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摘 要：为促进笋头的高值化利用，利用富含纤维素的竹笋笋头进行纳米纤维素晶体（cellulose nanocrystal，CNC）的制备。以福建省绿竹笋笋头为原料，通过粉碎、前处理和硫酸水解法进行笋头纳米纤维素晶体的制备，并研究其持水力、持油力和膨胀力等理化性质。结果表明：笋头是制备纳米纤维素晶体的适宜原料，经过硫酸水解后笋头纳米纤维素晶体的理化性质得到显著改良。通过硫酸水解法制备的笋头纳米纤维素晶体的得率为49.54%，粒径为91.87 nm;相对于笋头粗纤维，笋头纳米纤维素晶体的持水力、持油力和膨胀力分别提高了99.54%、29.80%和81.15%。
关键词：竹笋;纳米纤维素晶体;酸解法;理化特性
Abstract： In order to promote the highvalue utilization of bamboo shoots， the cellulose nanocrystal （CNC） was prepared by bamboo shoots rich in cellulose. By taking the green bamboo shoots in Fujian Province as the raw materials， the cellulose nanocrystal of bamboo shoots was prepared by means of crushing， pretreatment and sulphuric acid hydrolysis method. Then， the physical and chemical properties such as waterholding power， oilholding power and expansive force were studied. The results showed that the bamboo shoot was an appropriate raw material for the preparation of cellulose nanocrystal. After the sulfuric acid hydrolysis， the physicochemical properties of cellulose nanocrystal in bamboo shoots were improved significantly. The yield of the cellulose nanocrystal in bamboo shoots prepared by the sulfuric acid hydrolysis method was 49.54% and the particle size was 91.87 nm. Compared with the crude fibre of bamboo shoots， the waterholding power， oilholding power and expansive force of cellulose nanocrystal in bamboo shoots were increased by 99.54%， 29.80% and 81.15% respectively.
Key words： Bamboo; Cellulose nanocrystal; Acid hydrolysis method; Physical and chemical properties
纤维素是植物细胞壁的主要成分，占植物界碳含量的50%以上，是自然界中最宝贵的天然可再生资源[1]。纤维素是D吡喃葡萄糖通过β1，4糖苷键连接而成的高分子线性聚合物链。纳米纤维素晶体（cellulose nanocrystal，CNC）是从天然纤维素中提取制备的一维空間尺寸在1～100 nm的纳米级纤维素，具有生物可降解性、高比表面积、强吸水性和强机械性能等特性，在生物医疗材料、包装材料等领域具有巨大的应用潜力[2]。近年来，CNC在食品加工中的应用逐渐成为热点，CNC在食品中可作为更加高效的稳定剂、胶凝剂、增稠剂和脂肪替代品等，还可应用于可降解的食品纳米包装材料的开发[3]。CNC的制备来源丰富，可以利用价格低廉的植物源废弃物，包括竹材[2，4]、棉花[5]、木材[6]、小麦秸秆[7]等进行制备，从而实现农业废弃物的高值化利用。目前制备CNC的方法包括物理法、生物法以及化学法，不同的原料和制备方法下得到的CNC具有不同的晶型、分子结构和物理特性[8]。在所有的制备方法中，硫酸水解法因其技术简便，且所制备的CNC悬浮液稳定性高，已经成为主流的制备方法。例如，Kallel等[9]以纤维素含量41%的大蒜秸秆残留物为原料，通过酸水解的方式制备CNC。酸水解制备的CNC呈针状，平均直径为6 nm，平均长度为480 nm，纵横比为80，其结晶度为68%。Benini等[10]以巴西白茅草（Imperata brasiliensis）为原料，优化了硫酸水解法制备CNC的工艺，在料液比1∶20 （g/mL）、硫酸浓度64%、温度35℃和反应时间75 min的条件下，制得的CNC直径为10～60 nm，长度为150～250 nm，结晶度为65%，CNC溶液悬浮稳定性好。
福建省具有丰富的竹笋资源，竹笋作为常见的食品，其口感良好和营养价值丰富，受到广大消费者的青睐。竹笋有40%用于鲜销，其余多用于初级加工，而加工过程中大量的笋头被废弃，造成了资源的浪费和环境的污染[11]。笋头中含有丰富的纤维素，是制备CNC的优质原料，可显著提升笋头的加工价值。本研究使用硫酸水解法进行笋头CNC的制备，并研究其持水力、持油力和膨胀力等理化性质，研究结果将为福建省竹笋的高值化和综合化加工利用提供理论依据。 1 材料与方法
1.1 试验材料与仪器
笋头取自于福建省当地绿竹笋加工厂。硫酸及盐酸购自于天津市富宇精细化工有限公司;乙酸乙酯及过氧化氢购自于广东省精细化学品工程技术研究开发中心;氢氧化钠（片剂）及无水乙醇购自于上海沃凯生物技术有限公司。
YR1000A多功能粉碎机（永康市五瑞工贸有限公司生产），DGG9140BD电热恒温鼓风干燥箱（上海森信实验仪器有限公司生产），台式低速大容量离心机（长沙湘仪离心机仪器有限公司生产），DF101S集热式恒温加热磁力搅拌锅[邦西仪器科技（上海）有限公司生产]，KQ5200DE数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司生产），Nano ZS90纳米粒度及zeta电位仪（英国马尔文公司生产）。
1.2 试验方法
1.2.1 笋头粗纤维的制备 笋头粗纤维参考Lin等[12]的方法进行制备。将笋头切段干燥并粉碎过80目筛，与乙酸乙酯按照1∶4（g/mL）比例混合，反应1 h后用蒸馏水洗涤，取残渣获得脱脂样品。洗涤离心3次后得到笋头粗纤维（CDF）。
1.2.2 笋头纤维的预处理 笋头纤维素的预处理参考Luo等[13]的方法加以改进。利用8%H2O2将CDF浸泡24 h进行漂白处理并洗涤离心。沉淀物按照料液比1
∶30 （g/mL）分别与5%和10%HCl混合，在超声波功率为170 W和56℃条件下，预处理80 min，得到预处理笋头纤维（PDF）。该预处理可在低浓度酸的作用下，降低笋头粗纤维粒径，有利于提高后续硫酸水解的效率。
1.2.3 笋头CNC的酸解法制备 根据前期制备条件优化结果，将PDF粉末与60%硫酸以料液比1∶20（g/mL）进行混合，并在水浴磁力搅拌锅中以41.5℃和600 r·min-1搅拌速度条件下酸解90 min。反应结束后加入5倍体积的蒸馏水停止酸解。离心后弃上清液，加入蒸馏水洗涤，重复3遍以去除残留的硫酸。用蒸馏水透析至中性，离心后得到沉淀物，干燥后即为笋头纳米纤维素晶体（CNC）。
1.2.4 笋头CNC粒径和得率的测定 CNC样品稀释5倍后用纳米粒度及zeta电位仪测量粒度，具体测量参数如下：材料（CNC）折射率为1.470，分散剂为水，折射率为1.330，温度为25℃，测量3次，取平均值。CNC的得率按照其重量与CDF重量的比值（%）进行计算。
1.2.5 样品持水力的测定 准确称取0.5 g纤维样品于50 mL离心管中，加入25 mL去离子水，置于37℃水浴锅中并搅拌30 min。离心（4000 r·min-1、15 min）弃去上清液，称量沉淀的纤维样品湿重，放入烘箱干燥后称量样品干重。持水力计算公式：
持水力（g·g-1）=[样品湿重（g）-样品干重（g）]/样品干重（g）
1.2.6 样品持油力的测定 准确称取1.0 g纤维样品于50 mL离心管中，加入食用调和油20 mL，攪拌均匀后37℃水浴锅中静置1 h，离心（4000 r·min-1、15 min）后倾去上层油，用滤纸吸干沉淀物表面游离的调和油并称重。持油力计算公式：
持油力（g·g-1）=[吸油后样品重（g）-样品干重（g）]/样品干重（g）
1.2.7 样品膨胀力的测定 准确称取0.5 g纤维样品于25 mL量筒中，记录纤维干品体积，用移液管准确加入10 mL蒸馏水，振荡均匀后在25℃水浴锅中静置24 h，记录浸泡膨胀后的纤维样品的体积。膨胀力计算公式：
膨胀力（mL·g-1）=[膨胀后样品体积（mL）-干品体重（mL）]/样品干重（g）
1.3 数据分析
数据通过DPS（7.05）软件进行统计及分析，试验数据用均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 笋头CNC的外观特征、粒径和得率
笋头粗纤维经过预处理和硫酸水解制得不同阶段的笋头纤维样品（CDF、PDF和CNC）如图1所示。CDF由于含有非纤维素物质和其他杂质，包括木质素、半纤维素和果胶等，所以粗纤维粉末呈褐色。由于在预处理过程中对粗纤维进行脱色处理，并且制备过程中采用的超声波和酸解处理也有利于进一步去除纤维样品中非纤维素材料和其他杂质，保留高纯度和结晶度的纤维素材料，因此PDF和CNC粉末均为白色。
纳米纤维指的是通过物理、化学等处理方法将粒径减小至100 nm以内的纤维。本研究中以笋头粗纤维为原料制得的CNC经过纳米粒度及zeta电位仪测量，其纤维平均粒径为91.87 nm，符合纳米纤维素尺寸要求。经过得率计算，本方法制备纳米纤维素晶体的得率为49.54%。
2.2 笋头纤维的持水力、持油力和膨胀力
笋头CNC可作为新型的纳米级膳食纤维在食品加工中进行应用[14]。膳食纤维的持水力、持油力和膨胀力是反映膳食纤维理化特性以及在功能食品中应用潜力的重要指标。如表1所示，经过不同的化学和物理处理后，与CDF比较，PDF和CNC的持水力和膨胀力均得到显著提高。其中，CNC的持水力和膨胀力最高，分别达到13.07 g·g-1和6.63 mL·g-1，较CDF分别提高了99.54%和81.15%。这可能是由于CNC颗粒尺寸小，表面积显著增大，为水分子提供了更多的结合位点。此外，断裂的纤维素链结构也增加了空间放大效应，从而增加了膨胀能力。笋头纤维具有良好的油脂吸附能力，但没有表现出随着纤维粒径缩小而不断增强的趋势。由表1可见，CDF的持油力为2.55 g·g-1，PDF的持油力显著增加至6.37 g·g-1。然而，PDF经过酸解制成CNC后，其持油力下降为3.31 g·g-1，仅比CDF高29.80%。CNC持油力较PDF低的原因可能是因为在测定持油力的过程中，大量的CNC粉末与油脂分子紧密结合后悬浮在油的上层不能被沉淀而导致CNC持油力测定值偏小。 相对于笋头粗纤维（CDF），经过硫酸水解法制备的笋头CNC的持水性显著提高，有利于减少食物残渣在肠道内的停留时间，从而促进排便。笋头CNC膨胀力的提升则能够增加饱腹感，减少食物的摄入量，从而达到控制体重的目的。笋头CNC的持油力不强，其对人体内过量油脂的吸附和排除能力还有待于进一步研究。除了笋头CNC的这些基本理化特性以外，笋头CNC的纳米级颗粒尺寸、高比表面积、生物降解性等优良特性，使其在食品稳定剂、生物降解食品包装膜等领域具有巨大的应用潜力。
3 讨论与结论
随着纳米技术的快速发展，纳米材料在生物医药、食品加工、组织工程、高效催化、光电器件、航天器材等领域起到了越来越重要的作用。纳米纤维素晶体是以来源丰富的农产品废弃物为原料，通过不同制备方法降解天然纤维素制备而成的一类纳米颗粒，可作为新型食品包装材料、乳化剂、稳定剂和膳食纤维等广泛应用于现代食品加工产业。
本研究以福建省绿竹笋的加工废弃物——笋头为原料，通过粉碎、预处理和硫酸水解，成功制备了笋头CNC。测定结果表明，该方法制备的CNC得率为49.54%，粒径为91.87 nm，达到纳米纤维尺寸的要求。为了进一步分析笋头CNC作为新型膳食纤维的应用潜力，本研究对制得的笋头纤维样品的理化性质进行了分析和比较。研究结果表明，笋头CNC的持水力、持油力和膨胀力均显著优于笋头粗纤维，其持水力较粗纤维提高了99.54%，持油力提高了29.80%，膨胀力提高了81.15%，可作为一种具有潜力的新型纳米级膳食纤维在功能食品中进行应用。同时，硫酸水解法有效地降低笋头纤维的粒径，提高其比表面积，使得笋头CNC具备了纳米颗粒的特征，在食品稳定剂、可降解食品包装等领域也将具有良好的应用前景。研究结果为有效地利用笋头资源以及提高竹笋加工的综合利用率和经济价值提供了重要的理论依据。
参考文献：
[1]吴巧妹，王嘉伦，刘晓泽，等.丝瓜络纳米纤维素晶体制备工艺的优化[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2015，43（4）：179-184.
[2]卓治非，房桂干，王戈，等.竹浆制备纳米纤维素晶体的工艺优化及表征[J].化工新型材料，2015，43（4）：132-135.
[3]MU R，HONG X，NE Y，et al.Recent trends and applications of cellulose nanocrystals in food industry[J].Trends in Food Science & Technology，2019，93：136-144.
[4]杨帼静，陈宇飞，吴强，等.竹材剩余物纳米纤维素晶体的制备及性能表征[J].纤维素科学与技术，2013，21（4）：63-68.
[5]WU Q，MENG Y，CONCHA K，et al.Influence of temperature and humidity on nanomechanical properties of cellulose nanocrystal films made from switch grass and cotton[J].Industrial Crops and Products，2013，48：28-35.
[6]RAMANEN P，PENTTILA P A，SVEDSTROM K，et al.The effect of drying method on the properties and nanoscale structure of cellulose whiskers[J].Cellulose，2012，19（3）：901-912.
[7]RAHIMI M，BEHROOZ R.Effect of cellulose characteristic and hydrolyze conditions on morphology and size of nanocrystal cellulose extracted from wheat straw[J].International Journal of Polymeric Materials，2011，60（8）：529-541.
[8]REINIATI I，HRYMAK A N，MARGARITIS A.Recent developments in the production and applications of bacterial cellulose fibers and nanocrystals[J].Critical Reviews in Biotechnology，2017，37（4）：510-524.
[9]KALLEL F，BETTAIEB F，KHIARI R.Isolation and structural characterization of cellulose nanocrystals extracted from garlic straw residues[J].Industrial Crops and Products，2016，87：287-296.
[10]BENINI K，VOORWALD H J C，CIOFFI M O H，et al.Preparation of nanocellulose from Imperata brasiliensis grass using Taguchi method[J].Carbohydr Polym，2018，192：337-346.
[11]劉卫平.竹笋老茎膳食纤维的提取、超微处理及其应用研究[D].福州：福建农林大学，2013.
[12]LIN L，XIAN L，JIE P，et al.Structural Properties and Potential Applications of Cellulose Nanofiber from Bamboo Shoot Shell[J].Chinese Journal of Structure Chemistry，2017，36（3）：533-542.
[13]LUO X，WANG Q，FANG D，et al.Modification of insoluble dietary fibers from bamboo shoot shell：Structural characterization and functional properties[J].International Journal of Biological Macromolecules，2018，120（Part B）：1461-1467.
[14]涂宗财，李金林，刘成梅，等.纳米膳食纤维的研制及特性初探[J].食品科学，2006， 27（12）：575-577.
（责任编辑：林玲娜）
关键词：竹笋;纳米纤维素晶体;酸解法;理化特性
Abstract： In order to promote the highvalue utilization of bamboo shoots， the cellulose nanocrystal （CNC） was prepared by bamboo shoots rich in cellulose. By taking the green bamboo shoots in Fujian Province as the raw materials， the cellulose nanocrystal of bamboo shoots was prepared by means of crushing， pretreatment and sulphuric acid hydrolysis method. Then， the physical and chemical properties such as waterholding power， oilholding power and expansive force were studied. The results showed that the bamboo shoot was an appropriate raw material for the preparation of cellulose nanocrystal. After the sulfuric acid hydrolysis， the physicochemical properties of cellulose nanocrystal in bamboo shoots were improved significantly. The yield of the cellulose nanocrystal in bamboo shoots prepared by the sulfuric acid hydrolysis method was 49.54% and the particle size was 91.87 nm. Compared with the crude fibre of bamboo shoots， the waterholding power， oilholding power and expansive force of cellulose nanocrystal in bamboo shoots were increased by 99.54%， 29.80% and 81.15% respectively.
Key words： Bamboo; Cellulose nanocrystal; Acid hydrolysis method; Physical and chemical properties
纤维素是植物细胞壁的主要成分，占植物界碳含量的50%以上，是自然界中最宝贵的天然可再生资源[1]。纤维素是D吡喃葡萄糖通过β1，4糖苷键连接而成的高分子线性聚合物链。纳米纤维素晶体（cellulose nanocrystal，CNC）是从天然纤维素中提取制备的一维空間尺寸在1～100 nm的纳米级纤维素，具有生物可降解性、高比表面积、强吸水性和强机械性能等特性，在生物医疗材料、包装材料等领域具有巨大的应用潜力[2]。近年来，CNC在食品加工中的应用逐渐成为热点，CNC在食品中可作为更加高效的稳定剂、胶凝剂、增稠剂和脂肪替代品等，还可应用于可降解的食品纳米包装材料的开发[3]。CNC的制备来源丰富，可以利用价格低廉的植物源废弃物，包括竹材[2，4]、棉花[5]、木材[6]、小麦秸秆[7]等进行制备，从而实现农业废弃物的高值化利用。目前制备CNC的方法包括物理法、生物法以及化学法，不同的原料和制备方法下得到的CNC具有不同的晶型、分子结构和物理特性[8]。在所有的制备方法中，硫酸水解法因其技术简便，且所制备的CNC悬浮液稳定性高，已经成为主流的制备方法。例如，Kallel等[9]以纤维素含量41%的大蒜秸秆残留物为原料，通过酸水解的方式制备CNC。酸水解制备的CNC呈针状，平均直径为6 nm，平均长度为480 nm，纵横比为80，其结晶度为68%。Benini等[10]以巴西白茅草（Imperata brasiliensis）为原料，优化了硫酸水解法制备CNC的工艺，在料液比1∶20 （g/mL）、硫酸浓度64%、温度35℃和反应时间75 min的条件下，制得的CNC直径为10～60 nm，长度为150～250 nm，结晶度为65%，CNC溶液悬浮稳定性好。
福建省具有丰富的竹笋资源，竹笋作为常见的食品，其口感良好和营养价值丰富，受到广大消费者的青睐。竹笋有40%用于鲜销，其余多用于初级加工，而加工过程中大量的笋头被废弃，造成了资源的浪费和环境的污染[11]。笋头中含有丰富的纤维素，是制备CNC的优质原料，可显著提升笋头的加工价值。本研究使用硫酸水解法进行笋头CNC的制备，并研究其持水力、持油力和膨胀力等理化性质，研究结果将为福建省竹笋的高值化和综合化加工利用提供理论依据。 1 材料与方法
1.1 试验材料与仪器
笋头取自于福建省当地绿竹笋加工厂。硫酸及盐酸购自于天津市富宇精细化工有限公司;乙酸乙酯及过氧化氢购自于广东省精细化学品工程技术研究开发中心;氢氧化钠（片剂）及无水乙醇购自于上海沃凯生物技术有限公司。
YR1000A多功能粉碎机（永康市五瑞工贸有限公司生产），DGG9140BD电热恒温鼓风干燥箱（上海森信实验仪器有限公司生产），台式低速大容量离心机（长沙湘仪离心机仪器有限公司生产），DF101S集热式恒温加热磁力搅拌锅[邦西仪器科技（上海）有限公司生产]，KQ5200DE数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司生产），Nano ZS90纳米粒度及zeta电位仪（英国马尔文公司生产）。
1.2 试验方法
1.2.1 笋头粗纤维的制备 笋头粗纤维参考Lin等[12]的方法进行制备。将笋头切段干燥并粉碎过80目筛，与乙酸乙酯按照1∶4（g/mL）比例混合，反应1 h后用蒸馏水洗涤，取残渣获得脱脂样品。洗涤离心3次后得到笋头粗纤维（CDF）。
1.2.2 笋头纤维的预处理 笋头纤维素的预处理参考Luo等[13]的方法加以改进。利用8%H2O2将CDF浸泡24 h进行漂白处理并洗涤离心。沉淀物按照料液比1
∶30 （g/mL）分别与5%和10%HCl混合，在超声波功率为170 W和56℃条件下，预处理80 min，得到预处理笋头纤维（PDF）。该预处理可在低浓度酸的作用下，降低笋头粗纤维粒径，有利于提高后续硫酸水解的效率。
1.2.3 笋头CNC的酸解法制备 根据前期制备条件优化结果，将PDF粉末与60%硫酸以料液比1∶20（g/mL）进行混合，并在水浴磁力搅拌锅中以41.5℃和600 r·min-1搅拌速度条件下酸解90 min。反应结束后加入5倍体积的蒸馏水停止酸解。离心后弃上清液，加入蒸馏水洗涤，重复3遍以去除残留的硫酸。用蒸馏水透析至中性，离心后得到沉淀物，干燥后即为笋头纳米纤维素晶体（CNC）。
1.2.4 笋头CNC粒径和得率的测定 CNC样品稀释5倍后用纳米粒度及zeta电位仪测量粒度，具体测量参数如下：材料（CNC）折射率为1.470，分散剂为水，折射率为1.330，温度为25℃，测量3次，取平均值。CNC的得率按照其重量与CDF重量的比值（%）进行计算。
1.2.5 样品持水力的测定 准确称取0.5 g纤维样品于50 mL离心管中，加入25 mL去离子水，置于37℃水浴锅中并搅拌30 min。离心（4000 r·min-1、15 min）弃去上清液，称量沉淀的纤维样品湿重，放入烘箱干燥后称量样品干重。持水力计算公式：
持水力（g·g-1）=[样品湿重（g）-样品干重（g）]/样品干重（g）
1.2.6 样品持油力的测定 准确称取1.0 g纤维样品于50 mL离心管中，加入食用调和油20 mL，攪拌均匀后37℃水浴锅中静置1 h，离心（4000 r·min-1、15 min）后倾去上层油，用滤纸吸干沉淀物表面游离的调和油并称重。持油力计算公式：
持油力（g·g-1）=[吸油后样品重（g）-样品干重（g）]/样品干重（g）
1.2.7 样品膨胀力的测定 准确称取0.5 g纤维样品于25 mL量筒中，记录纤维干品体积，用移液管准确加入10 mL蒸馏水，振荡均匀后在25℃水浴锅中静置24 h，记录浸泡膨胀后的纤维样品的体积。膨胀力计算公式：
膨胀力（mL·g-1）=[膨胀后样品体积（mL）-干品体重（mL）]/样品干重（g）
1.3 数据分析
数据通过DPS（7.05）软件进行统计及分析，试验数据用均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 笋头CNC的外观特征、粒径和得率
笋头粗纤维经过预处理和硫酸水解制得不同阶段的笋头纤维样品（CDF、PDF和CNC）如图1所示。CDF由于含有非纤维素物质和其他杂质，包括木质素、半纤维素和果胶等，所以粗纤维粉末呈褐色。由于在预处理过程中对粗纤维进行脱色处理，并且制备过程中采用的超声波和酸解处理也有利于进一步去除纤维样品中非纤维素材料和其他杂质，保留高纯度和结晶度的纤维素材料，因此PDF和CNC粉末均为白色。
纳米纤维指的是通过物理、化学等处理方法将粒径减小至100 nm以内的纤维。本研究中以笋头粗纤维为原料制得的CNC经过纳米粒度及zeta电位仪测量，其纤维平均粒径为91.87 nm，符合纳米纤维素尺寸要求。经过得率计算，本方法制备纳米纤维素晶体的得率为49.54%。
2.2 笋头纤维的持水力、持油力和膨胀力
笋头CNC可作为新型的纳米级膳食纤维在食品加工中进行应用[14]。膳食纤维的持水力、持油力和膨胀力是反映膳食纤维理化特性以及在功能食品中应用潜力的重要指标。如表1所示，经过不同的化学和物理处理后，与CDF比较，PDF和CNC的持水力和膨胀力均得到显著提高。其中，CNC的持水力和膨胀力最高，分别达到13.07 g·g-1和6.63 mL·g-1，较CDF分别提高了99.54%和81.15%。这可能是由于CNC颗粒尺寸小，表面积显著增大，为水分子提供了更多的结合位点。此外，断裂的纤维素链结构也增加了空间放大效应，从而增加了膨胀能力。笋头纤维具有良好的油脂吸附能力，但没有表现出随着纤维粒径缩小而不断增强的趋势。由表1可见，CDF的持油力为2.55 g·g-1，PDF的持油力显著增加至6.37 g·g-1。然而，PDF经过酸解制成CNC后，其持油力下降为3.31 g·g-1，仅比CDF高29.80%。CNC持油力较PDF低的原因可能是因为在测定持油力的过程中，大量的CNC粉末与油脂分子紧密结合后悬浮在油的上层不能被沉淀而导致CNC持油力测定值偏小。 相对于笋头粗纤维（CDF），经过硫酸水解法制备的笋头CNC的持水性显著提高，有利于减少食物残渣在肠道内的停留时间，从而促进排便。笋头CNC膨胀力的提升则能够增加饱腹感，减少食物的摄入量，从而达到控制体重的目的。笋头CNC的持油力不强，其对人体内过量油脂的吸附和排除能力还有待于进一步研究。除了笋头CNC的这些基本理化特性以外，笋头CNC的纳米级颗粒尺寸、高比表面积、生物降解性等优良特性，使其在食品稳定剂、生物降解食品包装膜等领域具有巨大的应用潜力。
3 讨论与结论
随着纳米技术的快速发展，纳米材料在生物医药、食品加工、组织工程、高效催化、光电器件、航天器材等领域起到了越来越重要的作用。纳米纤维素晶体是以来源丰富的农产品废弃物为原料，通过不同制备方法降解天然纤维素制备而成的一类纳米颗粒，可作为新型食品包装材料、乳化剂、稳定剂和膳食纤维等广泛应用于现代食品加工产业。
本研究以福建省绿竹笋的加工废弃物——笋头为原料，通过粉碎、预处理和硫酸水解，成功制备了笋头CNC。测定结果表明，该方法制备的CNC得率为49.54%，粒径为91.87 nm，达到纳米纤维尺寸的要求。为了进一步分析笋头CNC作为新型膳食纤维的应用潜力，本研究对制得的笋头纤维样品的理化性质进行了分析和比较。研究结果表明，笋头CNC的持水力、持油力和膨胀力均显著优于笋头粗纤维，其持水力较粗纤维提高了99.54%，持油力提高了29.80%，膨胀力提高了81.15%，可作为一种具有潜力的新型纳米级膳食纤维在功能食品中进行应用。同时，硫酸水解法有效地降低笋头纤维的粒径，提高其比表面积，使得笋头CNC具备了纳米颗粒的特征，在食品稳定剂、可降解食品包装等领域也将具有良好的应用前景。研究结果为有效地利用笋头资源以及提高竹笋加工的综合利用率和经济价值提供了重要的理论依据。
参考文献：
[1]吴巧妹，王嘉伦，刘晓泽，等.丝瓜络纳米纤维素晶体制备工艺的优化[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2015，43（4）：179-184.
[2]卓治非，房桂干，王戈，等.竹浆制备纳米纤维素晶体的工艺优化及表征[J].化工新型材料，2015，43（4）：132-135.
[3]MU R，HONG X，NE Y，et al.Recent trends and applications of cellulose nanocrystals in food industry[J].Trends in Food Science & Technology，2019，93：136-144.
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（责任编辑：林玲娜）