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第 11 期 姚 进，等: 油茶果壳中纳米纤维素的分离与成膜性能 ·1855·

见美国纸浆与造纸工业技术协会行业标准 TAPPIT257 表 1 油茶果壳在纯化阶段的化学组分质量分数
om-09；木素含量的测定参见 TAPPIT222 om-11；灰 Table 1 Chemical composition of SCOA at each stage of
treatment
分含量的测定参见 TAPPIT211 om-12；抽提物含量
w（油茶 w（油茶果壳 w（油茶果壳
的测定参见 TAPPIT207 cm-08 [12] 。 果壳）/% 综纤维素）/% 纤维素）/%
1.4 纳米纤维素及其薄膜的表征 纤维素 17.8 65.6 84.0
1.4.1 SEM 表征 半纤维素 19.5 11.6 —
纯化后的油茶果壳纤维素及油茶果壳纳米纤维 木素 22.6 14.0 —
素薄膜断裂面的形貌通过扫描电镜进行分析。采用 茶多酚 15.8 — —
单宁酸 8.5 — —
离子溅射镀膜机对样品喷金处理后，在加速电压
灰分 1.5 1.2 1.0
5 kV 下对样品进行观察。
注：—表示未检测出。
1.4.2 TEM 表征
配制质量分数为 0.01%的油茶果壳纳米纤维素 未经处理的油茶果壳原料中含有质量分数为
悬浮液，超声分散 30 min，用移液枪取 20 μL 滴到 22.6%的木素、19.5%的半纤维素和 17.8%的纤维素，
碳膜铜网上，利用磷酸双氧铀染色剂在铜网上负染 表明油茶果壳可作为制备纳米纤维素的原材料。油
2 min，风干过夜。在 120 kV 加速电压下对油茶果 茶果壳经亚硫酸盐法预蒸煮和过氧化氢漂白处理
壳纳米纤维素的形貌进行观察。 后，非纤维组分，如茶多酚、单宁酸、木素和半纤
1.4.3 XRD 表征 维素被大量去除，油茶果壳综纤维素和油茶果壳纤
取冷冻干燥后的油茶果壳纳米纤维素，磨粉， 维素中纤维素质量分数分别提高至 65.6%和 84.0%，
取样进行测试。样品的 X 射线衍射分析实验条件： 表明本实验所采用的预处理方法适用于油茶果壳中
以 Cu K α （λ=0.154 nm）为靶材，扫描衍射角(2θ)范 纤维素的纯化与后续纳米纤维素的快速制备。
围为 5°~50°，扫描步长 0.04°，扫描速度 0.02（°） 2.2 油茶果壳纤维素及纳米纤维素形态特征分析
/s。结晶度（CrI）的计算依据 Segal 经验公式 [13] ： 油茶果壳纤维素与油茶果壳纳米纤维素的宏观
CrI / %  (I c  〔 I a ) / I 〕 c  100 形貌和微观结构如图 1 所示。
式中：I c —纤维素（002）晶面的衍射强度；I a —纤
维素无定形区的衍射强度。
1.4.4 热学性能测试
称取 5~10 mg 冷冻干燥后的油茶果壳纳米纤维
素，在 SDT Q600 型热重分析仪上分析样品的热稳
定性能。测试条件：氮气保护，N 2 流量为 25 mL/min，
从 25 ℃升温至 600 ℃，升温速率为 10 ℃/min。
1.4.5 力学性能测定
采用电子万能试验机测定油茶果壳纳米纤维素
薄膜的力学性能 [14] 。测试条件: 恒温恒湿（25 ℃、
60%湿度）环境中，首先测量薄膜的厚度，然后将
膜裁成 40 mm×5 mm 长的矩形条，使用 100 N 的传
感器，调整钳间距为 20 mm，拉伸速率为 1 mm/min，
进行力学性能测定。每个样品做至少 3 个平行样，
取其算数平均值。

1.4.6 光学性能测试
图 1 油茶果壳实物图（a）；油茶果壳综纤维素（b）、油
采用紫外分光光度计对油茶果壳纳米纤维素薄
茶果壳纤维素（c）的 SEM 图和油茶果壳纳米纤维
膜进行扫描，波长设置为 200~1000 nm，扫描速率
素的 TEM 图（d）
为 500 nm/min。 Fig. 1 Photo of raw SCOA (a), SEM images of purified
holocellulose (b), cellulose (c) from SCOA, and
2 结果与讨论 TEM image of CNC (d)

2.1 原料的成分分析 天然油茶果壳原料的形貌如图 1a 所示，经过亚
对油茶果壳在纯化过程中的化学组分变化进行 硫酸盐蒸煮法脱除了茶多酚、单宁酸和部分木素的
了分析，结果如表 1 所示。 油茶果壳综纤维素中（图 1b），已经可以看到少量