羧甲基纤维素钠是目前最受关注的纤维素醚类 产品，用途广泛、使用方便。但长期以来，羧甲基纤素钠大多是以棉花短绒为原料制备而成，其成本较高m。如果能将苹果渣代替棉花制造羧甲基纤维素钠，就可以降低羧甲基纤维素钠的成本。苹果渣是苹果榨汁后的产物，如果能被应用，不仅有利于保护环 境，而且还可以扩大苹果渣的应用范围，从而提高苹果渣的附加值，对于经济发展具有极大促进作用。
1材料与方法 1.1材料与设备苹果淹陕西省咸阳市乾县陕西海升果业发展 股份有限公司；无水乙醇、硫酸莱阳经济技术开发区精细化工；果胶酶诺维信;次氯酸钠天津市科 盟化I. L:贸有限公司；铬酸钾北京市庆盛达化工 技术有限公司；硝酸银中国上海试剂工厂。
分析天平 AE200, METTLER;恒温水浴锅、滚 珠式粘度计德国；电磁炉 IK AMAG REC-G;台 式干燥箱中华人民共和国重庆实验设备厂；旋转 真空泵ZHX-1型，浙江黄岩发达真空设备厂；全温 振荡培养箱HZQ-F160,哈尔滨东联电子技术开发 有限公司；超声波设备 HK510H，德闻BANDELIN SONOREX SUPER ； pH if 422, WISSENCHAFTUCH -TECHNISCHE WERKS TATTEN0 1.2实验方法1.2.1苹果渣纤维素的制备将苹果渣不溶性膳食 纤维m加人10倍的水，加人0.25倍的冰乙酸，0.5倍 的次氯酸钠，70丈超声波处理15min，再加人0.25倍 的冰乙酸，0.5倍的次氯酸钠，75丈超声波处理 如此重复2次。过滤洗涤，50T烘干，得苹果 渣纤维素131。
Science and Technology of Food Industry50%氢氧化钠溶液的 用量U) 取代度（DS)
1.2.2高取代度羧甲基纤维素钠的制备方法参照文献[4]。 1.2.3羧甲基纤维素取代度的测定参照文献[5]。 1.2.4羧甲基纤维素钠粘度的测定准确称取经烘 箱干燥2h的试样1.00g(准确至0.001 g)，置于125mL 广口磨口瓶中，加人49.0g水，不断搅拌，搅拌均匀完 全溶解后，置于滚珠式粘度计中，计算玻璃珠在滚筒 内从上刻度线到下刻度线所需的时间，反复测定，取 其平均值。粘度按下式计算：T) =k(p,-p2)t式中：11-溶液的粘度；P,-滚珠的密度；P2_溶液 的密度;t-滚珠在滚筒内从上刻度线到下刻度线所需的时间，S。
2结果与分析2.1乙醇的浓度对产品取代度的影响据大量资料显示，制备羧甲基纤维素钠的溶剂 有很多，但大多采用乙醇。乙醇含水量的多少与 CMC的粘度、取代度均有关„据资料显示，乙醇含水 量小于8%或大于15%时，CMC的取代度明显下降。 故在本实验中，制备高取代度羧甲基纤维素钠时采 用80%、85%、90%、95%的乙醇溶液作为溶剂。固 定其他实验条件为：4g纤维素，8g 50%的氢氧化钠 溶液，室温下碱化60min, 3.6g#C乙酸的乙醇溶液（m 氣乙酸：m80%乙醇= 1:1) JOt醚化80min。
由表1可知，采用85%的乙醇作为溶剂，所得 CMC的DS最高。乙醇浓度过高，溶剂中水分含量较 少，限制纤维素的膨胀和不利于氢氧化钠的溶解；而乙 醇浓度过低，溶剂中水分含量偏高，氢氧化钠浓度偏 低，影响碱化效果，而且生成的CMC因溶胀形成凝胶 包覆纤维素，不利于反应的深人和取代度的提高[4]。
表1乙醇的浓度对DS的影响乙醇浓度（％)95908580取代度（DS)0.430.540.760.462.2 50%氢氧化钠溶液的用置为了使纤维素能够充分反应，本实验采用多次 碱化、醚化处理，以保证产品状态均匀。首次碱化对 产品的取代度DS有很大影响，故首次碱化时，在其 他条件固定的情况下，分别添加2.0、4.0、8.0、12.0、 16.0g 50%氢氧化钠溶液，进行碱化处理。
由表2可知，碱化时氢氧化钠溶液的添加量对 CMC的取代度有很大影响。当氢氧化钠溶液的用量 小于4g时，碱量过少，不能使纤维索全部牛。成碱性 纤维，DS较低；当50%的氢氧化钠溶液的用量为4g 时，CMC的取代度最高；当50%氢氧化钠溶液的用 量大于8g时，氢氧化钠溶液过量，会明显促进纤维 素的解聚，且多余的碱会与氯乙酸发生副反应，生成 一些副产物，降低产品的取代度|61。当碱液的量在 4g左右时，DS变化较小。故对于4g纤维素，本实验 采用2.0、4.0、8.0g 50%的氢氧化钠溶液作为正交实 验的水平。
表2氢氧化钠溶液的用量对取代度DS的影响2481216038~051 ~~048~013~0J82.3碱化温度对产品的彩响称取4.0g纤维素，选用85%的乙醇溶液作为溶 剂，添加8g 50%氢氧化钠溶液，分别于28、35、4〇、 45、50丈搅拌碱化处理60min，通过对比实验分析碱 化温度对产品取代度的影响。
由表3可知，当碱化温度为28、40尤时，所得产 品取代度较高，但是当碱化温度为28T时，产品色泽 不均匀，颗粒较大，故可知温度越低，膨化度越大；但 温度过低，膨化度过大，会影响碱纤维素的化学组 成;温度过髙，不利于形成碱纤维素，并易发生水解。 而碱化温度为40^时，碱化温度合适，膨化度较大， 取代度也最高，故本实验最终采用4CTC进行碱化处理。
表3碱化温度对取代度DS的影响碱化温度（^)283540 4550取代度（DS)0.480.200.42 0.290.302.4碱化时间对产品的影响固定其他反应条件，将样品加人碱液后，于40^ 下分别搅拌碱化处理30、60、90、l2〇min，通过对比实 验确定碱化温度对产品取代度的影响。
由表4可知，碱化时间与CMC的取代度有关。 当碱化时间低于60min时，产品DS较低，由于碱溶 液在纤维素中需要一定的扩散时间，时间太短不易 形成碱纤维[7];碱化时间为60min时，CMC的DS最 高；而碱化时间超过60min时，产品的DS又开始下 降，这是由T碱化时间过长，会降低膨化度，生成的 碱纤维素就会发生副反应，而使取代度降低。故本 实验选择碱化时间为6〇min。
表4碱化时间对取代度DS的影响碱化时间(min)306090120取代度（DS)0.270.300:260.192.5醚化剂的组成对产品的影响称取4.0g苹果渣纤维素，选用85%的乙醇溶液 作为溶剂，添加8g 50%的氢氧化钠溶液，40碱化处 理30min。加人3.6g由不同比例的乙醇、氣乙醇组成 的混合溶液，进行醚化反应，通过对比实验确定醚化 剂的组成对产品的影响。
由表5可知，随着醚化剂中氣乙酸含量的增加， CMC的取代度也逐渐增加。氯乙酸作为醚化剂，其 含量越高，对产品的醚化效果就越好，产品的取代度 就越高；当氯乙酸与80%乙醇的质量比为1:1时， CMC取代度最高；随后产品的取代度又开始逐渐下 降，因为当醚化剂中氯乙酸的含量过髙时，剩余的氣 乙酸就会消耗部分NaOH,从而降低碱化效果，也会 降低产品取代度。为得到较高取代度的CMC,本实 验以氯乙酸与80%乙醇的质量比为1:1.5、1:1、1.5:1 作为正交实验的水平。
表5醚化剂的组成对取代度DS的影响氯乙酸：80%乙醇（m::m) 1:2 1:1.5 1:11.5:1 2:1取代度（DS)0.19 0.20 0.250.24 0.192.6醚化温度对产品的影响称取4.0g纤维素，碱化后加人3.6g氣乙酸的乙 醉溶液（氣乙酸与80%的乙醇溶液的质量比为1:1)，V〇1.29J{〇。07,2008表9正交实验结果表因素实验号A 50% NaOH的添加量(g)B氯乙酸与80%乙醇的 比例（m:m)C醚化温度mD醚化时间(h)取代度(％)
11(2.0)1(1：1.5)1(70)1(100)0.54212(1:1)2(80)2(120)1.27313( 1.5:1)3(85)3(140)0.7642(4.0)1230.52522310.53623120.8473(8.0)1320.35832131.37933210.83K,2.561.902J41.892=6.99K,1.893.172.622.45Kj2.544.551.632.65k,0.850.630.910.63k20.631.060.870.82k30.851.520.540.88R0.220.880.370.25最优水平A2B2C3D,先于40尤反应30min，再分别于50、60、70、80、85丈 醚化80min，通过对比实验确定醚化温度对CMC取 代度的影响。
由表6可知，随着醚化温度的升高，取代度逐渐 增加;但当温度超过80^以后，取代度乂逐渐下降。 由于反应温度过低，反应时间延长，醚化剂的利用率 得不到充分发挥；反应温度高，酿化反应速度加快， 反应时间缩短；但过高的反应温度会引起副反应增 多，同时引起乙醇溶剂的挥发加快，使反应均匀性下 降。故本实验以醚化温度为7〇、8〇、85t作为正交实 验的水平。
表6醚化温度对取代度DS的影响醚化温度（t)50 60 7080 85取代度（DS)0.19 0.24 0.350.65 0.562.7酿化时间对产品的影响称取4.0g纤维素，碱化后加入3.6g氣乙酸的乙 醇溶液，40T；下加热30min，快速升温至80T：，醚化 60、80、100、120、140min，通过对比实验确定醚化时间 对产品取代度的影响。
由表7可知，当醚化时间为60、120min时，所得 产品取代度较高;但当时间为60min时，反应时间较 短，纤维素尚未反应，产品纯度较低；而当醚化时间 超过60min时，纤维素开始逐渐和氯乙酸发生反应， CMC的取代度逐渐增力n;当醚化温度为120min时， 醚化反应较充分；而醚化时间超过120min时，氣乙 酸在碱性下发生副反应，使取代度降低。故本实验 以醚化时间为1〇〇、120、140min作为正交实验的 水平。
表7醚化时间对取代度DS的影响 醚化时间（min)6080100120140取代度（DS)0.500.290.390.890.272.8醚化次数对产品的影响称取4.0g苹果渣纤维素，选用85%的乙醇溶液 作为溶剂，添加8g 50%的氢氧化钠溶液，于401C下 分别搅拌碱化处理60min，加入3.6g氣乙酸的乙醇溶 液，分别于80^下醚化120min,再加入固体NaOH， 按上述方法碱化、醚化。分别醚化不同次数，以确定 酿化次数对取代度DS的影响。
由表8可知，酿化次数对CMC的取代度也有影 响。醚化次数越多，纤维素反应越充分，故其取代度越 高，产品状态越均匀；当醚化次数为3次时，纤维素反 应最充分，取代度最高；而当醚化次数过多时，多余的 氯乙酸就会发生副反应，CMC的取代度反而降低，故 本实验选择醚化3次，以获得高取代度的产品。
表8醚化次数对取代度DS的影响醚化次数1 2 3 4 5取代度（US)0.29 0.37 0.87 0.36 0372.9制备高取代度羧甲基纤维素钠正交实验由以上单因素实验可知，+同的反应条件对 CMC产品的取代度有很大影响。本实验以碱液用 量、醚化剂的组成、醚化温度、醚化时间为因素，进行 四因素三水平正交实验。
由表9可知，高取代度CMC的影响因素依次为： A >D >C >B，即50%的氢氧化钠的添加量 > 醚化 时间 > 醚化温度>氯乙酸与80%乙醇的比例。制备 高取代度CMC的最佳实验条件是A2B2C3D，即4g 苹果渣纤维素，85%的乙醇溶液，4g 50%的氢氧化钠 溶液，于40^下搅拌60min，3.6g由80%乙醇与氯乙 酸以质量比为1 : 1组成啤醚化剂，85弋下醚化 lOOmin,重复醚化3次。~采用由正交实验所得的实验方法制备羧甲基纤 维素钠，经实验得出CMC的取代度为0.63。与单因 素及正交实验所得CMC的取代度相比，当反应条件 为：8g 50%的氢氧化钠溶液，40t下碱化60min,质量 分数为1:1的氣乙酸与80%乙醇的混合液为醚化 剂，70弋醚化140min,重复醚化3次，所得的羧甲基搅拌转速(r/min)
图4搅拌转速对抽提率的影响 从图5可看出，在30min内，纳他霉素的抽提率 随着抽提时间的延长而提高，并在30min处有最大 值；当抽提时间在45~60min时，抽提率下降很快，这 是由于长时间的强碱处理使内酯皂化作用更明显。 所以，从保存纳他霉素活力和节能等方面因素综合 考虑，不适宜长时间抽提，确定30min为最佳抽提 时间。
202530354045505560抽提时间(min)
图5抽提时间对抽提率的影响2.6 pH对纳他霉素析出率的影响图6的结果表明，将抽提液离心后，在上清液PH 为6.50时，纳他霉素沉淀的析出率最高；PH5.90~6.50，纳他霉素在乙醇中的沉淀析出率迅速升高；而PH >6.50时，其沉淀析出率则下降，这可能是由于 pH偏离了纳他霉素的等电点6.5018],导致纳他霉素 的溶解度发生改变。
3讨论3.1无水乙醇作为纳他霉素的提取剂可以得到较高 的提取率。纳他霉素在乙醇中的溶解度和稳定性受 pH、温度、搅拌速度和抽提时间等因素的影响，而且 pH的影响最大。在15"€的环境中，将抽提液PH调 至10.20,600 ~ 800r/min的搅拌速度下搅拌抽提 30min,可以得到最佳抽提效果。
3.2由于纳他霉素对pH较敏感，所以在调PH时必 须把握好加酸或碱的速度，避免由于局部pH过髙或 过低而失活。
3.3本实验仅对纳他霉素菌体的抽提率作了较为详 细的研究，获得的纳他霉素为粗品，其精制纯化的研 究仍有待作更深人的研究，以提高产品的质量。