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廢棄啤酒花莖變身成為纖維素奈米纖維

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2021/07/05

用於啤酒製造的啤酒花植物中大約四分之三的生物量最終被廢棄填埋。但是,一組日本研究人員於 6 11 日在《ACS 農業科學與技術雜誌》上,發表了一種技術,可以將廢棄物轉變成纖維素奈米纖維(Cellulose Nanofiber, CNF)。

在過去幾年中,精釀啤酒大受歡迎,其中包括使用比傳統商業啤酒更多和不同類型啤酒花的許多啤酒風格。作為啤酒中的一種傳統防腐劑,啤酒花還能增加濃郁的苦味,並賦予花香或柑橘香氣和風味。因此,啤酒花產量在 2019 年創下歷史新高。

然而,只有啤酒花植物的花才能用於啤酒釀造。莖和葉約占啤酒花種植的 75%,通常在收割後燃燒或填埋。由於大約 75% 的啤酒花植物最終被填埋,該技術可減少啤酒行業不斷增長的廢物和土地足跡,同時減少石油原料。

一組研究人員開發了一種技術,透過使用啤酒花莖作為提取纖維素奈米纖維的原料,使這些廢物變身。自 2000 年代以來,由於纖維素奈米纖維具有輕質、高強度和穩定性等優異特性,市場對它們越來越感興趣。由於這些優勢, 纖維素奈米纖維有望用作優良的植物衍生材料,用於減少各種工業應用中石油基塑料的用量,例如汽車和住宅工業以及食品和化妝品領域。

橫濱國立大學工程科學研究科副教授河村出表示,該研究只在設法減少對石油的依賴,同時從根本上減少啤酒行業的農業廢物。

纖維素奈米纖維已經成功地從木材和農業工業廢物中提取,如鳳梨葉、香蕉莖、葡萄柚皮,甚至是咖啡渣。但直到現在,還沒有嘗試從啤酒花莖中分離纖維素奈米纖維。

植物細胞壁由纖維素微纖絲或非常細長的纖維製成,位於由木質素和半纖維素組成的基質中。纖維素、半纖維素和木質素的特定化學成分因纖維來源而異。

通常,纖維素奈米纖維從木漿中透過一系列純化步驟萃取,然後透過化學品或酶處理進行精製。

研究人員使用 TEMPO 技術,但也減少了去除啤酒花莖中木質素和半纖維素的預處理過程,啤酒花莖被認為是 TEMPO 步驟之前的木質纖維素纖維。即使沒有預處理,他們也可以獲得中值約為 2 奈米的纖維素奈米纖維 。使用化學成分分析,他們能夠得出結論,啤酒花莖中含有的纖維素的比例,幾乎與木材的比例相等。

這意味著這項技術不僅可以取代石油,而且啤酒花廢料也可以代替木材,作為纖維素奈米纖維的替代來源。

下一步,該團隊希望實際製備一些由啤酒花莖衍生的纖維素奈米纖維的乳液,並向行業證明其可行性。如果成功,它們應該會導致使用的常規合成表面活性劑的量顯著減少。