丝瓜络纤维的综合利用研究进展

伴随环境和资源紧缺问题日益突出, 开发绿色可持续发展的新材料, 拓展植物材料的应用空间具有重大的意义。本文对丝瓜络纤维的天然特性如形态、密度、孔隙率、纤维直径、化学组成和力学性能进行了概述;同时结合近年来国内外的研究成果, 重点综述了丝瓜络纤维在环境保护、增强复合材料、纳米纤维素制备、细胞固定化载体及生物反应器等领域的综合利用研究进展。针对目前国内在开发丝瓜络纤维新用途和高附加值利用方面的研究现状, 提出了今后丝瓜络纤维在拓宽其应用范围和加快工业化应用步伐方面的建议, 并对丝瓜络纤维的开发利用前景进行了展望。     

丝瓜络纤维非织造布的制备及其性能

为更好地开发丝瓜络纤维资源,制备环保抗菌材料,通过分析丝瓜络化学成分,设计试验方案,用碱对丝瓜络中的纤维进行提取,并探究关于NaOH质量分数、提取温度、保温时间,液比对提取率的影响。通过试验得到优化纤维提取条件为：Naoh质量分数10%,提取温度170 ℃,保温时间60min,液比1：6 。用提取的丝瓜络纤维制备湿法非织造布并对其进行物理性能与抗菌性检测。结果表明：丝瓜络纤维打浆度为36° SR,厚度为0.230 mm 时,撕裂度为2429.2 mN,抗张强度为876.29N/m;大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在丝瓜络纤维非织造布上均未出现抑菌带,抑菌宽度为0,无细菌繁殖情况,抗菌效果较好。     

三种不同类型的丝瓜果实香气物质解析与比较

为全面了解丝瓜果实香气挥发性成分,以及不同类型丝瓜的香气物质差异,本研究采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术对三种不同类型丝瓜(普通丝瓜类型SG、大肉丝瓜类型DR、双青丝瓜类型YL)的挥发性成分进行分析。结果表明,在三类丝瓜的商品果实中共定性挥发性物质55种,其中烃类化合物最多,为15种。YL、DR和SG中分别检出43、52和47种化合物,其中相对含量最高的化合物分别是苯甲醛、壬醛和芳樟醇。经主成分分析和层次聚类分析表明,55种化合物能够清晰区分SG与DR、YL,而DR和YL之间挥发性物质差异相对较小,这与三类丝瓜的生物学分类相关。通过单因素方差分析,三类丝瓜中两两比较检出30种差异显著化合物(p0.05),并且20种差异化合物在SG中的含量高于DR和YL。己醛、反-2-己烯醛可能是丝瓜果实青味的主要贡献化合物,而苯乙醛可能是大肉丝瓜类型DR甜香的主要贡献物。本研究将为后续丝瓜香味性状的研究以及品质育种提供参考。     

丝瓜络衍生碳纤维基复合材料的电磁波吸收性能

为解决当前多孔磁性碳基吸波材料制备工艺繁杂、能耗高、环境不友好等问题,提出基于多孔生物质源衍生的绿色环保策略。以高孔隙丝瓜络为前驱体,Co²⁺为金属源,二甲基咪唑为配体,经配位自组装获得丝瓜络/金属有机骨架结构复合材料,并经高温煅烧得到碳纤维基钴/碳(LS-Co/C)复合材料。结果表明：在800℃煅烧后,LS-Co/C展现了优异的吸波性能,厚度为1.5 mm时有效吸收带宽为5.2 GHz (12.8～18.0 GHz),其良好的吸波特性得益于错综复杂的三维多孔网络结构为电磁波提供了适宜的损耗空间,在电磁场作用下产生感应电流,并在碳纤维导电网络中快速衰减,同时钴/碳复合材料与碳纤维形成的多重界面极化助力电磁波进一步衰减。该研究将为新型多孔磁性碳基吸波材料的设计开发提供策略。     

Performance of a stationary diesel engine using loofah (Luffa cylindrica,L.) biodiesel

A stationary diesel engine using loofah ethyl ester (biodiesel) was studied and evaluated. Loofah biodiesel was obtained by reacting loofah oil with ethanol in a two-step transesterification process. The loofah biodiesel produced from ethyl esters was blended with automotive gas oil at 0–20% mix with 5% increment of loofah ethyl esters. The performance of a constant speed, stationary 2.46 kW diesel engine was evaluated using loofah biodiesel at five loading conditions (0%, 25%, 50%, 75% and 100% of full load). The engine torque, speed, exhaust gas temperature, brake-specific fuel consumption, the brake thermal efficiency and fuel equivalent power ranged from 1.47 to 8.47 Nm, 1300–1500 rev/min, 65–420 °C, 526.24–684.99 g/kWh, 21.91–27.1% and 51.35–33.24%, respectively, when using all the loofah biodiesel samples at all loading conditions. Loofah biodiesel is suitable to fuel a diesel engine.     

Old-loofah-derived hard carbon for long cyclicity anode in sodium ion battery

Hard carbon was prepared via the carbonization of the old loofah sponge at 800 °C for 1 h in the inert N₂ atmosphere for sodium ion battery (SIB) anode. The resultant old-loofah-derived hard carbon was investigated by scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman, galvanostatic charge/discharge, cyclic voltammetry (CV) and alternating current (AC) impedance. The results suggested that the old-loofah-derived hard carbon powders consisted of many irregular micro-particles with the mean particle size of 12 μm. Furthermore, the old-loofah-derived hard carbon anode also delivered satisfactory electrochemical performances in SIB. For example, the initial discharge specific capacity was as high as about 695 mAh g^?1 at 25 mA g^?1, and the reversible discharge specific capability after 1000 cycles was still about 171 mAh g^?1 even at 1000 mA g^?1, indicating long cycle stability and the promising feasibility of the old-loofah-derived hard carbon anode. The disordered micro-structure and large interlayer distance may jointly contribute into the satisfactory electrochemical performances.     

含甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的丝瓜络的合成及吸附性能

以表面含溴的丝瓜络为大分子引发剂（loofah-Br）,溴化铜（CuBr2）/五甲基二乙烯基三胺（PMDETA）/抗坏血酸（Vc）为催化体系,通过电子转移活化再生催化原子转移自由基聚合（ARGET ATRP）方法,制备了含聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯刷的丝瓜络接枝共聚物loofah-g-PDMAEMA;采用傅里叶红外光谱（FT-IR）及热重分析(TGA)对其结构和性能进行表征;考察了影响Pb2+吸附的主要因素,研究了对Pb2+的重复吸附性能。结果表明,loofah-g-PDMAEMA对Pb2+具有良好的吸附性;吸附最佳条件为：温度30℃、pH=5.5、吸附时间5h时;最大吸附量可达107.8mg/g;吸附过程符合准二级动力学模型;经过5次重复使用后,吸附量可达首次吸附量的84.73% 。     

丝瓜络微纤维的提取及表征

目的 以丝瓜络为原料,采用碱煮与次氯酸钠氧化相结合的提取方法,研究不同提取方法对丝瓜络纤维结构及提取率的影响。方法 通过扫描电镜、红外光谱仪、热重分析仪、X射线衍射析仪等表征处理过程中丝瓜络纤维的表面形貌、杂质去除情况、化学结构以及热学性能等。结果 碱煮可以去除原料中的半纤维素,得到了微米级的丝瓜络纤维;氧化处理则可以去除其中的木质素;通过处理,丝瓜络纤维热稳定性没有明显变化,但晶体含量得到提升;丝瓜络微纤维的提取率受氧化液中氢氧化钠(质量分数为7.4 %)和次氯酸钠(质量分数为5 %)的体积比、氧化温度以及超声波辅助处理等因素的影响,温度越高提取率越高,超声波辅助处理可显著提高其提取率,缩短提取时间。结论 通过碱煮和次氯酸钠氧化,在超声波辅助下可以有效提取丝瓜络纤维(提取率最高可达35.7%)。     

超声波-气调联合处理对番茄、丝瓜混合贮藏保鲜效果的影响

以粉红熟番茄、丝瓜为试验材料,研究不同超声波时间对番茄、丝瓜硬度的影响。探究O ₂体积分数（3%、6%）和CO ₂体积分数（2%、4%、6%）交叉复配后不同气体组分对番茄、丝瓜混合贮藏硬度和感官的影响。在优化了超声处理时间和气体组成的基础上,对比冷藏、气调处理、超声波处理以及超声波-气调联合处理4种保鲜方式对番茄、丝瓜混藏品质的影响。结果表明：超声时间5 min对番茄、丝瓜硬度的保持最为有效;番茄、丝瓜在气体组分（体积分数）6%O ₂、4%CO ₂、90%N2下贮藏至21 d时,硬度最大,感官评分最高;超声波-气调联合保鲜组番茄和丝瓜失重率的增加、丙二醛（MDA）的积累以及呼吸的变化均较其他方式缓慢,番茄滋味与新鲜番茄最接近,丝瓜气味与冷藏相比差异明显。因此超声波-气调联合处理有利于番茄、丝瓜混藏品质的保持。     

蛹虫草丝瓜络半固态发酵产虫草素的工艺优化

采用丝瓜络作为蛹虫草孢子附着点和植物油吸附基质,经半固态发酵生产虫草素,旨在提高液体表面培养的比表面积,进一步提高虫草素产量。利用单因素和Box-Behnken试验设计分别对玉米油和橄榄油条件下的加液量、孢子接种量和发酵温度进行响应面优化。结果表明,虫草素最佳工艺条件为:植物油用玉米油,加液量为3.0 mL/g,孢子接种量为9.49%,发酵温度为27.3℃,相对湿度90%。在优化后的发酵条件下,虫草素产量达到10.13 g/L,比初始半固态发酵虫草素产量提高了76.48%。综上,发酵温度的控制是获得虫草素高产的关键因素。蛹虫草丝瓜络半固态发酵能够通过提高比表面积获得较高的虫草素产量,为大规模工业化虫草素生产提供理论支持。