| تعداد نشریات | 127 |
| تعداد شمارهها | 7,120 |
| تعداد مقالات | 76,550 |
| تعداد مشاهده مقاله | 153,044,470 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 115,223,833 |
شناسایی کمی، کیفی و ساختاری سلولز استخراج شده از ماکروجلبک سبز Cladophora sp. | ||
| نشریه جنگل و فرآورده های چوب | ||
| دوره 78، شماره 4، بهمن 1404، صفحه 419-432 اصل مقاله (878.43 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jfwp.2025.398125.1355 | ||
| نویسندگان | ||
| فاطمه اسدی؛ محمد هادی آریائی منفرد* ؛ احمد رضا سرائیان؛ سحاب حجازی | ||
| گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکدة مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران. | ||
| چکیده | ||
| سلولز استخراج شده از منابع جلبکی، به عنوان یک مادة زیستی با ارزش افزودة بالا و داشتن ویژگیهای منحصربهفرد، توجه قابل ملاحظهای را در حوزههای مختلف به خود جلب نموده است. با وجود پیشرفتهای اخیر در روشهای مختلف استخراج سلولز از زیستتودة جلبکها، این مسئله همچنان نیازمند بررسی و بهینهسازی روشهای فیزیکی-مکانیکی برای تولید سلولز با ویژگیهای مطلوب و قابلیت فرآوری است. این مطالعه به استخراج و مشخصهیابی سلولز از ماکروجلبک سبز کلادوفورا (Cladophora sp.) با استفاده از یک فرآیند شیمیایی-مکانیکی چندمرحلهای، شامل پیشتیمار با متانول، تیمار قلیایی (NaOH) و رنگبری دو مرحله ای (H2O2/NaOH) و (NaClO) می پردازد. محصول نهایی با آنالیزهای FTIR، ترکیب شیمیایی، درصد بازده، میزان آلفاسلولز، ویسکوزیتة ذاتی و درجة پلیمریزاسیون (DP) شناسایی شد. فرآیند خالصسازی منجر به کاهش قابل ملاحظة پروتئین تا 0/7 درصد و خاکستر تا 0/51 درصد و افزایش خلوص آلفاسلولز تا 91/6 درصد شد. اگرچه این فرآیند با کاهش قابل ملاحظة DP، از 2500 به 1290 (حدود 48/5درصد) در مرحلة رنگبری با NaClO همراه بود، اما این کاهش میتواند فرآیندهای مکانیکی بعدی برای تولید نانوسلولز را تسهیل کند. بازدة کلی 69/9 درصد محاسبه شد، که بر قابلیت زیاد جلبک کلادوفورا به عنوان منبعی پایدار برای تولید سلولز با خلوص زیاد تأکید میکند. نتایج FTIR، نیز حذف مؤثر ترکیبات غیرسلولزی (لیپیدها، همیسلولزها، لیگنین و رنگدانهها) و افزایش خلوص سلولز را تأیید کرد. این پژوهش اثربخشی فرآیند پیشنهادی را در تولید الیاف سلولز با خلوص بالا و ویژگیهای مطلوب نشان میدهد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| جلبک سبز کلادوفورا؛ سلولز؛ شناسایی ساختاری؛ ماکروجلبک دریایی؛ ویژگیهای فیزیکی-شیمیایی | ||
| مراجع | ||
|
[1] Zaki, M., Abdul Khalil, H.P.S., Sabaruddin, F.A., Bairwan, R.D., Oyekanmi, A.A., Alfatah, T. & Abdullah, C.K. (2021). Microbial treatment for nanocellulose extraction from marine algae and its applications as sustainable functional material. Bioresource Technology Reports, 16, 100811. [2] Devani, B. M., Sangani, V.P. & Jani, B.L. (2025). Application of bionanocomposites in food packaging: A novel approach toward greener packaging. Plant Archives, 25(Special Issue ICTPAIRS-JAU), 507-516. [3] Zhou, S., Nyholm, L., Strømme, M. & Wang, Z. (2019). Cladophora cellulose: unique biopolymer nanofibrils for emerging energy, environmental, and life science applications. Accounts of Chemical Research, 52(8), 2232-2243 [4] Sandhya, P.V., Naseeha Farsana, M.N. & Femina, K.S. (2023). Nanocellulose from Cladophora: Applications. In Handbook of Biopolymers (pp. 877-906). Springer Nature Singapore, Singapore. [5] Suciyati, S.W., Manurung, P., Sembiring, S. & Situmeang, R. (2021). Comparative study of Cladophora sp. cellulose by using FTIR and XRD. In Journal of Physics: Conference Series, 1751(1): 012075. IOP Publishing. [6] Abdel Hamid, E.M., Mohamed, A.E., Mohamed, A.A., Galal, A.A., Mekhemr, A.A., Saleh, E.S. & Elgendy, S.K. (2025). Optimization of corn starch/glycerol, acetic acid, and cellulose fibers ratio on biodegradable plastic synthesis by Box–Behnken design (BBD). Clean Technologies and Environmental Policy, 1-23. [7] Stefanowska, K., Bucher, M., Reichert, C.L., Sip, A., Woźniak, M., Schmid, M., Kowalczyk, T., Nowak, A. & Ratajczak, I. (2024). Chitosan-based films with nanocellulose and propolis as active packaging materials. Industrial Crops and Products, 219, 119112. [8] Chen, Y.W., Lee, H.V., Juan, J.C. & Phang, S.M. (2016). Production of new cellulose nanomaterial from red algae marine biomass Gelidium elegans. Carbohydrate Polymers, 151, 1210–1219. [9] Bettaieb, F., Khiari, R., Dufresne, A., Mhenni, M., Putaux, J. & Boufi, S. (2015). Nanofibrillar cellulose from Posidonia oceanica: Properties and morphological features. Industrial Crops and Products, 72, 97-106. [10] de Lima, G.G., Zakaluk, I.C.B., Artner, M.A., Pedro, A.C., Gonzalez de Cademartori, P.H., Muniz, G.I.B.D. & Magalhães, W.L.E. (2025). Enhancing Barrier and Antioxidant Properties of Nanocellulose Films for Coatings and Active Packaging: A Review. ACS Applied Nano Materials, 8(9), 4397-4421. [11] Samiee, S., Ahmadzadeh, H., Hosseini, M. & Lyon, S. (2019). Algae as a source of microcrystalline cellulose. In Advanced Bioprocessing for Alternative Fuels, Biobased Chemicals, and Bioproducts (pp. 331-350). Woodhead Publishing, Cambridge, UK. [12] Aysu, T., Maroto‑Valer, M.M. & Sanna, A. (2016). Ceria promoted deoxygenation and denitrogenation of Thalassiosira weissflogii and its model compounds by catalytic in‑situ pyrolysis. Bioresource Technology, 208, 140-148. [13] Baghel, R.S., Reddy, C.R.K. & Singh, R.P. (2021). Seaweed‑based cellulose: Applications, and future perspectives. Carbohydrate Polymers, 267(10), 118241. [14] Kim, H.M., Wi, S.G., Jung, S., Song, Y. & Bae, H.-J. (2015). Efficient approach for bioethanol production from red seaweed Gelidium amansii. Bioresource Technology, 175, 128–134. [15] Korzen, L., Pulidindi, I.N., Israel, A., Abelson, A. & Gedanken, A. (2015). Single step production of bioethanol from the seaweed Ulva rigida using sonication. RSC Advances, 5(21), 16223-16229. [16] Michalak, I. & Messyasz, B. (2021). Concise review of Cladophora spp.: macroalgae of commercial interest. Journal of Applied Phycology, 33(1), 133-166. [17] Steven, S., Mardiyati, Y., Mar’atus Shoimah, S., Rizkiansyah, R.R., Santosa, S.P. & Suratman, R. (2021). Preparation and Characterization of Nanocrystalline Cellulose from Cladophora sp. Algae. International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, 11(3), 1035-1041. [18] Munir, M., Qureshi, R., Bibi, M. & Khan, A.M. (2019). Pharmaceutical aptitude of Cladophora: A comprehensive review. Algal Research, 39, 101476. [19] Mihranyan, A. (2011). Cellulose from cladophorales green algae: From environmental problem to high‑tech composite materials. Journal of Applied Polymer Science, 119(4), 2449–2460. [20] Bogolitsyn, K., Parshina, A., Novoselov, N., Muravyev, A., Abramova, E., Khviuzov, S., Shestakov, S. & Kozhevnikov, A. (2025). Physicochemical aspects of hydrogel preparation from algal cellulose. International Journal of Biological Macromolecules, 310, 143499. [21] Jmel, M.A., Anders, N., Messaoud, G.B., Marzouki, M.N., Spiess, A. & Smaali, I. (2019). The stranded macroalga Ulva lactuca as a new alternative source of cellulose: Extraction, physicochemical and rheological characterization. Journal of Cleaner Production, 234, 1421-1427. [22] Asadi, F., Nazarnezhad, N. & Attoeii, G.A. (2016). Preparation of nano-cellulose from Cladophora, fibrous algae, and utilizing it to improve the strength properties of CMP pulp. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 31(4), 695-702. (In Persian) [23] Doh, H., Lee, M.H., & Whiteside, W.S. (2020). Physicochemical characteristics of cellulose nanocrystals isolated from seaweed biomass. Food Hydrocolloids, 102: 105542. [24] Machado, B., Costa, S.M., Costa, I., Fangueiro, R. & Ferreira, D.P. (2024). The potential of algae as a source of cellulose and its derivatives for biomedical applications. Cellulose, 31(6), 3353-3376. [25] He, Q., Wang, Q., Zhou, H., Ren, D., He, Y., Cong, H. & Wu, L. (2018). Highly crystalline cellulose from brown seaweed Saccharina japonica: isolation, characterization and microcrystallization. Cellulose, 25(10), 5523-5533. [26] Mihhels, K., Yousefi, N., Blomster, J., Solala, I., Solhi, L. & Kontturi, E. (2023). Assessment of the Alga Cladophora glomerata as a Source for Cellulose Nanocrystals. Biomacromolecules, 24(11), 4672-4679. [27] Chirayil, C.J., Joy, J., Mathew, L., Mozetic, M., Koetz, J., & Thomas, S. (2014). Isolation and characterization of cellulose nanofibrils from Helicteres isora plant. Industrial Crops and Products, 59, 27-34. [28] Yue, X., Xu, Y., Li, X. & Xu, Y. (2017). Purification of cellulose from bleached pulp by Lewis base-enhanced high-temperature liquid water treatment. BioResources, 12(4), 8725-8733. [29] Patrichi, C.A.M., Cioroiu Tirpan, D.R., Aljanabi, A.A.A., Trica, B., Gifu, I.C. & Dobre, T. (2023). Extraction of Cellulose from Ulva lactuca Algae and Its Use for Membrane Synthesis. Polymers, 15(24), 4673. [30] Tan, X.Y., Abd Hamid, S.B. & Lai, C.W. (2015). Preparation of high crystallinity cellulose nanocrystals (CNCs) by ionic liquid solvolysis. Biomass and Bioenergy, 81, 584-591. [31] Xiang, Z., Gao, W., Chen, L., Lan, W., Zhu, J.Y. & Runge, T. (2016). A comparison of cellulose nanofibrils produced from Cladophora glomerata algae and bleached eucalyptus pulp. Cellulose, 23(1), 493-503. [32] Yang, H., Yan, R., Chen, H., Lee, D.H. & Zheng, C. (2007). Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel, 86(12-13), 1781-1788. [33] Duygu, D.Y., Udoh, A.U., Ozer, T.B., Akbulut, A., Erkaya, İ.A., Yildiz, K. & Guler, D. (2012). Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy for identification of Chlorella vulgaris Beijerinck 1890 and Scenedesmus obliquus (Turpin) Kützing 1833. African Journal of Biotechnology, 11(16), 3817-3824. [34] Dmytryk, A., Saeid, A. & Chojnacka, K. (2014). Biosorption of microelements by Spirulina: Towards technology of mineral feed supplements. The Scientific World Journal, 2014, 356328. [35] Kargarzadeh, H., Ahmad, I., Abdullah, I., Dufresne, A., Zainudin, S.Y. & Sheltami, R.M. (2012). Effects of hydrolysis conditions on the morphology, crystallinity, and thermal stability of cellulose nanocrystals extracted from kenaf bast fibers. Cellulose, 19(3), 855-866. [36] Hospodarova, V., Singovszka, E. & Stevulova, N. (2018). Characterization of cellulosic fibers by FTIR spectroscopy for their further implementation to building materials. American Journal of Analytical Chemistry, 9(6), 303-310. [37] Fernando, I.P., Sanjeewa, K.K., Samarakoon, K.W., Lee, W.W., Kim, H.S., Kim, E.A. & Jeon, Y.J. (2017). FTIR characterization and antioxidant activity of water soluble crude polysaccharides of Sri Lankan marine algae. Algae, 32(1), 75-86. [38] Pereira, L., Gheda, S.F. & Ribeiro-Claro, P.J. (2013). Analysis by vibrational spectroscopy of seaweed polysaccharides with potential use in food, pharmaceutical, and cosmetic industries. International Journal of Carbohydrate Chemistry, 2013(1), 537202. [39] Yahya, M.B., Lee, H.V., & Hamid, S.B.A. (2015). Preparation of Nanocellulose via Transition Metal Salt-Catalyzed Hydrolysis Pathway. BioResources, 10(4), 7627-7639. [40] Saelee, K., Yingkamhaeng, N., Nimchua, T. & Sukyai, P. (2016). An environmentally friendly xylanase-assisted pretreatment for cellulose nanofibrils isolation from sugarcane bagasse by high-pressure homogenization. Industrial Crops and Products, 82, 149-160. [41] Pereira, L., Sousa, A., Coelho, H., Amado, A.M. & Ribeiro-Claro, P.J. (2003). Use of FTIR, FT-Raman and 13 C-NMR spectroscopies for identification of some seaweed phycocolloids. Biomolecular Engineering, 20(4), 223-228. [42] Pereira, L. (2017). Vibrational spectroscopy of seaweed polysaccharides. In Seaweed Polysaccharides (pp. 83-100). Elsevier, Amsterdam. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 71 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 40 |
||