植物纖維素改質技術及其應用 | 食品添加物合法業者資訊網

2017年7月5日—纖維素的生產來源主要取自木材的木漿和棉花，它的組成分包括了纖維素、半纖維素(Hemicellulose)、木質素(Lignin)、萃取成分(Extractives)及灰 ...

纖維素是存在於自然界中數量最多的高分子（圖一），全球每年產量可達1,000億噸以上。纖維素的生產來源主要取自木材的木漿和棉花，它的組成分包括了纖維素、半纖維素(Hemicellulose)、木質素(Lignin)、萃取成分(Extractives)及灰份(Ash)（圖二）。其中，纖維素、半纖維素及木質素屬於高分子量的物質，這三種成分約占植物細胞壁組成95%以上，萃取成分及灰份則屬於低分子量的物質。植物中纖維素的取出，傳統工業製法是用亞硫酸鹽溶液或鹼溶液蒸煮植物原料，除去木質素，然後經過漂白進一步除去殘留木質素，獲得高純度的纖維素。

圖二、木材的組成分

纖維素改質技術及其應用 纖維素係由許多β-D-葡萄糖單位結合而成之聚合體，聚合度約1,000~3,000，即分子量160,000~480,000。纖維素中每一個葡萄糖單元均含有三個OH基，在理論上應有強烈的親水性，但實際上纖維素並不溶於水，而且不大會引起膨潤，其原因是大部分的OH Group都引起了氫鍵作用，不僅使纖維素分子形成安定之結晶體，而且使纖維間產生了高度的結合力，纖維素分子內和之間的氫鍵如圖三所示。纖維素不溶於一般的有機溶劑，如酒精、乙醚、丙酮、苯等，也不溶於稀鹼溶液中，因而限制了其應用。衍生化可改善纖維素的溶解性，並賦予其新的功能及應用。常見的化學改質技術包含氧化、交聯、酯化、醚化、接枝共聚等，得到的改質纖維素其溶解性可大幅提升，亦可藉由親/疏水性改質劑的調控，得到不同性質的改質纖維素。以下將介紹纖維素經物理改質與化學改質的應用。 1. 透明木材 木材的成分中，纖維素與半纖維素是透明成分，木質素是深色的不透明物質，但是將木質素除去後，木材仍不是透明的，而是轉變為「白色不透明」。原因之一是因為木材的纖維束是長管狀的中空結構，進入木材內部的光線在中空結構內反射與散射所造成，光線也會在木材內的任何孔隙發生反射與散射，這也是重要原因之一，所以減輕甚或避免光線在除去木質素的木材內部反射與散射，才能做出透明木材(Transparent Wood)。

2. 改質纖維...