纤维素微纤丝(CMF)由于其强度高、重量轻、可再生的特点,以及其表现出的良好的生物相容性、可降解性和阻隔性能而备受关注。由于机械解离制备CMF所需能耗过高,并且产品尺寸分布不均匀,因此CMF很难实现产业化。生物酶预处理是解决该问题的一个有效方法,先对纤维原料进行预处理,降低微纤丝之间的结合力,使其易于微纤化,然后再进行机械解离,可以大幅降低机械能耗。本课题重点研究酶预处理对细胞壁结构的影响以及酶预处理对机械解离制备CMF的促进作用。通过控制漂白马尾松纤维的酶预处理程度的方式来改变纤维细胞壁的结构,然后进行不同程度的高压均质处理,以此来探究纤维细胞壁结构对于机械解离的影响,从而揭示酶预处理促进机械解离制备CMF的机理。在酶水解过程中,纤维细胞壁发生切断、撕裂、剥皮、润胀和侵蚀。漂白马尾松纤维表面存在大量纹孔呈线性排列,撕裂作用主要发生在纹孔所在区域。断头率和扭结纤维含量的变化反映了纤维被切断的程度。漂白马尾松纤维经5.0FPU/g纤维素酶降解2h后,纤维被切断次数达到最大,约为3~4次。随酶用量的增加,细胞壁比表面积呈现先减小后增加再减小再增加的“W型”变化,纤维素结晶度的变化趋势恰好与之相反,呈现先增加后减小再增加再减小的“M型”变化;纤维素酶经细胞壁的中孔和大孔进入细胞壁结构内部,随着酶用量的增加,中孔总体积先增加然后保持稳定,大孔总体积先增加后减少,微孔总体积稍有减小,总孔体积的变化趋势与大孔总体积的变化趋势相同。微纤化主要局限于细胞壁的表面,沿细胞壁本身向边缘蔓延,最终细胞壁被完全解离,进而得到CMF。酶预处理破坏纤维细胞壁结构,提高比表面积,使得微纤化区域增加,促进细胞壁的解离。高压均质处理程度越高,纤维的微纤化程度越高,相应的机械能耗也越高。随着均质次数的增加,纤维粒径、纤维素平均聚合度呈下降趋势,纤维保水值和热稳定性以及CMF薄膜透光率呈上升趋势。高压均质机的能耗主要取决于物料体积和均质次数,固含量对其影响较小。纤维素酶预处理破坏了纤维细胞壁的基本结构,形成具有较大比表面积的纤维碎片和片段,增加了微纤化发生的区域。分别以CMF直径分布、能量消耗、纤维素平均聚合度和CMF薄膜透光率为指标,评价酶预处理对机械解离制备CMF的促进作用。结果表明,漂白马尾松纤维在100MPa压力下均质处理30次后得到的MFC的聚合度为354,直径主要分布在20~50nm;漂白马尾松纤维在50℃下经10.0FPU/g纤维素酶水解2h,在100MPa压力下均质处理30次后得到的MFC的聚合度为229,直径主要分布在10~40nm。相同均质条件下,解离酶预处理纤维较解离原料纤维而言,能量消耗更少,且解离效果更好。