紡織業(yè)、農(nóng)業(yè)和造紙業(yè)等領(lǐng)域均存在天然纖維素與天然蛋白質(zhì)的浪費(fèi)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多次加工的天然纖維素與天然蛋白質(zhì)不能自行降解，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此，如何高效回收、利用廢舊天然纖維材料成為研究熱點(diǎn)。通常當(dāng)材料被加工成粉體時(shí)，其性能會(huì)發(fā)生一系列變化，比如比表面積、表面能、表面活性、表面與界面性質(zhì)，以及結(jié)晶度，其中比表面積增大和結(jié)晶度減小的變化最為明顯，把廢棄天然纖維素與天然蛋白質(zhì)制作成粉體，有利于高效回收再利用，以及運(yùn)輸與儲(chǔ)存。天然纖維素粉體與天然蛋白質(zhì)粉體被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，因其生物相容性與無(wú)毒性，常作為藥物載體應(yīng)用于醫(yī)學(xué)方面；因其無(wú)毒性，天然纖維素粉體可以用來(lái)制作可降解食品級(jí)包裝袋，并以此減少傳統(tǒng)塑料帶來(lái)的環(huán)境污染；天然蛋白質(zhì)粉體還可以作為人造血管、人造皮膚和人造器官的制備材料。

天然纖維素粉體和蛋白質(zhì)粉體的制備

1.天然纖維素粉體的制備

天然纖維素粉體的制備方法有3種，分別為化學(xué)法、機(jī)械法和生物法。化學(xué)法制備粉體有粒徑均勻、純度高和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但在制備過(guò)程中，可能會(huì)引入一些有毒物質(zhì)，并且用到大量化學(xué)試劑，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響；機(jī)械法制備粉體雖不會(huì)引入有毒物質(zhì)，但缺點(diǎn)是能耗高且產(chǎn)量小；生物法制備纖維素粉體需要先用化學(xué)法提取纖維素，再利用生物法對(duì)纖維素進(jìn)行處理，最后利用機(jī)械法得到纖維素粉體，該法雖減少了化學(xué)試劑的應(yīng)用，但耗時(shí)較長(zhǎng)，生產(chǎn)工序較繁瑣，故應(yīng)用較少。先用化學(xué)法對(duì)纖維素進(jìn)行處理，再利用機(jī)械法制備纖維素粉體，能大幅減少制備時(shí)間，有效提高產(chǎn)率，因此，工業(yè)上更傾向于采用化學(xué)法與機(jī)械法相結(jié)合的方法制備纖維素粉體。

纖維素粉體

2.天然蛋白質(zhì)粉體的制備

天然蛋白質(zhì)粉體的加工方法有2種，分別為化學(xué)法與機(jī)械法。化學(xué)法制備蛋白質(zhì)粉體，會(huì)引入大量化學(xué)物質(zhì)；機(jī)械法制備的蛋白質(zhì)粉體，存在粉體粒徑大小不均勻、產(chǎn)品純度不夠等問(wèn)題。將化學(xué)法與機(jī)械法相結(jié)合，可制備純度高、粒徑均勻的蛋白質(zhì)粉體。化學(xué)-機(jī)械結(jié)合法又可以根據(jù)其中化學(xué)處理方式的不同，細(xì)分為低鈉法與可循環(huán)利用法。

（1）低鈉法

在低濃度碳酸鈉中煮沸蠶絲，除去絲膠等雜質(zhì)，該方法稱為低鈉法。采用低鈉法去除絲膠可以避免蠶絲在水解過(guò)程中引入不必要的化學(xué)雜質(zhì)，得到較純的蠶絲蛋白，且蠶絲在低濃度堿中穩(wěn)定性好，不易被損傷；最終用冷凍干燥法得到蛋白質(zhì)粉體。相比傳統(tǒng)的水解法，低鈉法具有操作簡(jiǎn)單、溶劑較環(huán)保和低成本的特點(diǎn)，但此類化學(xué)-機(jī)械結(jié)合法中的機(jī)械法同樣影響產(chǎn)率，所用的機(jī)械法（冷凍干燥法）相比傳統(tǒng)干燥法能耗更高，從而使該方法制備的蛋白質(zhì)粉體成本上升，收益降低，因而不能被廣泛應(yīng)用。把冷凍干燥法進(jìn)行改良能夠降低能耗較高的問(wèn)題。

（2）可循環(huán)利用法

在低鈉法除去絲膠的基礎(chǔ)上，以水性膽堿基氫氧化物離子溶液溶解蠶絲蛋白，把上述離子溶液放入甲醇中，通過(guò)離心使蛋白質(zhì)粉體與離子溶液和甲醇溶液的混合液分離，通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去甲醇，以此實(shí)現(xiàn)離子溶液在溶解蠶絲后的回收，所得離子溶液可用于下一次溶解蠶絲，且經(jīng)過(guò)多次循環(huán)使用后，其對(duì)蠶絲的溶解力并沒(méi)有減弱。該方法最終所得蛋白質(zhì)粉體質(zhì)量為原絲綢質(zhì)量的80%。在環(huán)保與可循環(huán)利用日益被重視的今天，采用該法制備蛋白質(zhì)粉體不僅可循環(huán)利用，環(huán)保生產(chǎn)，且操作簡(jiǎn)單，能耗低，產(chǎn)量高；同時(shí)，所得粉體用途廣泛，如制造以蛋白質(zhì)為基底的支架等。

天然纖維素粉體和蛋白質(zhì)粉體的應(yīng)用

1. 天然纖維素粉體的應(yīng)用

（1）醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

纖維素粉體作為新型生物醫(yī)學(xué)材料，不僅是阻止過(guò)敏源和鼻黏膜相結(jié)合的天然屏障，還可降低蟲(chóng)敏感兒童的過(guò)敏癥狀；又因其為天然纖維素粉體，能被孕婦及特殊人群使用。

纖維素作為醫(yī)學(xué)材料

另外將礦物黏結(jié)劑粉和新型生物醫(yī)學(xué)材料纖維素粉體的復(fù)合材料與硅酸鹽水泥粉混合后，通過(guò)硬化處理可應(yīng)用于牙科治療中。該研究證明纖維素粉體對(duì)硅酸鹽水泥粉的硬化有促進(jìn)作用，且該混合物不僅無(wú)細(xì)胞毒性，還具有維持細(xì)胞活性與增殖力的性能。

（2）食品及其包裝材料方面的應(yīng)用

目前的食品包裝材料大多是不可降解的，而可降解食品包裝袋能夠大大緩解環(huán)境污染問(wèn)題。纖維素既無(wú)毒性又是可再生資源，是制作可降解食品包裝袋的良好材料。

纖維素可食用膜

另外可以通過(guò)作為添加劑改善食品的膳食纖維成分，比如用微波干燥法把玉米須制成玉米須粉并加入到牛肉餅中，既避免了玉米須的浪費(fèi)，又解決了不含膳食纖維的純牛肉餅帶來(lái)的健康問(wèn)題。

（3）阻燃材料方面的應(yīng)用

用天然纖維素粉體代替?zhèn)鹘y(tǒng)膨脹阻燃體系中的碳源季戊四醇，不僅改變了傳統(tǒng)膨脹阻燃體系中碳源用量大以及相容性差的缺點(diǎn)，并且增加了膨脹碳層數(shù)，降低了阻燃劑對(duì)阻燃體系中力學(xué)性能的影響。纖維素粉體是綠色可再生資源，用它代替化學(xué)試劑季戊四醇能夠達(dá)到環(huán)保目的。

（4）傳感材料方面的應(yīng)用

納米氧化鋅(ZnO)的紫外線(UV)傳感器能用簡(jiǎn)單且成本低廉的2步化學(xué)法來(lái)制作，所以備受研究人員的關(guān)注。而研究發(fā)現(xiàn)納米ZnO的UV傳感活性可以通過(guò)與纖維素聚合物的合成而得到顯著增強(qiáng)，晶須狀納米氧化鋅生長(zhǎng)在纖維素粉末上，其整齊又細(xì)密的排列使整個(gè)體系有較大的比表面積，由此得到的氧化鋅-纖維素納米粉末可以用于制造有超高開(kāi)關(guān)頻率的UV傳感器。

UV傳感器

2. 天然蛋白質(zhì)粉體的應(yīng)用

（1）生物醫(yī)學(xué)材料方面的應(yīng)用

蛋白質(zhì)粉體由于其良好的生物降解與生物相容性被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)材料方面。用絲素蛋白粉體和聚丙烯酰胺制作新型水凝膠，可提高水凝膠的機(jī)械性能，使其具有黏合性和自愈性，在傷口敷料以及透明人造皮膚等應(yīng)用中有廣闊應(yīng)用前景。蛋白質(zhì)粉體在小口徑紡織基人造血管的研制上也有巨大應(yīng)用潛力，總之，蛋白質(zhì)粉體能夠加強(qiáng)生物材料的生物相容性，使其應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)材料方面時(shí)，盡可能少甚至完全不產(chǎn)生細(xì)胞毒性，在人造皮膚、人造血管甚至人造器官的發(fā)展中有巨大的應(yīng)用空間。

人造血管

蛋白質(zhì)粉體由于其生物相容性與無(wú)毒性，常常被作為載藥的基材使用。現(xiàn)今最有效的治療慢性呼吸系統(tǒng)疾病的方法是吸入抗生素來(lái)治療，但需要給局部患處施以大劑量的抗生素，用蛋白質(zhì)粉體為載藥基材實(shí)現(xiàn)了局部大劑量的抗生素供給; 并且可以提高干粉顆粒藥物的有效載荷以及沉積效率，以及良好的生物降解性和無(wú)免疫原性。

（2）復(fù)合材料方面的應(yīng)用

用天然蛋白質(zhì)粉體和其他高分子材料混合在制備新型天然高分子材料，可改善加工性能等，提供了制造天然-合成復(fù)合聚合物材料的新方向。以天然蛋白質(zhì)粉體、氧化石墨烯和催化劑鎳為原料制作導(dǎo)電復(fù)合材料，該復(fù)合材料經(jīng)過(guò)碳化后獲得較高的比表面積與孔容。由于蛋白質(zhì)粉體與石墨烯表面的含氧基團(tuán)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的相互作用，因此使得天然蛋白質(zhì)纖維粉體在導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用中有廣闊應(yīng)用前景。

（3）添加劑方面的應(yīng)用

蛋白質(zhì)粉體作為透氣劑加入到涂料中并應(yīng)用在衣物上，可改善其透氣性。涂料應(yīng)用到織物上最大的缺點(diǎn)是透氣性差，在防止熱輻射的防護(hù)涂料中加入絲素蛋白質(zhì)粉體，使防護(hù)服對(duì)水蒸氣和空氣的滲透性提高，為涂層整理后的織物提供了改善其透氣性的可能性。蛋白質(zhì)粉體經(jīng)過(guò)處理后也可作為除垢劑使用，并且能有效抑制水中碳酸鈣污垢的形成。

熱輻射防護(hù)服

總結(jié)

從廢舊織物、農(nóng)業(yè)廢料以及其他廢棄材料中獲取應(yīng)用前景較好的纖維素粉體與蛋白質(zhì)粉體，實(shí)現(xiàn)了廢物循環(huán)利用的環(huán)保理念，纖維素粉體與蛋白質(zhì)粉體的生物降解性、生物相容性也被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)及材料方面，但纖維素粉體與蛋白質(zhì)粉體的制備效率低，且纖維素常用制備方法要用到大量化學(xué)試劑，反應(yīng)程度不好掌控；蛋白質(zhì)粉體制備方法中傳統(tǒng)干燥法產(chǎn)率低，而從溶劑中離心分離容易產(chǎn)生團(tuán)聚。基于這些問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)其自身特點(diǎn)創(chuàng)新更加高效及低能耗的制備方法。隨著對(duì)可再生的天然蛋白質(zhì)粉體與天然纖維素粉體的不斷研究，并開(kāi)發(fā)更多新的應(yīng)用領(lǐng)域，如化妝品、涂料方面。在不久的將來(lái)，天然蛋白質(zhì)粉體與天然纖維素粉體會(huì)創(chuàng)造出更大的價(jià)值。

參考來(lái)源：

天然纖維素粉體與蛋白質(zhì)粉體的制備及其應(yīng)用，韓曉玉、王運(yùn)利（中國(guó)粉體技術(shù)）。

粉體圈小吉