一种棉花纤维中木质素含量的检测分析方法

文档序号:6128504
专利名称:一种棉花纤维中木质素含量的检测分析方法
技术领域
本发明涉及了一种棉花纤维中木质素含量的检测分析方法。
背景技术
木质素是植物细胞壁的主要构成成分并与细胞壁的多糖形成交联结 构,其功能在于增强植物细胞壁的强力和弹性。成熟的棉花纤维是植物单 细胞细胞壁。长期以来,由于受分析技术和沿用观念的限制,认为成熟棉花 纤维的细胞壁主要由纤维素构成,而不含有木质素或木质素与纤维素的复
合结构(Basra AS and Malik CP, Development of the cotton fiber. International Review of Cytology, V89: 65 - 113, 1984)。严重阻碍了 对棉花纤维结构和品质形成的理解,目前国际国内还没有一种检测分析棉 花纤维中木质素含量的方法。因此,需要有一种正确、适合的方法来检测 棉花纤维中的木质素含量。
棉花纤维中木质素的含量相对较低,找到适合的分析方法是困难的。 现有木质素含量的分析方法主要用于木本或草本植物茎、叶材料的分析, 其木质素含量较高,不适合直接用于棉花纤维中木质素含量的分析。

发明内容
本发明的目的是提供一种适合用于棉花纤维中木质素含量的检测分析 方法。有助于棉花科研工作者和加工业者对棉花纤维结构和品质形成的理
解。本发明提供的是酸化乙酰溴法,其原理是在有冰乙酸和加热的条件 下,溴取代了木质素中Ct-C的羟基使木质素形成乙酰衍生物溶于乙酸中, 可实现测定吸光度分析。
在分析棉花样品前需先挑出棉纤维中混入的叶片和种壳碎片等杂质, 清洗棉纤维。
一般植物样品的清洗均采用离心的方法弃除清洗液体,由于 棉花纤维吸湿性强而不能实现,所以用金属夹蒜器挤出棉纤维中残留的液体。
实验证明,经典的Klason方法不适合于木质素含量较低材料的检测分 析;巯基乙酸法经残留物检测证实不能将棉纤维中的木质素提取完全,而 且检测过程长、费用较高。对检测方法的分析比较后,首选酸化乙酰溴法。
实现酸化乙酰溴法的第一步需要解决的是试剂用量、反应的温度和时 间,这关系到是否能完全消化水解棉纤维使木质素溶解。在比较了2、 3、 4、 5ml的试剂用量后,确定用5ml的酸化乙酰溴处理0. lg棉纤维,具有较好的 重现性。在比较了在30min至5h内,5(TC、 60°C、 70。C的水浴温度后, 确定用在70。C水浴1小时45分钟条件下,用5ml的酸化乙酰溴溶液可将0. lg 棉样消化水解完全,也不至于过度消化使溶液变红。
棉花纤维很难研磨成粉状,完全消化水解棉纤维的时间较其它样品长, 样品间也略有差异, 一旦消化水解过度,消化液会呈现红色干扰检测结果。 另外,溶液中的溴和多溴也会干扰检测结果,因此,消除溶液背景的影响, 正确地呈现结果非常重要。氢氧化钠和盐酸羟胺可消除这两种背景的影响。 为了确定正确的氢氧化钠和盐酸羟胺的试剂用量,我们进行了两种试剂、 24组不同的配比试验,即4M氢氧化钠1.0、 2.0、 2.5、 3.0、 3.5、 4.0、 4.5、 5.0 ml 8个梯度和5M盐酸羟胺1.0、 1.5、 2. Oml三个梯度。将25 个0. 100g相同棉样的消化水解液冰水浴冷却后,将全部消化液集中混匀, 然后分别分装5ml于24个容量瓶中,加入10ml冰乙酸,然后分别按处理组合
加入氢氧化钠和盐酸羟胺,定容,静置,测定吸光度。用不同的棉纤维样品 多次重复实验证明4M氢氧化钠4.5 ml和5M盐酸羟胺l. 5ml为最佳消除溶
液背景的处理组合。其原因在于(1)可获得与标准溶液同一色系的溶液;
(2)样品间的含量差异可显示出来;(3)在固定温度条件下的时间试验中, 在最佳消化水解时间±15 min内均可获得很相近的吸光度值,例如吸光 度值二O. 7247±0. 01709。
一般碱木质素标准溶液和空白基础背景溶液的配制是用冰乙酸,使得
标准溶液的基础背景与实际检测溶液的基础背景相差较大,测得的木质素 含量偏高。棉花纤维的纤维素含量在90%以上,试验研究证实棉花纤维消化 水解以后可形成较高的背景值。本发明在于空白基础背景溶液和碱木质素 系列标准溶液中不但含有与检测溶液相同的处理试剂,而且含有消化水解 的纯纤维素,使空白基础溶液、碱木质素系列标准溶液以及检测溶液有相 同的背景。这样由于定义了合适的空白基础溶液,既有效的消除了系统误 差,也有效地消除了棉花样品中己消化水解纤维素的影响。值得说明的是: (1)用这种方法所获得的标准曲线符合比尔-朗伯定律,即在透明溶剂中 发色团的光束吸收度随着发色团浓度的变化而呈线性变化,相关系数 》0.995,重现性好(图1); (2)用含有或不含有纤维素的空白溶液为基础 背景扫描相应的碱木质素溶液可获得极其相似的吸光度扫描曲线;(3)棉
花纤维样品也可获得与碱木质素标准溶液相似的吸光度扫描曲线(图2), 特别是在280士10nm处是相似的。
本发明为棉纤维中含量相对较低的木质素提供了一种分析结果正确、 分析速度快、操作简单、灵敏度高、重现性好的分析方法,为棉花科研工 作者和加工业者提供了一种新的评价棉花纤维结构和品质形成的方法。


图l:碱木质素的标准曲线
图2:碱木质素的标准溶液(50 (ig/ml)和棉花纤维样品溶液的吸光度扫
描曲线。
具体实施例方式
1.仪器与试剂
GBC Cintra 20紫外/可见分光光度计(澳大利亚),DKZ-2型电热恒温 震荡水槽(上海精宏),EYELA NDO-700定温恒温干燥箱(上海)。
Tris-HC1 (北京欣经科);曲拉通X-100分析纯(北京欣经科);NaCl
为分析纯(西安化学试剂厂);丙酮为分析纯(郑州市德众化学试剂厂);
NaOH为分析纯(西安化学试剂厂);盐酸羟胺为分析纯(上海试四赫维化工
有限公司);乙酰溴(Sigma-Aldrich),碱木质素(Sigma-Aldrich),纯纤
维素(Sigma-Aldrich)。
匀质缓冲液(50raMTris-HC1, 1% (v/v)曲拉通X-100, 1M氯化钠,pH8.3)。 酸化乙酰溴(乙酰溴冰乙酸=1:3 (v/v))。
2. 棉花样品的准备
先挑出棉纤维中混入非棉纤维杂质的叶片和种壳碎片杂质,称取1. 0 g 棉样,用均一化缓冲液清洗棉纤维两次,再分别用80%丙酮清洗两次和纯丙 酮清洗一次以避免可溶物质对分析的干扰。每次清洗都涡旋、反复挤压、 最后将棉花纤维放在金属夹蒜器中挤出残留的液体,45t:烘干备用。
3. 标准曲线的绘制
用酸化乙酰溴溶液配制碱木质素含量为2.5mg/ml的储存液。 用具有聚四氟乙烯封口盖的血清玻璃瓶做消化水解瓶,每瓶中称取 0.090g纤维素,在每瓶中分别加入O、 0.2、 0.3、 0.4、 0.5、 0.6ml的碱木 质素储存液,然后在每瓶中分别加入5、 4.8、 4.7、 4.6、 4.5、 4.4ml的酸 化乙酰溴,使每瓶中最终均有5ml的酸化乙酰溴,而木质素的含量不同。在 7(TC的条件下水浴直至纯纤维素完全消化。冰水浴冷却后,将溶液转入25ml 容量瓶中,加入10ml冰乙酸、4N氢氧化钠4.5 ml、 5M盐酸羟胺1.5ml, 每次加液后混匀。最后用冰乙酸定容至25ml,形成含有已消化纤维素、完 全相同背景的木质素浓度为0、 20、 30、 40、 50、 60pg/ml的系列标准液,静 置30 min。以不含木质素的溶液为空白背景基础,用紫外分光光度计在280nm 处测定吸光度值,获得吸光度值与溶液木质素含量之间的线性关系,相关 系数二O. 9996 (图l)。
4. 样品的分析
称取O. 100g清洗过的充分混匀的棉纤维样品置于具有聚四氟乙烯封口
盖的血清瓶中,加入5ral酸化乙酰溴,将瓶盖旋紧。置于预置温度在70。C 并轻微振荡(约60次/min)的电热恒温振荡水浴槽中温水浴1小时45分钟, 立即冰水浴终止反应。将溶液转入25ml容量瓶中,加入10ml冰乙酸、4N氢 氧化钠4.5 ml、 5M盐酸羟胺1.5ml,每次加液后混匀。用冰乙酸定容至 25ml。静置30 min。以前述空白背景溶液为基础,用紫外分光光度计在280nm 处测定吸光度值。表1是棉纤维样品检测结果实例,共两个样品,每样重 复5次。
木质素含量的计算
(1) 根据标准曲线和吸光度值计算溶液的浓度 溶液的浓度(|ug/ml) = 55. 422x吸光度值-4. 4993
(2) 根据溶液的浓度、样品定容的体积和样品重量计算重量百分比含量 重量百分比含量二 ((溶液浓度x样品定容的体积)/样品重量)*100%
表1.棉纤维样品木质素含量检测结果实例
样品序列号吸光值重量百分比含量
1_10.44230. 5003
l-20. 45030. 5114
1-30. 45710. 5209
1-40.47410. 5444
1_50. 46290. 5289
2-10. 62970. 7610
2-20. 62990. 7603
2-30. 63920. 7732
2-40. 63550. 7680
2-50.62100. 7480
权利要求
1.本发明涉及了一种棉花纤维中木质素含量的检测分析方法。其特征在于首先将棉纤维的杂质挑取干净,清洗可溶物质。然后消化水解棉纤维溶解木质素,将消化水解后的溶液稀释,加入氢氧化钠和盐酸羟胺消除溶液背景的影响,定容,静置,用紫外分光光度计在280nm处测定吸光度。
2. 根据权利要求1所述的一种棉花纤维中木质素含量的检测分析方法。 其特征在于首先清洗棉纤维,将无杂质的棉纤维用匀质缓冲液清洗两次,再 分别用80%丙酮清洗两次和100%丙酮清洗一次以避免可溶物质对分析的干扰。 每次清洗都涡旋、反复挤压、最后将棉花纤维放在金属夹蒜器中挤出残留的 液体,45'C烘干备用。
3. 根据权利要求1所述的一种棉花纤维中木质素含量的检测分析方法。 其特征在于需要将清洗后的棉纤维消化水解以溶解棉纤维中的木质素。消化 水解棉纤维的方法有硫酸法(Klason法)、酸化乙酰溴法、巯基乙酸法等, 首选酸化乙酰溴法。
4. 根据权利要求l所述的一种棉花纤维中木质素含量的检测分析方法。 其特征在于用酸化乙酰溴消化水解棉纤维时,最佳试剂用量为5 ml、最佳水 浴温度为70°C、最佳消化水解时间为1小时45分钟。
5. 根据权利要求l所述的一种棉花纤维中木质素含量的检测分析方法。 其特征在于将消化水解后的溶液稀释,加入4M氢氧化钠4.5 ml和5M盐酸羟 胺l. 5ml可除去溶液背景对木质素吸光度的干扰。
6.用紫外分光光度计测定吸光度时设置的空白基础溶液中含有己消化的纯纤 维素,系列标准溶液中也含有已消化的纯纤维素,使空白基础溶液和系列标 准溶液与检测样品溶液有相伺的背景。可消除待检测棉纤维样品溶液中已消 化水解纤维素对检测结果的影响。
全文摘要
本发明涉及了一种棉花纤维中木质素含量的检测分析方法。其特征在于首先将棉纤维的杂质挑取干净,清洗可溶物质。然后消化水解棉纤维溶解木质素,将消化水解后的溶液稀释,加入氢氧化钠和盐酸羟胺消除溶液背景的影响,定容,静置,用紫外分光光度计在280nm处测定吸光度。本发明的积极效果在于(1)提供了一种棉花纤维中木质素的检测分析方法;(2)为棉纤维中含量相对较低的木质素提供了一种分析结果正确、分析速度快、操作简单、灵敏度高、重现性好的分析方法,为棉花科研工作者和加工业者提供了一种新的评价棉花纤维结构和品质形成的方法。
文档编号G01N1/28GK101105444SQ200710100558
公开日2008年1月16日 申请日期2007年4月10日 优先权日2007年4月10日
发明者孟继红, 张宝江, 李建平, 王冬梅, 胡文冉, 玲 范, 郝晓燕 申请人:新疆农业科学院核技术生物技术研究所
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