Preview

ҚР ҰЯО жаршысы

Кеңейтілген іздеу

ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗАЛЫҚ ШИКІЗАТТАН АЛЫНАТЫН МИКРОКРИСТАЛДЫ ЦЕЛЛЮЛОЗАНЫҢ ҚҰРЫЛЫМЫ МЕН ҚАСИЕТТЕРІНІҢ ҚАЛЫПТАСУ ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ

https://doi.org/10.52676/1729-7885-2026-3-158-167

Толық мәтін:

Аңдатпа

Бұл шолу жұмысында микрокристалды целлюлозаның бейімделу мүмкіндігі жоғары көпфункционалды материал ретіндегі қазіргі ғылыми тұжырымдары жүйеленіп, қорытындыланды. МКЦ өндіруге пайдаланылатын шикізат көздеріне салыстырмалы талдау жүргізіліп, дәстүрлі материалдармен (ағаш, мақта) қатар баламалы агроөнеркәсіптік қалдықтар (күріш қауызы, багасса, сабан, какао бұршағының қабықтары) және қайта өңделген тоқыма материалдары қарастырылды. Негізгі назар «шикізат құрылымы – бөліп алу параметрлері – МКЦ-ның функционалдық қасиеттері» арасындағы өзара байланысты анықтауға бағытталды. МКЦ алудың классикалық қышқылдық гидролиз, органосольвенттік өңдеу, HCl қатысындағы газ фазалық деструкция және гидротермиялық өңдеу сияқты негізгі тәсілдерінің механизмдері жан-жақты қарастырылды. Лигноцеллюлозалық матрицаның ерекшеліктері мен оны өңдеу жағдайлары полимерлену дәрежесіне, кристалдылық индексіне, полиморфтық құрамға және бөлшектер морфологиясына әсер етіп, нәтижесінде алынған материалдың сорбциялық қасиеттері мен реакциялық қабілетін айқындайтыны көрсетілді. МКЦ-ның қолданылу мүмкіндіктерін кеңейтетін бағытталған химиялық және физикалық модификациялау стратегияларына, соның ішінде тотықтыруға, этерификацияға және жалғанған полимерленуге ерекше назар аударылды. Мұндай тәсілдер МКЦ-ны фармацевтикада тікелей престеу үшін, биомедицинада гидрогельдер мен жара жабындарын әзірлеуде, экологиялық мақсаттағы сорбенттер және биокомпозиттер алуда қолдануға мүмкіндік береді. Шолудың ғылыми маңыздылығы МКЦ-ны инертті толтырғыш ретінде қарастыратын дәстүрлі түсініктен бас тартып, оны қасиеттері мақсатты түрде реттелетін функционалдық прекурсор ретінде қарастырудың ғылыми негіздерін жүйелеумен айқындалады.

Авторлар туралы

С. З. Наурызова
Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті; Композициялық материалдар ғылыми орталығ
Қазақстан

Сауле Зинагиевна Наурызова

Алматы



А. К. Қаржаубаева
Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті; Композициялық материалдар ғылыми орталығ
Қазақстан

Қаржаубаева Ақтоты Қанатқызы — «Қ. И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұттық зерттеу техникалық университеті» КЕАҚ докторанты.

Алматы



Н. Н. Сагиева
Сәрсен Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан университеті
Қазақстан

Назым Сагиева — Өскемен қаласындағы жаратылыстану-математика бағытындағы Назарбаев Зияткерлік мектебінің химия пәні мұғалімі және Сәрсен Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан Университетінің PhD докторанты.

Өскемен



Ж. Е. Ибраева
Композициялық материалдар ғылыми орталығы; Абай атындағы Қазақ ұлттық педагогикалық университеті
Қазақстан

Ибраева Жанар Ершатқызы — химия ғылымдарының кандидаты, Абай атындағы Қазақ ұлттық педагогикалық университетінің «Дизайн» кафедрасының қауымдастырылған профессоры.

Алматы



А. К. Батталова
Композициялық материалдар ғылыми орталығы; Сәрсен Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан университеті
Қазақстан

Батталова Айнұр Құмарбекқызы — «Химия» мамандығы бойынша философия докторы (PhD), Сәрсен Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан университеті.

Алматы; Өскемен



Е. Шаймардан
Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті; Композициялық материалдар ғылыми орталығ
Қазақстан

Шаймардан Есбол — «Органикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы бойынша философия докторы (PhD), Алматы қаласындағы Композиттік материалдар ғылыми орталығының ғылыми қызметкері.

Алматы



М. М. Бейсебеков
Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті; Композициялық материалдар ғылыми орталығ; «ARMA LTD» ЖШС
Қазақстан

Бейсебеков Мадияр Маратұлы — философия докторы (PhD), «Композиттік материалдар ғылыми орталығы» ЖШС ғылыми қызметкері.

Алматы



А. К. Кабдрахманова
Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті; Композициялық материалдар ғылыми орталығ; «SciCom» ЖШС
Қазақстан

Кабдрахманова Айнұр Қанатқызы — философия докторы (PhD), жаңа органикалық және полимерлік материалдарды синтездеу және зерттеу саласының маманы.

Алматы; Астана



Қ. Ақатан
Сәрсен Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан университеті
Қазақстан

«Химия» мамандығы бойынша философия докторы (PhD), Сәрсен Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан университетінің Ұлттық ғылыми ұжымдық пайдалану зертханасының меңгерушісі.

Алматы



С. К. Кабдрахманова
Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті
Қазақстан

Кабдрахманова Сана Қанатбекқызы — техника ғылымдарының кандидаты, Қ. И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университетінің қауымдастырылған профессоры.

Алматы



Әдебиет тізімі

1. Ventura-Cruz S., Tecante A. Nanocellulose and microcrystalline cellulose from agricultural waste: Review on isolation and application as reinforcement in polymeric matrices // Food Hydrocolloids. – 2021. – Vol. 118. – Art. 106771. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.106771

2. Zhao H., Zhao L., Lin X., Shen L. An update on microcrystalline cellulose in direct compression: Functionality, critical material attributes, and co-processed excipients // Carbohydrate Polymers. – 2022. – Vol. 278. – Art. 118968. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118968

3. Gholampour A., Ozbakkaloglu T. A review of natural fiber composites: properties, modification and processing techniques, characterization, applications //journal of Materials Science. – 2020. – Vol. 55, No. 3. – P. 829–892. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03990-y

4. Haldar D., Purkait M.K. Micro and nanocrystalline cellulose derivatives of lignocellulosic biomass: A review on synthesis, applications and advancements // Carbohydrate Polymers. – 2020. – Vol. 250. – Art. 116937. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116937

5. Bangar S.P., Saini C.S., Nehra M. et al. Microcrystalline cellulose for active food packaging applications: A review // Food Packaging and Shelf Life. – 2023. – Vol. 36. – Art. 101048. https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2023.101048

6. Garba Z.N., Lawan I., Zhou W. et al. Microcrystalline cellulose (MCC) based materials as emerging adsorbents for the removal of dyes and heavy metals – A review // Science of the Total Environment. – 2020. – Vol. 717. – Art. 135070. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135070

7. Poudel J., Bhattarai S., Nath N., Tanti B. An exclusive review of microcrystalline cellulose: Structure and applications, and limitations // Materials Today Communications. – 2025. – Vol. 45. – Art. 112247. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2025.112247

8. Lupidi G., Pastore G., Marcantoni E., Gabrielli S. Recent developments in chemical derivatization of microcrystalline cellulose (MCC): Pre-treatments, functionalization, and applications // Molecules. – 2023. – Vol. 28, No. 5. – Art. 2009. https://doi.org/10.3390/molecules28052009

9. Battalova A., Ibraeva Z., Kabdrakhmanova S. et al. Comparative characteristics of microcrystalline cellulose obtained from the rice waste production of Kazakhstan // Chemical Bulletin of Kazakh National University. – 2024. – Vol. 113, No. 4. – P. 14–23. https://doi.org/10.15328/cb1386

10. Trache D., Hussin M.H., Chuin C.T.H. et al. Microcrystalline cellulose: Isolation, characterization and bio-composites application – A review // International Journal of Biological Macromolecules. – 2016. – Vol. 93, Part A. – P. 789–804. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.09.056

11. Xiang L.Y., Hassan M., Said M. et al. Characterisation of microcrystalline cellulose from oil palm fibres for food applications // Carbohydrate Polymers. – 2016. – Vol. 148. – P. 11–20. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.04.055

12. Kian L.K., Jawaid M., Ariffin H., Alothman O.Y. Isolation and characterization of microcrystalline cellulose from roselle fibers // International Journal of Biological Macromolecules. – 2017. – Vol. 103. – P. 931–940. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.05.135

13. Liu Y., Ahmed S., Sameen D.E. et al. Isolation and characterization of microcrystalline cellulose from pomelo peel // International Journal of Biological Macromolecules. – 2018. – Vol. 111. – P. 717–721. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.01.098

14. Abdul Khalil H.P.S., Tye Y.Y., Leh C.P. et al. Preparation and characterization of microcrystalline cellulose from sacred Bali bamboo as reinforcing filler in seaweed-based composite film // Fibers and Polymers. – 2018. – Vol. 19. – P. 423–434. https://doi.org/10.1007/s12221-018-7672-7

15. Abu-Thabit N.Y., Judeh A.A., Elessawy N.A. et al. Isolation and characterization of microcrystalline cellulose from date seeds (Phoenix dactylifera L.) // International Journal of Biological Macromolecules. – 2020. – Vol. 155. – P. 730–739. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.03.255

16. Adeleye O.A., Bamiro O.A., Albalawi D.A. et al. Characterizations of alpha-cellulose and microcrystalline cellulose isolated from cocoa pod husk as a potential pharmaceutical excipient // Materials. – 2022. – Vol. 15, No. 17. – Art. 5992. https://doi.org/10.3390/ma15175992

17. Alamdari N.E., Aksoy B., Babu R.J., Jiang Z. Microcrystalline cellulose from soybean hull as an excipient in solid dosage forms: Preparation, powder characterization, and tableting properties // International Journal of Biological Macromolecules. – 2024. – Vol. 270, Part 1. – Art. 132298. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.132298

18. Suyambulingam I., Divakaran D., Manikandan M. et al. Isolation of microcrystalline cellulose from vegetable waste biomass and its potential as a high-performance green reinforcement in biocomposites // Bioresource Technology Reports. – 2025. – Vol. 32. – Art. 102337. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2025.102337

19. Sagiyeva N., Akatan K., Battalova A. et al. Eco-friendly conversion of corn husk agro-waste into microcrystalline cellulose and cellulose nanofibers // Nano-Structures & Nano-Objects. – 2026. – Vol. 45. – Art. 101610. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2025.101610

20. Katakojwala R., Mohan S.V. Microcrystalline cellulose production from sugarcane bagasse: Sustainable process development and life cycle assessment //journal of Cleaner Production. – 2020. – Vol. 249. – Art. 119342. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119342

21. Hosseinzadeh J., Abdulkhani A., Ashori A. et al. Comparative study on liquid versus gas phase hydrochloric acid hydrolysis for microcrystalline cellulose isolation from sugarcane bagasse // International Journal of Biological Macromolecules. – 2024. – Vol. 264, Part 2. – Art. 130674. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.130674

22. Holilah H., Paridah M.T., Juliana A.H. et al. Hydrothermal assisted isolation of microcrystalline cellulose from pepper (Piper nigrum L.) processing waste for making sustainable bio-composite //journal of Cleaner Production. – 2021. – Vol. 305. – Art. 127229. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127229

23. Işıtan M.A., Kırcı H., Yılmaz Z.A. et al. Sustainable production of microcrystalline and nanocrystalline cellulose from textile waste using HCl and NaOH/urea treatment // Polymers. – 2025. – Vol. 17, No. 1. – Art. 48. https://doi.org/10.3390/polym17010048

24. Pedersen G.B., Jørgensen B., Egsgaard H. et al. Cellulose synthesis in land plants // Molecular Plant. – 2023. – Vol. 16, No. 1. – P. 206–231. https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.12.015

25. Gorgun E., Ali A., Islam M.S. Biocomposites of poly(lactic acid) and microcrystalline cellulose: Influence of the coupling agent on thermomechanical and absorption characteristics // ACS Omega. – 2024. – Vol. 9. – P. 11523–11533. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c08448

26. Dai F., Zhang L., Liu X. et al. Adsorbents prepared from epoxy-based porous materials of microcrystalline cellulose for excellent adsorption of anionic and cationic dyes // International Journal of Biological Macromolecules. – 2024. – Vol. 260, Part 1. – Art. 129477. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129477

27. Salem K.S., Kasera N.K., Rahman M.A. et al. Comparison and assessment of methods for cellulose crystallinity determination // Chemical Society Reviews. – 2023. – Vol. 52. – P. 6417–6446. https://doi.org/10.1039/D2CS00569G

28. Yin H., Wang L., Qiao Y. et al. A self-healing hydrogel based on oxidized microcrystalline cellulose and carboxymethyl chitosan as wound dressing material // International Journal of Biological Macromolecules. – 2022. – Vol. 221. – P. 1606–1617. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.09.060

29. Li H., Yang J., Hu X. et al. Reinforced collagen with oxidized microcrystalline cellulose shows improved hemostatic effects // Carbohydrate Polymers. – 2017. – Vol. 165. – P. 30–38. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.02.023

30. An L., Perkins P., Yi R., Ren T. Development of polylactic acid based antimicrobial food packaging films with N-halamine modified microcrystalline cellulose // International Journal of Biological Macromolecules. – 2023. – Vol. 242, Part 1. – Art. 124685. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.124685

31. Yu X., Zhang Q., Yang C. et al. Double network microcrystalline cellulose hydrogels with high mechanical strength and biocompatibility for cartilage tissue engineering scaffold // International Journal of Biological Macromolecules. – 2023. – Vol. 238. – Art. 124113. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.124113

32. Pachuau L., Dutta R.S., Hauzel L. et al. Evaluation of novel microcrystalline cellulose from Ensete glaucum (Roxb.) Cheesman biomass as sustainable drug delivery biomaterial // Carbohydrate Polymers. – 2019. – Vol. 206. – P. 336–343. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.11.013

33. Nsor-Atindana J., Chen M., Goff H.D. et al. Functionality and nutritional aspects of microcrystalline cellulose in food // Carbohydrate Polymers. – 2017. – Vol. 172. – P. 159–174. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.04.021

34. Zhu B., Zhao S., Guo J. et al. Enhancing the mechanical properties of polylactic acid (PLA) composite films using Pueraria lobata root microcrystalline cellulose // International Journal of Biological Macromolecules. – 2024. – Vol. 279, Part 4. – Art. 135579. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.135579

35. Ren H., Xu Z., Gao M. et al. Preparation and characterization of microcrystalline cellulose/polylactic acid biocomposite films and its application in Lanzhou lily bulbs preservation // Sustainability. – 2023. – Vol. 15, No. 18. – Art. 13770. https://doi.org/10.3390/su151813770

36. Akatan K., Kabdrakhmanova S., Kuanyshbekov T. et al. Highly-efficient isolation of microcrystalline cellulose and nanocellulose from sunflower seed waste via an environmentally benign method // Cellulose. – 2022. – Vol. 29, No. 7. – P. 3787–3802. https://doi.org/10.1007/s10570-022-04527-4

37. Tarchoun A.F., Trache D., Klapötke T.M. et al. Ecofriendly isolation and characterization of microcrystalline cellulose from giant reed using various acidic media // Cellulose. – 2019. – Vol. 26. – P. 7635–7651. https://doi.org/10.1007/s10570-019-02672-x

38. Zhao T., Chen Z., Lin X. et al. Preparation and characterization of microcrystalline cellulose (MCC) from tea waste // Carbohydrate Polymers. – 2018. – Vol. 184. – P. 164–170. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.12.024

39. Alavi M. Modifications of MCC, CNF, and NCC for antimicrobial and wound healing applications // e-Polymers. – 2019. – Vol. 19, No. 1. – P. 103–119. https://doi.org/10.1515/epoly-2019-0013

40. Dong Y., Chaubal M.V., Gao Y. et al. Entangled and colloidally stable microcrystalline cellulose matrices in controlled drug release // International Journal of Pharmaceutics. – 2018. – Vol. 548, No. 1. – P. 113–119. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.06.022

41. Motaung T.E., Linganiso L.Z. Critical review on agro waste cellulose applications for biopolymers // International Journal of Plastics Technology. – 2018. – Vol. 22, No. 1. – P. 185–216. https://doi.org/10.1007/s12588-018-9219-6

42. Jarvis M.C. Structure of native cellulose microfibrils, the starting point for nanocellulose manufacture // Philosophical Transactions of the Royal Society A. – 2018. – Vol. 376, No. 2112. – Art. 20170045. https://doi.org/10.1098/rsta.2017.0045

43. Chakraborty I., Rongpipi S., Govindaraju I. et al. An insight into microscopy and analytical techniques for morphological, structural, chemical, and thermal characterization of cellulose // Microscopy Research and Technique. – 2022. – Vol. 85, No. 5. – P. 1990–2015. https://doi.org/10.1002/jemt.24057

44. Ju X., Bowden M., Brown E.E., Zhang X. An improved Xray diffraction method for cellulose crystallinity measurement // Carbohydrate Polymers.– 2015. – Vol. 123. – P. 476–481. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.12.071

45. Lan L., Chen H., Lee D. et al. Effect of ball-milling pretreatment of cellulose on its photoreforming for H2 production // ACS Sustainable Chemistry & Engineering.–2022. Vol. 10. – P. 4862–4871. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c07301


Рецензия

Дәйектеу үшін:


Наурызова С.З., Қаржаубаева А.К., Сагиева Н.Н., Ибраева Ж.Е., Батталова А.К., Шаймардан Е., Бейсебеков М.М., Кабдрахманова А.К., Ақатан Қ., Кабдрахманова С.К. ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗАЛЫҚ ШИКІЗАТТАН АЛЫНАТЫН МИКРОКРИСТАЛДЫ ЦЕЛЛЮЛОЗАНЫҢ ҚҰРЫЛЫМЫ МЕН ҚАСИЕТТЕРІНІҢ ҚАЛЫПТАСУ ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ. ҚР ҰЯО жаршысы. 2026;(3):158-167. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2026-3-158-167

For citation:


Nauryzova S.Z., Karzhaubayeva A.K., Sagiyeva N.N., Ibraeva Zh.E., Battalova A.K., Shaymardan E., Beisebekov M.A., Kabdrakhmanova A.K., Akatan K., Kabdrakhmanova S.K. FACTORS GOVERNING THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF MICROCRYSTALLINE CELLULOSE DERIVED FROM LIGNOCELLULOSIC BIOMASS. NNC RK Bulletin. 2026;(3):158-167. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2026-3-158-167

Қараулар: 12

JATS XML


ISSN 1729-7516 (Print)
ISSN 1729-7885 (Online)