致构成的网络结构交联度较低；在低剪切速率下，实施例2和实施例3中的样品有一个黏度上升的过程，是因为在低剪切速率速率下，剪切力不足以破坏纤维网络结构，同时会增加纤维之间的碰撞，引起新的相互作用，从而导致黏度的小幅上升；实施例1-3中的样品具有较高的粘性、弹性模量和粘性模量，因此，在食品领域中有较大的的应用潜力。
以上所述，仅为本发明较佳实施例但本发明绝不局限与此，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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