[发明专利]一种简易快速测定木质纤维素生物质中木质素含量的方法

说明书

本发明公开了一种简易快速测定木质纤维素生物质中木质素含量的方法，先将酶解木质素烘干，研磨成细粉，然后溶于[Emim][OAc]离子液体中，加入二甲基亚砜稀释配制成标准样溶液，用紫外分光光度计在285nm处测定吸光度，做出吸光度与木质素浓度的标准曲线，得紫外线吸收系数ε；将木质纤维素生物质研磨后干燥处理，溶解于[Emim][OAc]离子液体体系中，加入稀释剂进行稀释，控制稀释后的待测样品溶液在波长为285nm的紫外光下的紫外吸光度值在0.2‑1；将紫外吸光度值代入到公式中计算。本发明具有操作简便，工序少，试剂易得，过程环保，敏感度高，所需样品少，以及适用范围广，测定结果更为精确的特点。

技术领域

本发明涉及一种测定木质纤维素生物质中木质素含量的方法，特别是一种简易快速测定木质纤维素生物质中木质素含量的方法。

背景技术

木质素是最丰富的芳香族聚合物，也是仅次于纤维素的第二大可再生原料。在植物细胞中，木质素与半纤维素交联并粘合为纤维素微纤维，是对其利用转化为其他生物燃料和其他生物基化学物质的主要障碍。因此，在开发利用某种木质纤维素生物质中的木质素之前，先对其中的木质素的含量进行测定尤为重要。

随着科技的进步，木质素测量方法也在不断的改进，木质素含量的测定已从传统的重量分析扩展到使用各种仪器(UV、FTIR、NMR、NIR是一种辅助方法)的快速无损方法。总的来说，目前木质素含量的测量方法通常可以分为两类：直接定量和间接定量。直接方法包括Klason方法和最近提出的ALBTH方法。这些方法使用酸来水解和溶解样品中的碳水化合物，留下大部分木质素作为固体残留物，通过重量测量进行测定[Katahira,R.etal.J.Agric.Food.Chem.,2013,61,3286-3292]。其中，Klason方法使用72％H₂SO₄然后进行更稀的酸水解以溶解碳水化合物，留下木质素作为不溶性残留物。溶解在酸性溶液中的少量木质素，称为酸溶性木质素(ASL)，通过紫外分光光度法测定。ALBTH方法使用含有40mMHCl的60wt％溴化锂溶液溶解多糖，留下木质素作为固体残留物，其过程类似于Klason方法。Klason方法操作繁琐，劳动强度大。并且Klason方法和ALBTH方法都存在纤维素的潜在水解不足和由糖形成腐殖质的缺陷，这通常会导致对木质素的高估[Li,N.et al.GreenChemistry,2016,18,5367–5376.]。此外，还需要相对大量的样品才能通过重量测量产生可靠的结果。并且酸溶性木质素在阔叶木和草木木质素中含量较高，需要通过UV方法进行测量，但其来自糠醛的干扰也是一个问题。木质素定量的间接方法包括侵入性和非侵入性方法两种。两种侵入性程序(巯基乙酸或乙酰溴)基于通过充分衍生化使整个细胞壁材料或木质素完全溶解，并通过紫外分光光度法测量溶液中溶解的木质素[Hatfield,R.et al.CropScience,2005.45.832-839]。其中巯基乙酸木质素方法尚未得到广泛应用，主要原因是因为过程冗长、得出的结论与其他方法不一致，以及缺乏校准所需的合适木质素标准。而乙酰溴法是最常用的木质素定量间接方法，它相对简单、速度快，并且能够使用较少的样品进行测量。该方法经过多次修改，已确定非木本植物样品中的木质素含量[Moreira-Vilar,F.C.et al.PLoS One,2014.e110000.]。然而，源自木聚糖的糠醛产物会干扰木质素在280nm处的紫外吸收，AcBr木质素值通常与仍然被认为提供最佳木质素测量的Klason木质素分析不同。

综上，木质素定量的非侵入性方法利用木质素的特性来吸收紫外光谱特定区域的辐射。由于木质素对波长为280-320nm的紫外光最强，因此应用紫外显微分光光度法来测量特定植物组织细胞壁中的木质素浓度。尽管有许多方法可用于直接和间接测量木质纤维素生物质中的木质素含量，但迫切需要比目前使用的方法具有优势的新替代方法来简化分析。本发明基于整个生物质可以在[Emim][OAc]体系中完全溶解，建立了一种新的光谱方法，用于通过紫外分光光度法测量木质纤维素生物质的木质素含量。

发明内容