紡織業、農業和造紙業等領域均存在天然纖維素與天然蛋白質的浪費問題，經過多次加工的天然纖維素與天然蛋白質不能自行降解，會造成嚴重的環境污染，因此，如何高效回收、利用廢舊天然纖維材料成為研究熱點。通常當材料被加工成粉體時，其性能會發生一系列變化，比如比表面積、表面能、表面活性、表面與界面性質，以及結晶度，其中比表面積增大和結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制作成粉體，有利于高效回收再利用，以及運輸與儲存。天然纖維素粉體與天然蛋白質粉體被廣泛應用于多個領域，因其生物相容性與無毒性，常作為藥物載體應用于醫學方面；因其無毒性，天然纖維素粉體可以用來制作可降解食品級包裝袋，并以此減少傳統塑料帶來的環境污染；天然蛋白質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，分別為化學法、機械法和生物法。化學法制備粉體有粒徑均勻、純度高和能耗低等優點，但在制備過程中，可能會引入一些有毒物質，并且用到大量化學試劑，對環境造成嚴重影響；機械法制備粉體雖不會引入有毒物質，但缺點是能耗高且產量??；生物法制備纖維素粉體需要先用化學法提取纖維素，再利用生物法對纖維素進行處理，最后利用機械法得到纖維素粉體，該法雖減少了化學試劑的應用，但耗時較長，生產工序較繁瑣，故應用較少。先用化學法對纖維素進行處理，再利用機械法制備纖維素粉體，能大幅減少制備時間，有效提高產率，因此，工業上更傾向于采用化學法與機械法相結合的方法制備纖維素粉體。

纖維素粉體

2.天然蛋白質粉體的制備

天然蛋白質粉體的加工方法有2種，分別為化學法與機械法。化學法制備蛋白質粉體，會引入大量化學物質；機械法制備的蛋白質粉體，存在粉體粒徑大小不均勻、產品純度不夠等問題。將化學法與機械法相結合，可制備純度高、粒徑均勻的蛋白質粉體?；瘜W-機械結合法又可以根據其中化學處理方式的不同，細分為低鈉法與可循環利用法。

（1）低鈉法

在低濃度碳酸鈉中煮沸蠶絲，除去絲膠等雜質，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程中引入不必要的化學雜質，得到較純的蠶絲蛋白，且蠶絲在低濃度堿中穩定性好，不易被損傷；最終用冷凍干燥法得到蛋白質粉體。相比傳統的水解法，低鈉法具有操作簡單、溶劑較環保和低成本的特點，但此類化學-機械結合法中的機械法同樣影響產率，所用的機械法（冷凍干燥法）相比傳統干燥法能耗更高，從而使該方法制備的蛋白質粉體成本上升，收益降低，因而不能被廣泛應用。把冷凍干燥法進行改良能夠降低能耗較高的問題。

（2）可循環利用法

在低鈉法除去絲膠的基礎上，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，通過離心使蛋白質粉體與離子溶液和甲醇溶液的混合液分離，通過旋轉蒸發器除去甲醇，以此實現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，且經過多次循環使用后，其對蠶絲的溶解力并沒有減弱。該方法最終所得蛋白質粉體質量為原絲綢質量的80%。在環保與可循環利用日益被重視的今天，采用該法制備蛋白質粉體不僅可循環利用，環保生產，且操作簡單，能耗低，產量高；同時，所得粉體用途廣泛，如制造以蛋白質為基底的支架等。

天然纖維素粉體和蛋白質粉體的應用

1. 天然纖維素粉體的應用

（1）醫學方面的應用

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

纖維素作為醫學材料

另外將礦物黏結劑粉和新型生物醫學材料纖維素粉體的復合材料與硅酸鹽水泥粉混合后，通過硬化處理可應用于牙科治療中。該研究證明纖維素粉體對硅酸鹽水泥粉的硬化有促進作用，且該混合物不僅無細胞毒性，還具有維持細胞活性與增殖力的性能。

（2）食品及其包裝材料方面的應用

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境污染問題。纖維素既無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，又解決了不含膳食纖維的純牛肉餅帶來的健康問題。

（3）阻燃材料方面的應用

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

（4）傳感材料方面的應用

納米氧化鋅(ZnO)的紫外線(UV)傳感器能用簡單且成本低廉的2步化學法來制作，所以備受研究人員的關注。而研究發現納米ZnO的UV傳感活性可以通過與纖維素聚合物的合成而得到顯著增強，晶須狀納米氧化鋅生長在纖維素粉末上，其整齊又細密的排列使整個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關頻率的UV傳感器。

UV傳感器

2. 天然蛋白質粉體的應用

（1）生物醫學材料方面的應用

蛋白質粉體由于其良好的生物降解與生物相容性被廣泛應用于生物醫學材料方面。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用中有廣闊應用前景。蛋白質粉體在小口徑紡織基人造血管的研制上也有巨大應用潛力，總之，蛋白質粉體能夠加強生物材料的生物相容性，使其應用在生物醫學材料方面時，盡可能少甚至完全不產生細胞毒性，在人造皮膚、人造血管甚至人造器官的發展中有巨大的應用空間。

人造血管

蛋白質粉體由于其生物相容性與無毒性，常常被作為載藥的基材使用?，F今最有效的治療慢性呼吸系統疾病的方法是吸入抗生素來治療，但需要給局部患處施以大劑量的抗生素，用蛋白質粉體為載藥基材實現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免疫原性。

（2）復合材料方面的應用

用天然蛋白質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-合成復合聚合物材料的新方向。以天然蛋白質粉體、氧化石墨烯和催化劑鎳為原料制作導電復合材料，該復合材料經過碳化后獲得較高的比表面積與孔容。由于蛋白質粉體與石墨烯表面的含氧基團產生了強烈的相互作用，因此使得天然蛋白質纖維粉體在導電復合材料的應用中有廣闊應用前景。

（3）添加劑方面的應用

蛋白質粉體作為透氣劑加入到涂料中并應用在衣物上，可改善其透氣性。涂料應用到織物上最大的缺點是透氣性差，在防止熱輻射的防護涂料中加入絲素蛋白質粉體，使防護服對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。蛋白質粉體經過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。

熱輻射防護服

總結

從廢舊織物、農業廢料以及其他廢棄材料中獲取應用前景較好的纖維素粉體與蛋白質粉體，實現了廢物循環利用的環保理念，纖維素粉體與蛋白質粉體的生物降解性、生物相容性也被廣泛應用于醫學及材料方面，但纖維素粉體與蛋白質粉體的制備效率低，且纖維素常用制備方法要用到大量化學試劑，反應程度不好掌控；蛋白質粉體制備方法中傳統干燥法產率低，而從溶劑中離心分離容易產生團聚?；谶@些問題，應根據其自身特點創新更加高效及低能耗的制備方法。隨著對可再生的天然蛋白質粉體與天然纖維素粉體的不斷研究，并開發更多新的應用領域，如化妝品、涂料方面。在不久的將來，天然蛋白質粉體與天然纖維素粉體會創造出更大的價值。

參考來源：

天然纖維素粉體與蛋白質粉體的制備及其應用，韓曉玉、王運利（中國粉體技術）。

粉體圈小吉