專利名稱：一種棉花纖維中木質(zhì)素含量的檢測分析方法
技術領域：
本發(fā)明涉及了一種棉花纖維中木質(zhì)素含量的檢測分析方法。
背景技術：
木質(zhì)素是植物細胞壁的主要構成成分并與細胞壁的多糖形成交聯(lián)結 構，其功能在于增強植物細胞壁的強力和彈性。成熟的棉花纖維是植物單 細胞細胞壁。長期以來，由于受分析技術和沿用觀念的限制,認為成熟棉花 纖維的細胞壁主要由纖維素構成，而不含有木質(zhì)素或木質(zhì)素與纖維素的復
合結構(Basra AS and Malik CP, Development of the cotton fiber. International Review of Cytology, V89: 65 - 113， 1984)。嚴重阻礙了 對棉花纖維結構和品質(zhì)形成的理解，目前國際國內(nèi)還沒有一種檢測分析棉 花纖維中木質(zhì)素含量的方法。因此，需要有一種正確、適合的方法來檢測 棉花纖維中的木質(zhì)素含量。
棉花纖維中木質(zhì)素的含量相對較低，找到適合的分析方法是困難的。 現(xiàn)有木質(zhì)素含量的分析方法主要用于木本或草本植物莖、葉材料的分析， 其木質(zhì)素含量較高，不適合直接用于棉花纖維中木質(zhì)素含量的分析。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合用于棉花纖維中木質(zhì)素含量的檢測分析 方法。有助于棉花科研工作者和加工業(yè)者對棉花纖維結構和品質(zhì)形成的理
解。本發(fā)明提供的是酸化乙酰溴法，其原理是在有冰乙酸和加熱的條件 下，溴取代了木質(zhì)素中Ct-C的羥基使木質(zhì)素形成乙酰衍生物溶于乙酸中， 可實現(xiàn)測定吸光度分析。
在分析棉花樣品前需先挑出棉纖維中混入的葉片和種殼碎片等雜質(zhì)， 清洗棉纖維。
一般植物樣品的清洗均采用離心的方法棄除清洗液體，由于 棉花纖維吸濕性強而不能實現(xiàn)，所以用金屬夾蒜器擠出棉纖維中殘留的液體。
實驗證明，經(jīng)典的Klason方法不適合于木質(zhì)素含量較低材料的檢測分 析；巰基乙酸法經(jīng)殘留物檢測證實不能將棉纖維中的木質(zhì)素提取完全，而 且檢測過程長、費用較高。對檢測方法的分析比較后，首選酸化乙酰溴法。
實現(xiàn)酸化乙酰溴法的第一步需要解決的是試劑用量、反應的溫度和時 間，這關系到是否能完全消化水解棉纖維使木質(zhì)素溶解。在比較了2、 3、 4、 5ml的試劑用量后，確定用5ml的酸化乙酰溴處理0. lg棉纖維，具有較好的 重現(xiàn)性。在比較了在30min至5h內(nèi)，5(TC、 60°C、 70。C的水浴溫度后， 確定用在70。C水浴1小時45分鐘條件下，用5ml的酸化乙酰溴溶液可將0. lg 棉樣消化水解完全，也不至于過度消化使溶液變紅。
棉花纖維很難研磨成粉狀，完全消化水解棉纖維的時間較其它樣品長， 樣品間也略有差異， 一旦消化水解過度，消化液會呈現(xiàn)紅色干擾檢測結果。 另外，溶液中的溴和多溴也會干擾檢測結果，因此，消除溶液背景的影響， 正確地呈現(xiàn)結果非常重要。氫氧化鈉和鹽酸羥胺可消除這兩種背景的影響。 為了確定正確的氫氧化鈉和鹽酸羥胺的試劑用量，我們進行了兩種試劑、 24組不同的配比試驗，即4M氫氧化鈉1.0、 2.0、 2.5、 3.0、 3.5、 4.0、 4.5、 5.0 ml 8個梯度和5M鹽酸羥胺1.0、 1.5、 2. Oml三個梯度。將25 個0. 100g相同棉樣的消化水解液冰水浴冷卻后，將全部消化液集中混勻， 然后分別分裝5ml于24個容量瓶中，加入10ml冰乙酸，然后分別按處理組合
加入氫氧化鈉和鹽酸羥胺，定容，靜置，測定吸光度。用不同的棉纖維樣品 多次重復實驗證明4M氫氧化鈉4.5 ml和5M鹽酸羥胺l. 5ml為最佳消除溶
液背景的處理組合。其原因在于(1)可獲得與標準溶液同一色系的溶液;
(2)樣品間的含量差異可顯示出來；(3)在固定溫度條件下的時間試驗中， 在最佳消化水解時間±15 min內(nèi)均可獲得很相近的吸光度值，例如吸光 度值二O. 7247±0. 01709。
一般堿木質(zhì)素標準溶液和空白基礎背景溶液的配制是用冰乙酸，使得
標準溶液的基礎背景與實際檢測溶液的基礎背景相差較大，測得的木質(zhì)素 含量偏高。棉花纖維的纖維素含量在90%以上，試驗研究證實棉花纖維消化 水解以后可形成較高的背景值。本發(fā)明在于空白基礎背景溶液和堿木質(zhì)素 系列標準溶液中不但含有與檢測溶液相同的處理試劑，而且含有消化水解 的純纖維素，使空白基礎溶液、堿木質(zhì)素系列標準溶液以及檢測溶液有相 同的背景。這樣由于定義了合適的空白基礎溶液，既有效的消除了系統(tǒng)誤 差，也有效地消除了棉花樣品中己消化水解纖維素的影響。值得說明的是: (1)用這種方法所獲得的標準曲線符合比爾-朗伯定律，即在透明溶劑中 發(fā)色團的光束吸收度隨著發(fā)色團濃度的變化而呈線性變化，相關系數(shù) 》0.995，重現(xiàn)性好(圖1); (2)用含有或不含有纖維素的空白溶液為基礎 背景掃描相應的堿木質(zhì)素溶液可獲得極其相似的吸光度掃描曲線；(3)棉
花纖維樣品也可獲得與堿木質(zhì)素標準溶液相似的吸光度掃描曲線(圖2)， 特別是在280士10nm處是相似的。
本發(fā)明為棉纖維中含量相對較低的木質(zhì)素提供了一種分析結果正確、 分析速度快、操作簡單、靈敏度高、重現(xiàn)性好的分析方法，為棉花科研工 作者和加工業(yè)者提供了一種新的評價棉花纖維結構和品質(zhì)形成的方法。
圖l:堿木質(zhì)素的標準曲線
圖2:堿木質(zhì)素的標準溶液(50 (ig/ml)和棉花纖維樣品溶液的吸光度掃
描曲線。
具體實施例方式
1.儀器與試劑
GBC Cintra 20紫外/可見分光光度計(澳大利亞)，DKZ-2型電熱恒溫 震蕩水槽(上海精宏)，EYELA NDO-700定溫恒溫干燥箱(上海)。
Tris-HC1 (北京欣經(jīng)科);曲拉通X-100分析純(北京欣經(jīng)科);NaCl
為分析純(西安化學試劑廠)；丙酮為分析純(鄭州市德眾化學試劑廠)；
NaOH為分析純(西安化學試劑廠)；鹽酸羥胺為分析純(上海試四赫維化工
有限公司)；乙酰溴(Sigma-Aldrich)，堿木質(zhì)素(Sigma-Aldrich)，純纖
維素(Sigma-Aldrich)。
勻質(zhì)緩沖液(50raMTris-HC1， 1% (v/v)曲拉通X-100， 1M氯化鈉，pH8.3)。 酸化乙酰溴(乙酰溴冰乙酸=1:3 (v/v))。
2. 棉花樣品的準備
先挑出棉纖維中混入非棉纖維雜質(zhì)的葉片和種殼碎片雜質(zhì)，稱取1. 0 g 棉樣，用均一化緩沖液清洗棉纖維兩次，再分別用80%丙酮清洗兩次和純丙 酮清洗一次以避免可溶物質(zhì)對分析的干擾。每次清洗都渦旋、反復擠壓、 最后將棉花纖維放在金屬夾蒜器中擠出殘留的液體，45t:烘干備用。
3. 標準曲線的繪制
用酸化乙酰溴溶液配制堿木質(zhì)素含量為2.5mg/ml的儲存液。 用具有聚四氟乙烯封口蓋的血清玻璃瓶做消化水解瓶，每瓶中稱取 0.090g纖維素，在每瓶中分別加入O、 0.2、 0.3、 0.4、 0.5、 0.6ml的堿木 質(zhì)素儲存液，然后在每瓶中分別加入5、 4.8、 4.7、 4.6、 4.5、 4.4ml的酸 化乙酰溴，使每瓶中最終均有5ml的酸化乙酰溴，而木質(zhì)素的含量不同。在 7(TC的條件下水浴直至純纖維素完全消化。冰水浴冷卻后，將溶液轉入25ml 容量瓶中，加入10ml冰乙酸、4N氫氧化鈉4.5 ml、 5M鹽酸羥胺1.5ml， 每次加液后混勻。最后用冰乙酸定容至25ml，形成含有已消化纖維素、完 全相同背景的木質(zhì)素濃度為0、 20、 30、 40、 50、 60pg/ml的系列標準液，靜 置30 min。以不含木質(zhì)素的溶液為空白背景基礎，用紫外分光光度計在280nm 處測定吸光度值，獲得吸光度值與溶液木質(zhì)素含量之間的線性關系，相關 系數(shù)二O. 9996 (圖l)。
4. 樣品的分析
稱取O. 100g清洗過的充分混勻的棉纖維樣品置于具有聚四氟乙烯封口
蓋的血清瓶中，加入5ral酸化乙酰溴，將瓶蓋旋緊。置于預置溫度在70。C 并輕微振蕩(約60次/min)的電熱恒溫振蕩水浴槽中溫水浴1小時45分鐘， 立即冰水浴終止反應。將溶液轉入25ml容量瓶中，加入10ml冰乙酸、4N氫 氧化鈉4.5 ml、 5M鹽酸羥胺1.5ml，每次加液后混勻。用冰乙酸定容至 25ml。靜置30 min。以前述空白背景溶液為基礎，用紫外分光光度計在280nm 處測定吸光度值。表1是棉纖維樣品檢測結果實例，共兩個樣品，每樣重 復5次。
木質(zhì)素含量的計算
(1) 根據(jù)標準曲線和吸光度值計算溶液的濃度 溶液的濃度(|ug/ml) = 55. 422x吸光度值-4. 4993
(2) 根據(jù)溶液的濃度、樣品定容的體積和樣品重量計算重量百分比含量 重量百分比含量二 ((溶液濃度x樣品定容的體積)/樣品重量)*100%
表1.棉纖維樣品木質(zhì)素含量檢測結果實例
樣品序列號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
權利要求
1.本發(fā)明涉及了一種棉花纖維中木質(zhì)素含量的檢測分析方法。其特征在于首先將棉纖維的雜質(zhì)挑取干凈，清洗可溶物質(zhì)。然后消化水解棉纖維溶解木質(zhì)素，將消化水解后的溶液稀釋，加入氫氧化鈉和鹽酸羥胺消除溶液背景的影響，定容，靜置，用紫外分光光度計在280nm處測定吸光度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種棉花纖維中木質(zhì)素含量的檢測分析方法。 其特征在于首先清洗棉纖維，將無雜質(zhì)的棉纖維用勻質(zhì)緩沖液清洗兩次，再 分別用80%丙酮清洗兩次和100%丙酮清洗一次以避免可溶物質(zhì)對分析的干擾。 每次清洗都渦旋、反復擠壓、最后將棉花纖維放在金屬夾蒜器中擠出殘留的 液體，45'C烘干備用。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種棉花纖維中木質(zhì)素含量的檢測分析方法。 其特征在于需要將清洗后的棉纖維消化水解以溶解棉纖維中的木質(zhì)素。消化 水解棉纖維的方法有硫酸法(Klason法)、酸化乙酰溴法、巰基乙酸法等， 首選酸化乙酰溴法。
4. 根據(jù)權利要求l所述的一種棉花纖維中木質(zhì)素含量的檢測分析方法。 其特征在于用酸化乙酰溴消化水解棉纖維時，最佳試劑用量為5 ml、最佳水 浴溫度為70°C、最佳消化水解時間為1小時45分鐘。
5. 根據(jù)權利要求l所述的一種棉花纖維中木質(zhì)素含量的檢測分析方法。 其特征在于將消化水解后的溶液稀釋，加入4M氫氧化鈉4.5 ml和5M鹽酸羥 胺l. 5ml可除去溶液背景對木質(zhì)素吸光度的干擾。
6.用紫外分光光度計測定吸光度時設置的空白基礎溶液中含有己消化的純纖 維素，系列標準溶液中也含有已消化的純纖維素，使空白基礎溶液和系列標 準溶液與檢測樣品溶液有相伺的背景?？上龣z測棉纖維樣品溶液中已消 化水解纖維素對檢測結果的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種棉花纖維中木質(zhì)素含量的檢測分析方法。其特征在于首先將棉纖維的雜質(zhì)挑取干凈，清洗可溶物質(zhì)。然后消化水解棉纖維溶解木質(zhì)素，將消化水解后的溶液稀釋，加入氫氧化鈉和鹽酸羥胺消除溶液背景的影響，定容，靜置，用紫外分光光度計在280nm處測定吸光度。本發(fā)明的積極效果在于(1)提供了一種棉花纖維中木質(zhì)素的檢測分析方法；(2)為棉纖維中含量相對較低的木質(zhì)素提供了一種分析結果正確、分析速度快、操作簡單、靈敏度高、重現(xiàn)性好的分析方法，為棉花科研工作者和加工業(yè)者提供了一種新的評價棉花纖維結構和品質(zhì)形成的方法。
文檔編號G01N1/28GK101105444SQ200710100558
公開日2008年1月16日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權日2007年4月10日
發(fā)明者孟繼紅, 張寶江, 李建平, 王冬梅, 胡文冉, 玲 范, 郝曉燕 申請人:新疆農(nóng)業(yè)科學院核技術生物技術研究所