玉米芯的綜合利用研究現(xiàn)狀

吳憲玲 侯曉玉 王笑可 張道勇 邱紅妹

摘要：玉米芯是一種重要的可回收利用資源。根據(jù)玉米芯綜合利用研究進(jìn)展，闡述玉米芯綜合利用的方法和途徑，包括生產(chǎn)吸附劑、石墨烯、餐具、全生物質(zhì)再生膜、乙醇等，為玉米芯的開發(fā)利用提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：玉米芯;綜合利用;吸附劑;乙醇;餐具

中圖分類號(hào)：S38????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????文章編號(hào)：1674-1161（2019）06-0059-02

玉米芯是一種常見的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，由玉米棒脫粒加工而得，具有來源廣泛、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，玉米芯逐漸受到研究人員重視，其價(jià)值也被逐漸探究開發(fā)。綜述玉米芯綜合利用研究進(jìn)展，旨在為玉米芯資源的研究、開發(fā)和進(jìn)一步利用提供技術(shù)參考。

1 玉米芯制備吸附劑

1.1 吸附廢水中重金屬

天然玉米芯的吸附能力有限，所以對(duì)玉米芯進(jìn)行改性，使其對(duì)重金屬吸附能力增強(qiáng)，對(duì)廢水中的金屬離子進(jìn)行凈化。當(dāng)前，關(guān)于玉米芯在污水處理方面的研究比較多。

甄寶勤利用玉米芯進(jìn)行含Cd2+水處理。結(jié)果表明，玉米芯對(duì)Cd2+有較好地吸附效果，且活化后的玉米芯粉對(duì)Cd2+的吸附比天然玉米芯效果好，溶液的pH值在7左右，吸附時(shí)間為2?h，對(duì)Cd2+的吸附率可達(dá)98%以上。章貞陽利用硫酸作脫水劑制備玉米芯活性炭，用來吸附廢水中的Cr（Ⅵ）。試驗(yàn)考察pH、吸附平衡時(shí)間、吸附劑用量和Cr（Ⅵ）初始濃度對(duì)吸附效果的影響，進(jìn)而確定用玉米芯活性炭吸附Cr（Ⅵ）的最優(yōu)條件。

還有研究表明，玉米芯可用磷酸改性，改性后的玉米芯可吸附水中重金屬Pb2+和CU2+。邱會(huì)東等用不同表面活性劑對(duì)玉米芯改性，初步研究改性玉米芯吸附廢水中苯酚的影響因素。陳玉成和胡必琴通過模擬試驗(yàn)探討經(jīng)活化后的玉米芯粉吸附汞的效果及其主要技術(shù)參數(shù)。

1.2 吸附甲醛

甲醛在生活中是常見的，裝修過程中的墻壁膠水、家具漆大多含有甲醛。吸附是去除空氣中有機(jī)污染物的重要手段之一。人們以玉米芯為原材料制備甲醛吸附劑，將玉米芯炭化后制得炭化玉米芯（AC組）。袁淵等用H3PO4、NaHSO3改進(jìn)炭化工藝流程，得到磷酸改性組（P-AC組）和飽和亞硫酸氫鈉改性組（C-AC組）。通過不同玉米芯與H3PO4的料液浸漬比和飽和NaHSO3浸泡時(shí)間，研究炭化玉米芯材料的比表面積對(duì)甲醛氣體吸附效果的影響。結(jié)果表明，通過飽和亞硫酸氫鈉溶液對(duì)炭化玉米芯改性，可更好地提升其甲醛吸附性能。

1.3 其他

玉米芯可用來制備廢水中活性艷藍(lán)、氨氮、亞甲基藍(lán)、孔雀石綠、氨氮的吸附劑。

2 玉米芯栽培食用菌類

玉米芯中的纖維素含量為30%左右，還富含Cu，K，Mg等礦質(zhì)元素，碳含量41.36%～50.54%，氮含量0.3%～1.32%，礦物質(zhì)磷含量0.12%～0.32%，鉀含量0.34%～2.0%，鈣含量0.17%～1.2%，是栽培食用菌的優(yōu)質(zhì)原料。

潘春磊以玉米芯為主要原料在棚室地床栽培雙孢菇，既具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，還提高設(shè)施的利用率，以及減少秸稈焚燒，生態(tài)效益和環(huán)境效益良好。郭惠東利用玉米芯栽培雞腿蘑，發(fā)現(xiàn)此法栽培的雞腿蘑抗逆性和抗病蟲性效果顯著。馬潔以玉米芯為主要材料，袋料高產(chǎn)栽培豬肚菇，極大地提高了玉米芯資源化利用水平，使玉米產(chǎn)業(yè)附加值得到大幅提升。同時(shí)，產(chǎn)生的菌渣可作為菌肥還田，提高土壤肥力，形成循環(huán)可持續(xù)生產(chǎn)。張紫華等用玉米芯部分替代棉籽殼栽培銀耳，并獲得了最佳配方，既保證企業(yè)生產(chǎn)效益，又有效減輕銀耳生產(chǎn)企業(yè)對(duì)棉籽殼原料的依賴。這些技術(shù)不僅有助于獲得高產(chǎn)食用菌，也提高了玉米芯的綜合利用水平。

3 玉米芯制備石墨烯

新材料之王“石墨烯”是世界公認(rèn)的神秘材料，它比鋼硬200倍，比最好的導(dǎo)電銀更好，而厚度是頭發(fā)的十萬分之一。?我國(guó)專家利用從玉米芯中提取糠醛等物質(zhì)后剩余的纖維素制備生物質(zhì)石墨烯材料，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，已創(chuàng)超億元產(chǎn)值。生產(chǎn)石墨烯的方法有很多，但用玉米芯制備石墨烯較為環(huán)保，且成本低。同時(shí)，用其制備的生物質(zhì)石墨烯材料質(zhì)量高、導(dǎo)電性優(yōu)異。

4 玉米芯制作餐具

玉米芯含有豐富的纖維素、木質(zhì)素等，在一定條件下可使其具有致密性狀且易于降解。玉米芯具有生物可降解性，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。趙軼凡等研究新型環(huán)保玉米芯餐具時(shí)，以玉米芯粉為主材料，以淀粉、殼聚糖、黃原膠、聚乙烯醇為膠黏劑，在90?℃恒溫水浴鍋中熔融30?min，再通過一系列后續(xù)處理制備環(huán)保餐具。用玉米芯粉代替普通餐具的部分材料，極大地減少了一次性餐具制品對(duì)人體的危害和對(duì)環(huán)境的污染，具有節(jié)能減排的效果。

5 玉米芯制備乙醇

李永蓮等以玉米芯為原料，利用纖維素酶對(duì)其進(jìn)行酶解，研究酶解和發(fā)酵過程的影響因素，以探究用玉米芯生產(chǎn)發(fā)酵燃料乙醇的可行性和經(jīng)濟(jì)性。采用纖維素酶對(duì)玉米芯進(jìn)行酶解，加入酵母菌對(duì)酶解液進(jìn)行發(fā)酵，研究酶法降解玉米芯和酵母菌發(fā)酵的最佳工藝方法。得到最優(yōu)的酶解條件為：纖維素酶0.6?mL，pH值為5～6，溫度40?℃，Tween-80添加量1%，微量元素添加量0.5%，酶解48?h后還原糖濃度達(dá)最大值。最優(yōu)的發(fā)酵條件為：活化后酵母菌接種量40?mL，發(fā)酵溫度30?℃，發(fā)酵36?h，乙醇產(chǎn)量最高。

6 玉米芯制作全生物質(zhì)再生膜

玉米芯中的半纖維素在工業(yè)上用于生產(chǎn)糠醛、木糖醇等物質(zhì)，而其它生物質(zhì)資源（主要成分為纖維素和木質(zhì)素）形成廢渣，未得到充分利用，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

李錦陽等利用玉米芯工業(yè)廢渣制備高強(qiáng)度的全生物質(zhì)再生膜。玉米芯廢渣在不經(jīng)過任何預(yù)處理的情況下，可溶解于1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽（AmimCl）離子液體中，水中再生后得到棕黃色透明薄膜，其具有良好的機(jī)械性能，拉伸強(qiáng)度和模量分別為72?MPa和5.2?GPa。向玉米芯廢渣/離子液體溶液中添加高分子量的棉纖維（聚合度為2000），可使再生膜的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)一步提高。當(dāng)棉纖維添加量為廢渣質(zhì)量10%時(shí)，再生膜的拉伸強(qiáng)度提高12%。這種方法簡(jiǎn)單易行且有效，可使低價(jià)值的玉米芯廢渣得到高值化利用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

7 其他

陸步詩(shī)等以玉米芯為原料，利用纖維素酶對(duì)其降解生成還原糖，酵母菌降解物發(fā)酵生產(chǎn)低醇飲料。

8 結(jié)語

玉米芯作為玉米生產(chǎn)與加工的副產(chǎn)物，是一種重要的可回收利用資源。目前，市面上開發(fā)的玉米芯產(chǎn)品種類非常多，但玉米芯深加工產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)還很薄弱。目前對(duì)玉米芯的開發(fā)利用應(yīng)轉(zhuǎn)向利用高新技術(shù)制備附加值高產(chǎn)品，且不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，例如以玉米芯為原料制備低聚木糖高微晶纖維、膳食纖維等。開發(fā)玉米芯產(chǎn)品具有良好的市場(chǎng)前景，應(yīng)進(jìn)一步加大開發(fā)利用力度。

收稿日期：2019-09-26

作者簡(jiǎn)介：吳憲玲（1989—），女，碩士，講師，從事食品質(zhì)量與安全方面的教學(xué)和研究。

參考文獻(xiàn)

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Research?Grogress?on?Comprehensive?Utilization?of?Corncob

WU?Xianling，?HOU?Xiaoyu，?WANG?Xiaoke，?ZHANG?Daoyong，?QIU?Hongmei

（Qiqihar?Institute?of?Engineering，?Qiqihar?Heilongjiang?161005，China）

Abstract：?Corn?cob?is?an?important?recyclable?resource.?According?to?the?research?progress?of?comprehensive?utilization?of?corncob，?this?paper?expounds?the?methods?and?approaches?of?comprehensive?utilization?of?corncob，?including?the?production?adsorbent，?graphene，?tableware，?whole?biomass?regenerated?film，?ethanol，?etc.，?in?order?to?provide?technical?reference?for?the?development?and?utilization?of?corncob.

Key?words：?corncob;?comprehensive?utilization;?adsorbent;?ethanol;?tableware