木质素 - 碳水化合物复合物（LCC）是由木质素和碳水化合物单体组成的生物聚合物，它们是共价键合的。根据《杂志》上发表的一项新的突破性研究边境能源研究。
学习：来自牙髓厂侧流的木质素 - 碳水化合物复合物的耐用生物聚合物膜。图片来源：Everett R. Davis/Shutterstock.com
生物聚合物是由生物体的细胞器制成的有机或天然聚合物。单体成分是共价结合的，以在生物聚合物中产生更大的分子。LCC在植物组织的形成过程中产生，并增加生态系统中植物的机械鲁棒性。
木质素是一组复杂的有机聚合物，在大多数植物的支持组织中构成重要的结构元素。木质素在细胞壁的发展中起着至关重要的作用，尤其是在木材和表皮中。根据木材源和加工方法，LCC具有不同的化学结构。
LCC生产的Ecohelix过程的示意图。图片来源：Asikanius，B。等，Frontier Energy Research
新的LCC发现
原料来自一种崩解的纸浆磨坊，该纸浆使用亚硫酸盐加热方法在水解前消除了LCC和其他元素。一些液压液体被回收到该过程中，但大多数被丢弃。Ecohelix技术用于从该侧流中提取LCC并酶法修改。
这项研究中使用的聚合物是水溶性和阴离子充电的。研究表明，LCC具有用于聚合膜应用中的能力。破裂菌株描述了电影在破裂之前伸展的能力。
随着LCC 80/20的浓度升高，断裂应变的增加，但是，当浓度进一步提高到30％及以上时，应变降低。它具有复制可拉伸聚合物的潜力（产品的拉伸强度很低）。
根据发现，可以推断出复合膜的粘弹性特征可以通过调节LCC剂量来改变。根据聚合物含量，LCC中半纤维素和木质素的比率似乎改变了膜的应变特征。
LCC和木质磺酸盐的剂量下降30％或更高剂量下的断裂应变下降的原因，与氢键增加有关。尽管没有半纤维素成分，但木质磺酸盐仍可能形成氢键。结果，在薄膜中提高LCC或木质素含量增强了吸引人相互作用的频率。
0–50 w-％LCC 80/20的胶片以10 w-％的间隔，95-45 w-％HEC和5 w-％甘油。图片来源：Asikanius，B。等，Frontier Energy Research
新发现的申请
LCC生物聚合物具有改善聚合物膜的机械特性的能力，因此可以在包装应用中使用。研究了HEC-LCC复合膜的氧渗透率，因为可再生屏障膜是一个有趣的研究领域。
可再生资源制作的屏障电影适合各种用途和市场。屏障膜是一种可支配感染和控制溶液，有助于防止细菌和流体在高接触表面上扩散。
屏障膜是不可穿透的包装解决方案，通常主要由一个或多个可拉伸膜组成，其材料的材料因目的而异。为了达到所需的结果，两侧都涂有各种漆/树脂。
为什么LCCS屏障电影很重要？
在选择食品包装解决方案时，包装的障碍质量是一个重要的考虑因素。氧气和二氧化碳，水蒸气，香料化合物和光的气体的渗透性都是屏障品质的例子。这些是保留包装餐质量的关键要素。
这项研究称，增强的LCC膜模量被认为是由于氢键的较高能量密度，这主要由聚合物中的半纤维素部分提供帮助。对于具有显着水平的磺化木质素的标本，LCCS破裂应变与浓度表现出非线性关系。
木质磺酸盐聚合物的断裂应变最高。当测量50％和80％的相对湿度时，LCC样品具有最佳的机械品质。在这两种情况下，随着LCC含量的增加，氧气渗透性大大降低。
在23°C和（一个）50％和（b）80％的湿度。图片来源：Asikanius，B。等，Frontier Energy Research
未来的研究
在未来的研究中，建议对LCC与其他一些形成的聚合物和增塑剂的组合进行更彻底的分析，以确定特定目的的最佳组成。复合膜的机械特性的改善，以及它们降低氧气渗透性的能力，表明LCC在利用生物聚合膜的领域具有可能性，例如包装和屏障膜中的纸张。
结果，检查LCC与天然纤维的相互作用更深入至关重要。可以使用LCC聚合物来改善最终产品的特性，同时还可以更有效，全面地使用生物质。
参考
Asikanius，B。等。（2021）。木质素 - 碳水化合物络合物的耐用生物聚合物膜来自纸浆磨坊侧流。边境能源研究。在线发布：2021年11月25日。https://www.frontiersin.org/欧洲杯猜球平台articles/10.3389/fenrg.2021.782545/full
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