纺织业、农业和造纸业等领域均存在天然纤维素与天然蛋白质的浪费问题，经过多次加工的天然纤维素与天然蛋白质不能自行降解，会造成严重的环境污染，因此，如何高效回收、利用废旧天然纤维材料成为研究热点。通常当材料被加工成粉体时，其性能会发生一系列变化，比如比表面积、表面能、表面活性、表面与界面性质，以及结晶度，其中比表面积增大和结晶度减小的变化最为明显，把废弃天然纤维素与天然蛋白质制作成粉体，有利于高效回收再利用，以及运输与储存。天然纤维素粉体与天然蛋白质粉体被广泛应用于多个领域，因其生物相容性与无毒性，常作为药物载体应用于医学方面；因其无毒性，天然纤维素粉体可以用来制作可降解食品级包装袋，并以此减少传统塑料带来的环境污染；天然蛋白质粉体还可以作为人造血管、人造皮肤和人造器官的制备材料。

天然纤维素粉体和蛋白质粉体的制备

1.天然纤维素粉体的制备

天然纤维素粉体的制备方法有3种，分别为化学法、机械法和生物法。化学法制备粉体有粒径均匀、纯度高和能耗低等优点，但在制备过程中，可能会引入一些有毒物质，并且用到大量化学试剂，对环境造成严重影响；机械法制备粉体虽不会引入有毒物质，但缺点是能耗高且产量小；生物法制备纤维素粉体需要先用化学法提取纤维素，再利用生物法对纤维素进行处理，最后利用机械法得到纤维素粉体，该法虽减少了化学试剂的应用，但耗时较长，生产工序较繁琐，故应用较少。先用化学法对纤维素进行处理，再利用机械法制备纤维素粉体，能大幅减少制备时间，有效提高产率，因此，工业上更倾向于采用化学法与机械法相结合的方法制备纤维素粉体。

纤维素粉体

2.天然蛋白质粉体的制备

天然蛋白质粉体的加工方法有2种，分别为化学法与机械法。化学法制备蛋白质粉体，会引入大量化学物质；机械法制备的蛋白质粉体，存在粉体粒径大小不均匀、产品纯度不够等问题。将化学法与机械法相结合，可制备纯度高、粒径均匀的蛋白质粉体。化学-机械结合法又可以根据其中化学处理方式的不同，细分为低钠法与可循环利用法。

（1）低钠法

在低浓度碳酸钠中煮沸蚕丝，除去丝胶等杂质，该方法称为低钠法。采用低钠法去除丝胶可以避免蚕丝在水解过程中引入不必要的化学杂质，得到较纯的蚕丝蛋白，且蚕丝在低浓度碱中稳定性好，不易被损伤；最终用冷冻干燥法得到蛋白质粉体。相比传统的水解法，低钠法具有操作简单、溶剂较环保和低成本的特点，但此类化学-机械结合法中的机械法同样影响产率，所用的机械法（冷冻干燥法）相比传统干燥法能耗更高，从而使该方法制备的蛋白质粉体成本上升，收益降低，因而不能被广泛应用。把冷冻干燥法进行改良能够降低能耗较高的问题。

（2）可循环利用法

在低钠法除去丝胶的基础上，以水性胆碱基氢氧化物离子溶液溶解蚕丝蛋白，把上述离子溶液放入甲醇中，通过离心使蛋白质粉体与离子溶液和甲醇溶液的混合液分离，通过旋转蒸发器除去甲醇，以此实现离子溶液在溶解蚕丝后的回收，所得离子溶液可用于下一次溶解蚕丝，且经过多次循环使用后，其对蚕丝的溶解力并没有减弱。该方法最终所得蛋白质粉体质量为原丝绸质量的80%。在环保与可循环利用日益被重视的今天，采用该法制备蛋白质粉体不仅可循环利用，环保生产，且操作简单，能耗低，产量高；同时，所得粉体用途广泛，如制造以蛋白质为基底的支架等。

天然纤维素粉体和蛋白质粉体的应用

1. 天然纤维素粉体的应用

（1）医学方面的应用

纤维素粉体作为新型生物医学材料，不仅是阻止过敏源和鼻黏膜相结合的天然屏障，还可降低虫敏感儿童的过敏症状；又因其为天然纤维素粉体，能被孕妇及特殊人群使用。

纤维素作为医学材料

另外将矿物黏结剂粉和新型生物医学材料纤维素粉体的复合材料与硅酸盐水泥粉混合后，通过硬化处理可应用于牙科治疗中。该研究证明纤维素粉体对硅酸盐水泥粉的硬化有促进作用，且该混合物不仅无细胞毒性，还具有维持细胞活性与增殖力的性能。

（2）食品及其包装材料方面的应用

目前的食品包装材料大多是不可降解的，而可降解食品包装袋能够大大缓解环境污染问题。纤维素既无毒性又是可再生资源，是制作可降解食品包装袋的良好材料。

纤维素可食用膜

另外可以通过作为添加剂改善食品的膳食纤维成分，比如用微波干燥法把玉米须制成玉米须粉并加入到牛肉饼中，既避免了玉米须的浪费，又解决了不含膳食纤维的纯牛肉饼带来的健康问题。

（3）阻燃材料方面的应用

用天然纤维素粉体代替传统膨胀阻燃体系中的碳源季戊四醇，不仅改变了传统膨胀阻燃体系中碳源用量大以及相容性差的缺点，并且增加了膨胀碳层数，降低了阻燃剂对阻燃体系中力学性能的影响。纤维素粉体是绿色可再生资源，用它代替化学试剂季戊四醇能够达到环保目的。

（4）传感材料方面的应用

纳米氧化锌(ZnO)的紫外线(UV)传感器能用简单且成本低廉的2步化学法来制作，所以备受研究人员的关注。而研究发现纳米ZnO的UV传感活性可以通过与纤维素聚合物的合成而得到显著增强，晶须状纳米氧化锌生长在纤维素粉末上，其整齐又细密的排列使整个体系有较大的比表面积，由此得到的氧化锌-纤维素纳米粉末可以用于制造有超高开关频率的UV传感器。

UV传感器

2. 天然蛋白质粉体的应用

（1）生物医学材料方面的应用

蛋白质粉体由于其良好的生物降解与生物相容性被广泛应用于生物医学材料方面。用丝素蛋白粉体和聚丙烯酰胺制作新型水凝胶，可提高水凝胶的机械性能，使其具有黏合性和自愈性，在伤口敷料以及透明人造皮肤等应用中有广阔应用前景。蛋白质粉体在小口径纺织基人造血管的研制上也有巨大应用潜力，总之，蛋白质粉体能够加强生物材料的生物相容性，使其应用在生物医学材料方面时，尽可能少甚至完全不产生细胞毒性，在人造皮肤、人造血管甚至人造器官的发展中有巨大的应用空间。

人造血管

蛋白质粉体由于其生物相容性与无毒性，常常被作为载药的基材使用。现今最有效的治疗慢性呼吸系统疾病的方法是吸入抗生素来治疗，但需要给局部患处施以大剂量的抗生素，用蛋白质粉体为载药基材实现了局部大剂量的抗生素供给; 并且可以提高干粉颗粒药物的有效载荷以及沉积效率，以及良好的生物降解性和无免疫原性。

（2）复合材料方面的应用

用天然蛋白质粉体和其他高分子材料混合在制备新型天然高分子材料，可改善加工性能等，提供了制造天然-合成复合聚合物材料的新方向。以天然蛋白质粉体、氧化石墨烯和催化剂镍为原料制作导电复合材料，该复合材料经过碳化后获得较高的比表面积与孔容。由于蛋白质粉体与石墨烯表面的含氧基团产生了强烈的相互作用，因此使得天然蛋白质纤维粉体在导电复合材料的应用中有广阔应用前景。

（3）添加剂方面的应用

蛋白质粉体作为透气剂加入到涂料中并应用在衣物上，可改善其透气性。涂料应用到织物上最大的缺点是透气性差，在防止热辐射的防护涂料中加入丝素蛋白质粉体，使防护服对水蒸气和空气的渗透性提高，为涂层整理后的织物提供了改善其透气性的可能性。蛋白质粉体经过处理后也可作为除垢剂使用，并且能有效抑制水中碳酸钙污垢的形成。

热辐射防护服

总结

从废旧织物、农业废料以及其他废弃材料中获取应用前景较好的纤维素粉体与蛋白质粉体，实现了废物循环利用的环保理念，纤维素粉体与蛋白质粉体的生物降解性、生物相容性也被广泛应用于医学及材料方面，但纤维素粉体与蛋白质粉体的制备效率低，且纤维素常用制备方法要用到大量化学试剂，反应程度不好掌控；蛋白质粉体制备方法中传统干燥法产率低，而从溶剂中离心分离容易产生团聚。基于这些问题，应根据其自身特点创新更加高效及低能耗的制备方法。随着对可再生的天然蛋白质粉体与天然纤维素粉体的不断研究，并开发更多新的应用领域，如化妆品、涂料方面。在不久的将来，天然蛋白质粉体与天然纤维素粉体会创造出更大的价值。

参考来源：

天然纤维素粉体与蛋白质粉体的制备及其应用，韩晓玉、王运利（中国粉体技术）。

粉体圈小吉