[发明专利]一种同时检测小麦茎秆中九种木质素单体交联结构的方法

说明书

本发明公开了一种同时检测小麦茎秆中九种木质素单体交联结构的方法，所述木质素单体交联结构为S(8‑O‑4)S(8‑8)S、S(8‑O‑4)G(8‑O‑4)S、G(8‑O‑4)S(8‑5)G、S(8‑O‑4)S(8‑5)G、G(8‑O‑4)S(8‑8)S、G(8‑O‑4)G(8‑5)G、S(8‑O‑4)G、G(8‑8)G、G(8‑5)H，采用UPLC‑MS/MS，色谱条件为：流动相A：超纯水，流动相B：乙腈，梯度洗脱。本发明的方法，特异性强，灵敏度高，通量高，结果客观易于分析，可以对小麦茎秆生长发育中木质素单体交联结构的变化等进行确定，还可以为小麦茎秆木质素的分解提供指导。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种同时检测小麦茎秆中九种木质素单体交联结构的检测方法。

背景技术

近年来，随着化石燃料的温室气体排放，人们对植物秸秆作为乙醇来源的重视度越来越高。以木质纤维素生物质为原料生产的乙醇被称为第二代乙醇。第二代乙醇生产的主要障碍之一是难以分解的木质纤维素材料。例如，小麦秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，要想分离它们，首先，必须对这种材料进行预处理以提取除去木质素，然后，纤维素被水解以释放葡萄糖，而葡萄糖随后被发酵并转化为乙醇，因此确定秸秆中木质素单体交联结构的组成和含量尤为重要。

木质素是一种复杂的酚类生物聚合物，很难被分解。木质素的生物合成主要基于由苯丙醇衍生的三种羟基苯丙烷类单体的自由基偶联(对羟基苯基木质素(H)，愈创木基木质素(G)和丁香基木质素(S))，通过一系列胞外酶(过氧化物酶和漆酶)介导的氧化反应。

木质素单体交联结构中8-O-4连接是最常见的，也比其他化学连接更容易断裂。木质素单体的相对比例决定了单元间连接的相对丰度。例如，富含G单元的木质素含有较多的难以分解8-5、5-5和5-O-4键，而富含S单元的木质素交联度较低，提取的难度较小。因此，木质素的组成通常用H、G和S单位的相对丰度和比率来描述。由于小麦茎秆制备乙醇的可提取性和可消化性不仅受木质素量的影响，而且还受其单体组成和单体在植物细胞壁中的排列方式的影响，因此当研究如何用小麦茎秆制备乙醇时，确定这些信息就显得尤为重要。

木质素含量通常通过常规重量法测量，最常见的是酸分解法(基于细胞壁材料的分离)以及分光光度法，如溴乙酰法和巯基乙酸法，它们降解细胞壁和木质素并测定可溶性降解产物。然而，测定同一样品中木质素的方法导致对木质素浓度的不同估计。这些方法还包含在细胞壁中的不溶性木质素的含量，还可能包括了木质素多聚体的结构，结果很不准确。

发明内容

基于现有技术中的问题，本发明建立了一种简单的方法，使用不同比例的三种单体和过氧化物酶来模拟自然聚合过程，在体外聚合木质素。所得化合物可通过超高效液相色谱(UPLC)与串联质谱(MS/MS)联用进行分析。然后，将植物组织中发现的可溶性木质素温和提取而不降解，利用超高效液相色谱(UPLC)与串联质谱(MS/MS)联用测定其结构和含量。本发明对小麦茎秆可溶性木质素低聚体进行了分析，更精确的测定小麦茎秆木质素单体交联结构组成和含量，为小麦秸秆制备乙醇提供科学依据。

本发明的目的之一在于提供一种同时检测小麦茎秆中九种木质素单体交联结构的方法，所述木质素单体交联结构为S(8-O-4)S(8-8)S、S(8-O-4)G(8-O-4)S、G(8-O-4)S(8-5)G、S(8-O-4)S(8-5)G、G(8-O-4)S(8-8)S、G(8-O-4)G(8-5)G、S(8-O-4)G、G(8-8)G、G(8-5)H，采用UPLC-MS/MS，色谱条件为：流动相A：超纯水，流动相B：乙腈，梯度洗脱(优选的：0-0.5min，95％A，0.5-3min，95％A-75％A线性降低，3-3.5min，75％A-10％A线性降低，3-4.0min，10％A，4.0-4.1min，10％A-95％A线性提高，4.1-6.0min，95％A)。

优选的：所述色谱柱为C18，1.7μm，2.1×100mm，柱温为40℃。