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山耕谭葛葛的综合效益·葛纤维的利用（续）酸水解盐处理分离纯化作面膜制薄膜废物新生

已有 780 次阅读 2026-9-14 10:13 |个人分类:山耕谭葛|系统分类:科普集锦

山耕谭葛

葛的综合效益·葛纤维的利用（续）

酸水解盐处理分离纯化作面膜制薄膜废物新生

葛的综合利用潜力很大，众多行业都有广阔的发展前景。葛根是药食同源的养生佳品；葛的块根、葛粉是有名的食材；葛也是有名的“饲药两用”植物。据统计，我国葛资源（栽培和野生）约 40万公顷，年产量在150万吨以上；在葛种植采收加工过程中其藤茎、叶还有很多未被有效利用而废弃，可能造成环境污染和资源浪费。

古往今来，葛的纤维的利用一直没有中断。前文谈到葛纤维作为纺织品、日用品、工艺品等等广泛利用。事实上，将葛根纤维分离提取后，还可进一步制作其它产品。

葛根纤维的分离提取

纤维素是葛藤茎的重要成分。范树国等（2011）进行了葛根纤维素提取方法比较研究。结果表明，72% 硫酸水解法比较优越, 提取时间3 h，所得纤维素质量分数为7.91%；酸洗涤剂法提取4.5 h, 所得纤维素质量分数为 7.29%；酸碱醇醚处理法用时最多，为7.5 h, 所得纤维素质量分数仅为 6.99%；碱氧一浴短流程脱胶法提取时间为5 h, 得出的葛根纤维素质量分数最小，为6.72%。

作者认为，72% 硫酸水解法是提取葛根中纤维素的优越方法，通过对数据及试验过程的分析, 可以看出该法比另外 3种方法具有以下优点：

(1) 耗时少。由于没有脱脂和浸酸步骤, 所以萃取时间大大减少, 同时, 由于在此方法中无酸洗、碱洗步骤, 也节省了大量洗涤时间。

(2) 产率较高。从纤维素质量分数可以看出, 72% 硫酸水解法测定结果高于其他方法, 这是由于72%硫酸水解法操作简单, 损耗较少。

(3)操作简便。步骤较少, 所用仪器、设备简单。

(4)成本低。72% 硫酸水解法所需均为常规的仪器及试剂, 成本相对较低。因此, 在提取葛根纤维素及测定其含量上, 72% 硫酸水解法具有操作简便、速度快捷、产率较高的特点，可以在生产实际中应用。

彭大钊（2021）指出，生物质资源是一种储量巨大、来源广泛且价格低廉的可再生资源。纤维素是生物质中含量最为丰富成分之一，也是当今世界重要的化工原料之一，可被开发为一系列具有高价值的材料或化学品，在食品、医药、纺织、建筑等领域被广泛的应用。仅仅葛根提取淀粉后的剩余物葛渣，每年产生估计近百万吨，目前大部分都是直接丢弃，使其蕴含的价值没有被开发。

作者研究了分离纯化葛渣中的纤维素、制备纳米纤维素、制备纤维素基固体酸催化剂等，结果如下:

（1）以亚氯酸钠和氢氧化钠为处理试剂分离纯化葛渣中的纤维素。通过Van Soest法测量各处理阶段木质素、半纤维素及纤维素的含量，用扫描电子显微镜（SEM）、X-粉末衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）和差热-热重联用对葛渣、亚氯酸钠处理后的葛渣和葛根纤维素的形貌、晶体结构、化学结构和热稳定性进行分析。结果表明，葛渣中纤维素的含量为59%。经过亚氯酸钠、氢氧化钠处理后可获得纯度约为94%的葛根纤维素。获得的葛根纤维素为I型晶体结构，结晶度为71.5%，最大热解峰值温度为356℃，具有良好的热稳定性。

（2）以葛根纤维素为原料，磷酸-草酸混合酸为处理试剂制备纳米纤维素。结果表明，当混合酸的比例为（30：45：15）时，获得最高的纳米纤维素产率（67%）。经过磷酸-草酸混合酸处理后可获得直径为5.7～23.9 nm、结晶度为82.5%、最大热解温度为369℃的棒状纳米纤维素，并且该纳米纤维素在不同的极性溶剂中显示了优异的分散稳定性。

（3）以葛根纤维素为原料，浓硫酸为处理试剂，采用一步法直接制备纤维素基固体酸催化剂，通过扫描电镜、X-粉末衍射、红外光谱、差热-热重对催化剂进行表征，并采用果糖脱水转化5-羟甲基糠醛（HMF）和HMF水合生成乙酰丙酸（LA）来测试其催化性能。结果表明，通过“一步法”合成的纤维素基固体酸由非孔无定形碳层结构组成，表面粗糙并含有-SO₃H基团；以四氢呋喃为溶剂，在最优条件可以获得产率为65%的HMF；以戊内酯为溶剂，在最优条件下可以获得产率为50.6%的乙酰丙酸（LA）。

葛根纤维面膜

葛根纤维面膜来自于提取葛根中的纤维素，经脱胶、细化、梳理，制成湿法无纺布面膜基材。

将葛根纤维纸浸入天然提取液中浸泡后可以制成面膜。该面膜既保留葛根原有的护肤功能，又具有药用真菌或食用真菌代谢产物的新功能，在制备中没有添加任何化学物质，使用舒适方便、易于携带，且使用后易被环境所降解，是葛纤维综合利用的一个新途径。工艺流程包括以葛根纤维为原料，经挤轧、蒸料、压片、冷却、接种、培养、切块等工序（陈思，2016）。

操作要点如下。

葛根纤维挤轧：将葛根纤维洗涤干净，置于挤轧机进行挤轧后备用。

蒸料：将所得的葛根纤维放入蒸煮箱中用蒸汽蒸料。蒸料温度为 95～100℃，时间 30～60 分钟。

压片：蒸好的葛根纤维趁热均匀放入纤维压片机中进行压片，以去除多余的水分，并制得面膜纤维基布，厚度为2.0～2.5mm，含水量为 50-55%。将葛根纤维基布冷却至室温。

切块：将葛根纤维基布取出，并切成与人面部大小和形状相似的片状。

灭菌：将封好口的葛根纤维面膜放入杀菌釜中灭菌。

冷却包装：将葛根纤维面膜冷却至室温然后装入外包装盒中。

葛根纳米纤维素薄膜

纳米纤维素是纤维素的主要用途之一，它是指直径或长度至少有一个在1-100nm之间的纤维素，可以通过机械处理、酸水解、酶处理等方法从不同的纤维素源制备。由于纳米纤维素具有强度高、质量轻、纳米尺寸、生物相容性好以及生物可降解等优点，在纳米复合材料、纳米食品、纳米医药等领域被广泛的研究应用（彭大钊，2021）。

葛根可制备纳米纤维素，利用其作为增强填料，与聚乳酸（PLA）复合，还可进一步制备全生物可降解薄膜。解决纯聚乳酸脆性大、耐热性不足、阻隔性能一般的缺陷；原料采用葛根加工副产物，实现农林废弃物资源化利用（王占红等，2017）。

主要工艺流程如下。

葛根纳米纤维素制备：葛根渣水洗、超声清洗去除残留淀粉、糖分；碱处理、漂白去除木质素、半纤维素，提纯纤维素；机械解离 + 超声处理，得到葛根纳米纤维素纤维。

纳米纤维素预分散：葛根纳米纤维素加入聚乙二醇，常温超声 10～40 min，防止纳米纤维团聚。

聚乳酸基体溶液配制：聚乳酸 + 有机溶剂 + 增塑剂，30～55 ℃搅拌 1～8 h 至完全溶解；混入纳米纤维素分散液，持续搅拌混匀。

功能助剂复配：加入纳米二氧化钛、纳米莫来石粉、硅烷偶联剂，搅拌 6～10 h，改善界面相容性、紫外阻隔、热稳定性。

成膜与热压定型：溶液浇铸，自然挥发溶剂得到初膜；热压：160～180 ℃，压力 10～20 MPa，保温 5～15 min；冷压淬冷至室温，得到复合薄膜。

该材料的优势如下。

全降解：基体聚乳酸（PLA）+ 植物源葛根纤维素，废弃后可自然降解。

力学提升：纳米纤维素起到纳米增强作用，提高模量与拉伸强度。

紫外防护：纳米 TiO₂赋予薄膜紫外屏蔽能力。

原料低成本：以葛根加工废渣为原料，提高产业链附加值。