甘蔗渣纖維素納米纖維的制備與表征

張玉梅，周偉，鄒穎，付調坤，胡小軍，曹玉坡，李積華2，

（1.嶺南師范學院食品科學與工程學院,廣東湛江 524001；2.福建農林大學食品科學學院,福建福州 350002；3.中國熱帶農業科學院-農產品加工研究所/農業農村部熱帶作物產品加工重點實驗室,廣東湛江 524001）

纖維素是世界上儲量最豐富的天然聚合物,被稱為“用之不竭的綠色資源”,具有可再生、生物可降解及熱穩定等優良特性[1]。納米纖維素是至少有一維在1～100 nm 范圍內的纖維素,包括纖維素納米纖維（cellulose nanofibers,CNFs）、纖維素納米晶體（cellulose nanocrystals,CNCs）和細菌纖維素（bacterial cellulose,BC）[2]。與其他納米纖維素相比,CNFs 的制備工藝較為簡單,具有高強度、高聚合度和高結晶度等優點[3-4],通常使用高壓均質法、球磨法、研磨法等機械生產方法制備,但僅依靠機械力來剪切和分離CNFs 存在能耗大、效率低、成本高等缺點,而且機械磨削過程中產生的瞬時高溫也會影響CNFs 的晶體結構[5],因此CNFs的工業化制備仍然存在挑戰。

化學預處理是一種輔助分解纖維素的有效方法,對纖維素進行適當處理不僅降低了纖維素納米纖維制備所需的能量,同時也能在纖維素表面引入功能化結構或官能團。當前,羧基化[6]、磷酸化[7]和磺化[8]已被用于CNFs 制備的化學預處理,其中,羧基化預處理的原理是纖維素結構上的羥基在堿性條件下與醚化劑反應生成纖維素醚。蔗渣纖維素經過羧甲基化可以制得一種重要的醚化產物羧甲基纖維素,常選用氫氧化鈉和氯乙酸鈉作為堿化劑和醚化劑,該方法綠色環保、成本較低[9]。Im 等[10]研究了羧基化預處理CNFs 的最佳反應條件,發現隨著羧基含量的增加,在膠體中生產CNFs 所需的機械處理步驟大幅減少,且由于纖維素之間的靜電排斥增加,高羧基含量的CNFs 懸浮液更穩定。因此,羧基化預處理有助于降低CNFs 制備過程中的能耗,增強CNFs 穩定性。然而,目前用于制備羧基化纖維素納米纖維的原料主要是木材和棉花[11],尚未見到羧基化預處理在甘蔗渣纖維素納米纖維制備方面的報道。

甘蔗是產于熱帶和亞熱帶地區的一種主要農業作物,全球市場上80% 的糖來源于甘蔗,每加工1 000 t甘蔗,就會產生270 t 甘蔗渣[12]。甘蔗渣中纖維素含量為32%～45%,是用于制備CNFs 等綠色纖維素衍生材料的潛在原料[13]。De Oliveira 等[14]采用硫酸水解法從甘蔗渣纖維素中獲得了具有較大長徑比和結晶度指數的CNCs。De Aguiar 等[15]采用酶解法從甘蔗渣纖維素中提取到具有較高結晶度指數和熱穩定性的CNCs。然而,利用甘蔗渣制備CNFs 的研究相對較少。因此,本研究以甘蔗渣為原料提取甘蔗渣纖維素（sugarcane bagasse cellulose,SBC）,采用氫氧化鈉和氯乙酸鈉作為堿化劑和醚化劑對SBC 進行預處理制備羧基化甘蔗渣纖維素納米纖維（sugarcane bagasse cellulose nanofibers,SBCNFs）,對SBC 與SBCNFs 的形貌與性質進行表征分析,進一步探究SBCNFs 懸浮液的流變行為,以期為SBCNFs 的制備及應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甘蔗渣:廣東金海糖業有限公司；氫氧化鈉、亞氯酸鈉、冰醋酸、1 mol/L 氫氧化鈉標準溶液、氯乙酸鈉、無水乙醇:西隴科學股份有限公司；以上試劑均為分析純。

HD-100T 熱泵干燥機:中國海達國際有限公司；LC-20A 低溫高速離心機:德國Sigma 公司；pHS-3C pH計:上海儀電科學儀器股份有限公司；T18 高速剪切機:德國IKA 公司；DDS-307A 電導率儀:上海儀電科學儀器股份有限公司；Zetasizer Pro 納米粒度及Zeta電位分析儀:英國馬爾文儀器有限公司；Nicolet iN10傅里葉變換紅外光譜儀（Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR）:美國賽默飛世爾科技公司；JEM-1000透射電鏡（transmission electron microscopy,TEM）:日本電子株式會社；D8 ADVANCE 型X-射線衍射儀（Xray diffraction,XRD）:德國Bruker 公司；同步熱重分析儀（thermal gravimetric,TG）、HAAKE MARS 流變儀:美國TA 公司。

1.2 方法

1.2.1 甘蔗渣纖維素的提取

甘蔗渣經水洗去除泥沙等雜質后置于50 ℃熱泵干燥機中烘干24 h。使用粉碎機將其粉碎,過50 目篩,收集下層粉末,備用。參照沈小倩等[16]的方法稍作修改制備甘蔗渣纖維素。首先,稱取甘蔗渣粉末10 g,加入7.5%亞氯酸鈉溶液120 mL,攪拌均勻,用冰醋酸將體系pH 值調節至4.0,然后置于75 ℃水浴攪拌加熱2 h,隨后過濾收集濾渣,濾渣用去離子水洗滌至中性,置于50 ℃烘箱中烘干,再與120 mL 10% 氫氧化鈉溶液混合,室溫下攪拌12 h,過濾,濾渣用去離子水洗滌至中性,用95%乙醇洗脫3 次,50 ℃烘干后粉碎,制備得到SBC。

1.2.2 羧基化甘蔗渣纖維素納米纖維的制備

參照Wang 等[17]的方法并稍作修改制備SBCNFs。首先,用7.7% 氫氧化鈉水溶液浸泡SBC,料液比1∶3（g/mL）,反應溫度25 ℃,反應時間30 min。隨后加入480 mL 無水乙醇和7.4 g 氯乙酸鈉,在75 ℃條件下加熱攪拌4 h。反應結束后,過濾、洗滌以去除分散液中的游離試劑。然后加入適量去離子水,形成懸浮液,將懸浮液放入高速攪拌器高速剪切機中攪拌剪切10 min,形成透明懸浮液狀分散物。最后,將分散液置于12 000 r/min、4 ℃條件下離心30 min,去除上清液,下層懸浮液經冷凍干燥、粉碎得到羧基化SBCNFs 粉末樣品。

1.2.3 粒徑和電位測定

SBCNFs 的粒徑和Zeta 電位使用Zetasizer Pro 納米粒度及Zeta 電位分析儀測定。將SBCNFs 配制成0.01%～0.5%的分散液,用膠頭滴管吸取分散液置于比色皿中進行試驗,測定SBCNFs 表面電荷。粒徑測定條件:分散介質為水,測量材料的折射率為1.47,色散折射率為1.33,溫度為25 ℃。

1.2.4 透射電鏡（TEM）表征

將SBCNFs 配制成濃度為0.01% 的分散液,超聲處理30 min,取適量樣品滴到含有碳涂層的銅網上,靜置1 min,然后取10μL 醋酸雙氧鈾染色劑滴到銅網上,靜置染色1 min,將多余的液體用濾紙吸干,并將銅網放置在樣品臺中自然干燥,使用透射電鏡觀察樣品形貌。

1.2.5 FTIR 與XRD 測試

1）FTIR 測試:分別取10 mg 左右SBC 與SBCNFs于瑪瑙研缽中,加入1 g 溴化鉀（KBr）粉末,研磨30 min,使樣品與KBr 混合均勻,用壓片機將其壓制成透明的薄片,使用傅里葉變換紅外光譜儀檢測樣品,波長范圍在4 000～500 cm-1,分析比較SBC 與SBCNFs化學基團的變化。

2）XRD 測試:將待測試樣置于40 ℃真空干燥箱中干燥4 h 后測試,試驗條件為電壓40 kV、入射電流150 mA,Cu-Ka 輻射源（λ=1.541 8 ?）、衍射角范圍5°～60°,掃描速度為1 π/min。由Segal 經驗公式計算結晶度（J,%）。

J=（I002-Iam）/I002× 100

式中:I002為纖維素晶面（2θ=22.5°）的衍射強度,代表結晶區強度；Iam為無定形區（2θ=18°）的衍射強度,代表非結晶區強度。

1.2.6 羧基含量測定

稱取適量試樣,配制成濃度為0.05%的懸浮液,超聲處理30 min,使SBCNFs 均勻分散。用0.1 mol/L 鹽酸標準溶液調節懸浮液pH 值至2.0,然后放入電導率儀。用堿式滴定管滴加0.2 mol/L NaOH 標準溶液,每次滴加200μL,記錄NaOH 標準溶液加入量及其對應的電導率值。將所得數據經過分段直線擬合,求得擬合直線在拐點處的交點,即可得到初始平衡體積V1（μL）和終點平衡體積V2（μL）,（V2-V1）即為試樣中羧基消耗的NaOH 溶液的體積,由此計算羧基含量（S）。

式中:CNaOH為氫氧化鈉的摩爾濃度,mol/L；m為SBCNFs 樣品質量,g。

1.2.7 熱重分析

準確稱取10 mg 干燥的SBCNFs,利用同步熱重分析儀對其進行熱重（thermogravimetric,TG）分析,記錄樣品的TG 曲線。設置溫度范圍為30～500 ℃,升溫速率為10 ℃/min,在氮氣氛圍下進行測定。

1.2.8 流變學分析

參考Fourati 等[18]的方法稍作修改,采用流變儀進行流變測試,選用60 mm 平板,樣品與轉子間距1 mm,測試溫度25 ℃。黏度測試:剪切速率范圍0.1～1 000 s-1；動態測試分為應變掃描和頻率掃描,應變掃描條件為在10 rad/s 下,應變范圍0.1%～100%；動態頻率掃描條件為應變為5%（根據應變掃描結果,確保所有樣品的測試均在線性黏彈區域內）,掃描頻率范圍0.1～100 rad/s。為探究SBCNFs 濃度對懸浮液流變行為的影響,配制濃度為0.6%、0.8%、1.0%、1.2% 的SBCNFs 懸浮液。

1.3 數據處理與分析

各組試驗重復3 次,采用統計學分析軟件SPSS 18.0 進行差異顯著性分析（P<0.05）,Origin 2021 軟件進行作圖處理。

2 結果與分析

2.1 粒徑和電位分析

不同濃度SBCNFs 懸浮液的粒徑分布與Zeta 電位見圖1。

圖1 不同SBCNFs 懸浮液濃度對粒徑和電位的影響Fig.1 Effect of different SBCNFs suspension concentration on particle size and potential

由圖1（a）可知,所有樣品的粒徑分布均有2 個峰值,主峰在500～2 000 nm,隨SBCNFs 濃度的增加,纖維之間相互纏繞,主峰位峰面積逐漸增大。Zeta 電位是衡量膠體懸浮液穩定性的指標之一,通常認為Zeta電位絕對值大于35 時體系較為穩定,Zeta 電位的絕對值越大,體系中靜電斥力越大,體系越穩定[19]。由圖1（b）可知,所有樣品的Zeta 電位均為負值,這是因為其表面的羥基和羧酸基團帶有負電荷。當濃度為0.10%時,Zeta 電位絕對值為57.17 mV,顯著高于濃度為0.05% 時Zeta 電位絕對值（P<0.05）,體系較為穩定。這是由于SBCNFs 濃度的增加,體系中帶有負電荷的羥基和羧基含量增大。當SBCNFs 濃度大于0.10%時,Zeta 電位絕對值隨濃度增大而增大,但是增加幅度較小,這可能是體系中電荷濃度增加導致SBCNFs 表面電荷屏蔽引起的。

2.2 TEM 表征

圖2 是SBCNFs 的透射電鏡圖及直徑分布。

圖2 SBCNFs 的TEM 圖與長度和寬度分布Fig.2 TEM map of SBCNFs with length and width distribution

由圖2（a）可以觀察到3 根形貌清晰的SBCNFs,呈纖絲狀,圖2（b）是集聚狀態的SBCNFs,由圖可以觀察到SBCNFs 相互纏繞,呈網狀結構。對圖2（a）和圖2（b）中SBCNFs 的長度和寬度進行統計,結果表明,SBCNFs 的寬度范圍在3～10 nm,長度為微米級別,范圍主要集中在1 000～2 000 nm,最大長徑比為1∶200。Song 等[19]使用兩步堿氧化法將廢棄苷蔗渣轉化成寬度為5～10 nm,平均長度為350 nm 的纖維素納米纖維,該纖維形貌表現出與SBCNFs 類似的纖絲狀,纖維寬度范圍比較接近,但是其長度較小,最大長徑比約為1∶70。因此,與“兩步堿氧化法”制備的甘蔗渣纖維素納米纖維相比,羧基化預處理制備SBCNFs 形貌符合甘蔗渣纖維素納米纖維的特征,且具有更大的長徑比。

2.3 SBC 與SBCNFs 的紅外光譜與SBCNFs 羧基含量分析

SBC 與SBCNFs 的紅外光譜結果見圖3。

圖3 SBC 和SBNCFs 的FITRFig.3 FTIR spectra of sugarcane bagasse cellulose（SBC）and SBCNFs

由圖3 可知,3 447 cm-1附近的大波段包含C—H拉伸振動和來自水的O—H 拉伸振動。2 918 cm-1處的兩個較強的寬峰是由羥基氫鍵和對稱C—H 振動帶引起的。在1 018 cm-1處的峰是糖單位之間的β-糖苷鍵振動引起的,由此表明,形成纖維素鏈的糖殘基是通過β-形式鍵連接的[20]。SBC 與SBCNFs—COO-Na+在1 630 cm-1處均有強吸收峰,這個峰值可能是由于其中—COO-Na+的伸縮振動產生的,SBC 的—COO-Na+是使用堿性亞氯酸鈉漂白甘蔗渣過程中由羥基氧化而來[21]。與SBC 相比,SBCNFs 的—COO-Na+峰強度更大,說明有更多的—COO-Na+生成,羧基化反應成功。樣品酸化后,在1 630 cm-1處的吸收峰消失轉移至1 742 cm-1,這是由—COOH 振動產生的[22],說明羧酸根在SBCNFs 中以羧酸鹽的形式存在。SBC 和SBCNFs在1 018～500 cm-1的吸收峰通常被認為是纖維素I 結構,表明經過羧基化預處理后,纖維素的結構沒有被改變[23]。

SBCNFs 的羧基含量決定SBCNFs 機械處理的難易程度及在水相中的穩定性,較高的羧基含量可減少制備過程中所需的機械能,并增加纖維的縱橫比[13]。通過氫氧化鈉標準溶液滴定法測定羧基含量。圖4 是SBCNFs 懸浮液電導率值隨氫氧化鈉標準溶液滴加量變化的曲線。

圖4 SBCNFs 懸浮液的電導率滴定曲線Fig.4 Conductivity of SBCNFs suspension

根據圖4 計算得到SBCNFs 表面羧基含量為2.16 mmol/g。四甲基哌啶氧化法（2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxyl,TEMPO）制備的五節芒CNFs 與棉花CNFs 羧基含量分別為1.98 mmol/g 和1.09 mmol/g[23-24],羧基含量低于SBCNFs,這歸因于TEMPO 氧化對CNFs 表面C-6 位的伯羥基的選擇性地氧化。

2.4 SBC 與SBCNFs 的XRD 分析

結晶度是影響纖維素強度及力學性能的主要因素,圖5 為SBC 與SBCNFs 的XRD 譜圖。

圖5 SBC 和SBNCFs 的XRD 圖Fig.5 XRD of SBC and SBCNFs

由圖5 可知,SBC 在16.3°、22.8°和34.9°出現纖維素I 型結晶結構的2θ特征峰[19]；SBCNFs 在22.8°和34.9°處的特征峰與SBC 相同,而在16.3°處的特征峰消失,原因可能是經羧基化處理后纖維素納米纖絲內部晶體結構被破壞[7],但仍保留纖維素的特征結構。通過Segal 公式計算得SBC 與SBCNFs 的結晶度指數分別為32.62% 和71.37%,與SBC 相比,SBCNFs 結晶度指數增加了約2 倍,這可能是由于羧基化處理和高壓均質對纖維素的非晶態區域的破壞以及纖維素無定形區和結晶區溶脹[25]。

2.5 SBC 與SBCNFs 的TG 分析

TG 曲線反映的是樣品在升溫過程中的失重速率變化狀況,圖6 為SBC 和SBCNFs 的TG 圖。

圖6 SBC 和SBNCFs 的TG 圖Fig.6 TG of SBC and SBCNFs

由圖6 可知,SBC 和SBCNFs 均經歷了3 個主要的降解步驟,第一階段:溫度低于200 ℃時,SBC 與SBCNFs 的樣品損失的質量分數均為5%,該變化可能是由于樣品中吸附水或結合水的氣化去除造成的[26]。第二階段:SBCNFs 在200～350 ℃時存在較大的質量損失,SBC 在200～310 ℃存在較大的質量損失,這歸因于纖維素材料自身的熱解,包括大分子鏈的解聚、脫水、重復單元的分解、氧化以及燒焦的殘留物轉化為氣態低分子等過程[27]。在相同的溫度下,SBC 損失的質量分數高于SBCNFs,與SBCNFs 相比,SBC 快速降解的終點溫度更低,說明SBCNFs 熱穩定性優于SBC,這可能是由于羧酸基團的存在影響了SBCNFs 的熱降解過程[28]。Lichtenstein 等[29]研究比較了TEMPO 氧化前后針葉木漿及以其為原料制備的CNFs 和TEMPO 氧化的CNFs 的熱降解行為,結果表明—COOH 基團和—COO-Na+基團分別使CNF 的熱穩定性提高了14% 和27%。第三階段:SBC 的偏移溫度是350 ℃到550 ℃,SBCNFs 的偏移溫度是300 ℃到450 ℃,SBC 到達降解平衡的溫度比SBCNFs 到達降解平衡的溫度高出約100 ℃,說明在高溫條件下,SBC 比SBCNFs 比更易降解,這可能是因為納米纖維具有增強的熱性能,使其更不容易降解[6]。

2.6 不同濃度SBCNFs 懸浮液的流變學分析

基于CNFs 獨特的流變學特性及納米效應,其常作為添加劑（如增稠劑、穩定劑等）添加到食品中以改善食品功能特性。因此,探究不同濃度SBCNFs 流變學性能有助于其在食品工業中的應用。圖7 是不同濃度SBCNFs 懸浮液的表觀黏度與剪切速率的關系。

圖7 SBCNFs 的剪切速率-黏度變化曲線Fig.7 Viscosity-shearing rate curves of SBCNFs suspensions

由圖7 可知,在剪切速率10～1 000 s-1時,SBCNFs懸浮液的黏度均隨剪切速率的增大而降低；同一剪切速率條件下,SBCNFs 懸浮液黏度隨濃度的增加而上升,表現出牛頓流體行為[30]。剪切會破壞纏結結構,使SBCNFs 懸浮液的黏度下降,表現出剪切變稀行為。在相同的剪切速率下,SBCNFs 懸浮液濃度越高,剪切變稀現象越明顯。這主要是由于SBCNFs 之間的纏結,SBCNFs 濃度越高纏結密度越大,纏結結構所對應的松弛時間越短,破壞纏結所需的剪切速率越低[18]。因此,懸浮液中SBCNFs 濃度越大,表現出的剪切變稀行為越明顯,SBCNFs 懸浮液的剪切稀釋特征也表明其是一種假塑性流體。

應變掃描測試用于確定懸浮液的線性黏彈區,也可考察懸浮液結構對外界刺激的響應程度。為表征SBCNFs 懸浮液對應變掃描的機械響應,對不同濃度的SBCNFs 懸浮液進行了應變剪切掃描,在1 Hz 固定頻率下將剪切速率從0.1 s-1連續增加到1 000 s-1,得到儲能模量（G′）和損耗模量（G″）與對應應變掃描的函數,結果見圖8。

圖8 SBCNFs 膠體懸浮液的儲能模量（G'）和損耗模量（G″）的剪切應變掃描Fig.8 Storage modulus（G'）and loss modulus（G″）-shearing strain curves of SBCNFs suspensions

由圖8 可知,除濃度為0.6% 的SBCNFs 懸浮液外,其余懸浮液在線性黏彈區域,G′高于G″,彈性行為主導,表明SBCNFs 懸浮液表現出了固態的性質,反映出結構一定的剛性[20]。當剪切速率高于10 s-1（臨界應變值）時,所有SBCNFs 懸浮液的G′和G″開始下降,說明SBCNFs 懸浮液的三維網絡結構受到破壞。當剪切速率大于800 s-1時,除濃度為0.6%的SBCNFs 懸浮液外,其余懸浮液在線性黏彈區,G″高于G′,黏性形變優于彈性形變,SBCNFs 懸浮液呈流體狀態。隨著SBCNFs 濃度的增大,G′與G″均隨之增大,說明SBCNFs 懸浮液的抗形變能力增加。Mendoza 等[30]的研究也表明在較高濃度下,針葉木和硬木納米纖維素懸浮液的動態流變特性（G′和G″）主要受纖維濃度的影響。

對不同含量的SBCNFs 懸浮液進行頻率掃描,在1%的固定應變下,測量范圍從0.1～10 Hz,對不同含量的SBCNFs 懸浮液進行頻率掃描,結果如圖9 所示。

圖9 SBCNFs 膠體懸浮液的儲能模量（G'）和損耗模量（G″）的頻率掃描Fig.9 Frequency scanning of the energy storage modulus（G'）and loss modulus（G″）of SBCNFs colloidal suspension

由圖9 可知,隨著SBCNFs 濃度的增加,SBCNFs懸浮液的G′和G″也隨之增加,SBCNFs 濃度為0.6%時,整個頻率范圍G″>G′,表現出“類液體”的流體行為。SBCNFs 濃度大于0.8%時,整個頻率范圍G′>G″,呈現出懸浮液性質。

不同濃度的SBCNFs 懸浮液黏度隨頻率變化如圖10 所示。

圖10 SBCNFs 膠體懸浮液黏度的剪切頻率掃描Fig.10 The shear frequency scans of colloid suspensions with different concentrations of SBCNFs

由圖10 可知,SBCNFs 懸浮液黏度均隨掃描頻率增大而減小,表現出剪切變稀的特性,這與樣品剪切速率-黏度曲線的趨勢一致。張歡等[27]使用機械球磨法制備得到的檸檬籽纖維素納米纖絲懸浮液也觀察到了類似的流變學行為,在角頻率為0.1～100 rad/s 時,檸檬籽纖維素納米纖絲懸浮液的G′均高于G″,彈性流體未轉化成黏性流體,表現出無凝膠性質。

通過時間依賴觸變性可評估懸浮液的結構變形和再生[18]。本試驗采用“靜止-破壞-靜止”三段式測試,在較低和較高剪切速率（10 s-1和100 s-1）下對SBCNFs懸浮液進行了黏度和黏度恢復測量,結果如圖11所示。

圖11 SBCNFs 膠體懸浮液在0.1 s-1 和10 s-1 剪切速率下的時間依賴性行為Fig.11 Time-dependent behaviors of SBCNFs suspensions mixed at 0.1 s-1 and 10 s-1

由圖11 可知,第一階段低剪切速率下SBCNFs 懸浮液黏度穩定,該黏度值可用作靜止黏度的參考值；第二階段剪切速率較高,黏度降低了約10 倍,表現為結構變形,而剪切速率較低的第三階段懸浮液表現為結構再生。該結果表明SBCNFs 懸浮液觸變恢復性較好,具有作為注射懸浮液或3D 打印墨水的潛能。

3 結論

本研究以甘蔗渣為原料,通過羧基化處理制備了纖維素納米纖維,所得SBCNFs 呈現典型的纖絲狀,寬度為3～10 nm。本研究結果表明,從甘蔗渣中提取的纖維素經羧基化預處理可以成功地制備出羧基含量較高、結晶度較高、保持纖維素I 型結構及熱穩定性能較好的纖維素納米纖維。直徑為納米尺度的纖維素通常具有較高的表面積,SBCNFs 的寬度在納米尺度內,且具有較好的結構及理化性質,因此,SBCNFs 可潛在用于遞送系統,如生物活性化合物的封裝,也可用于增強材料。不同濃度的SBCNFs 懸浮液在靜止狀態下表現出凝膠狀行為,但在振動剪切力作用下觀察到剪切稀化行為。研究發現,SBCNFs 濃度的增加可提高材料的屈服應力和黏度恢復能力。基于該流變學性質,SBCNFs 有望成為流變改性劑用于食品增稠劑和增材制造技術（如3D 打印）等領域。此外,本研究使用羧基化預處理從制糖廢物甘蔗渣中獲得纖維素納米纖維,為甘蔗渣高值化利用提供了一種方法。因此,本研究可為植物類食品工業副產物的進一步利用提供參考。