專利名稱：分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的簡便方法
技術領域：
本發明屬于提取半纖維素方法領域，特別是涉及一種分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的 簡便方法。
背景技術：
半纖維素(hemicellulose)是植物細胞壁構成纖維素小纖維間的間質凝膠的多糖群中 除去果膠質以外的物質，是構成初生壁的主要成分。原來是從總纖維素中以17.5o/。NaOH 至24n/。KOH提取出來的多糖成分的總稱，而沒有相應的特定的化學結構。堿提取液用醋 酸中和沉淀的部分是半纖維素A，上清液用乙醇沉淀的部分是半纖維素B。
目前分離半纖維素的主要手段包括堿抽提、酸抽提、過氧化氫抽提等一系列的傳統方 法，其結構主要是通過薄板層析、紙層析、柱層析、HPLC、 GC、 GPC、 13CNMR、 FT-IR、 GC-IR等方法來分析。
棉籽殼是棉紗線處理過程中比較頑固的一種雜質，在現有工藝中主要是在堿及堿酸退 漿、煮練及漂白等工序中通過堿溶和氯漂或亞漂除去棉籽殼雜質及大部分的木質素。
發明內容
本發明的目的是提供一種分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，該方法能簡單、準確、 定性、定量的測定出棉籽殼中的半纖維素。
本發明的一種分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，包括下列步驟
(1) 棉籽殼表面纖維及殼仁的去除及粉碎烘干 用手工方法去除棉籽殼表面的棉纖維，敲碎，去除殼內的殼仁，粉碎后烘干恒重；
(2) 棉籽殼中有機質的去除
將步驟(1)處理所得的物料用苯-乙醇溶液在索氏抽提器中80 10(TC抽提，至冷凝液 呈無色時反應結束，將物料烘干至恒重；
(3) 棉籽殼中果膠的去除
將步驟(2)處理所得的物料用草酸銨溶液在索氏抽提器中120 15(TC抽提，至冷凝液 呈無色時反應結束，將物料烘干至恒重；
(4) 制備綜纖維素
將步驟(3)處理所得的物料用亞氯酸鈉法制成綜纖維素；
(5) 不同濃度的堿溶液抽提出棉籽殼中的半纖維素 用NaOH溶液在氮氣環境下常溫處理步驟(4)所得物料，攪拌反應9 12h，過濾分離，
過濾所得殘渣繼續用1。/。 24。/。的NaOH溶液處理，攪拌反應9 12h，濾液用醋酸中和至中 性，離心分離中和所得沉淀即為半纖維素I，其上清液用乙醇沉淀后分離得到的沉淀物即 為半纖維素II;
(6) 三氟乙酸法水解所得半纖維素
將步驟(5)處理所得的物料用三氟乙酸溶液于100 120'C水解2~4 h后，旋轉除去三 氟乙酸溶液，溶于體積百分數為60~80%的乙醇溶液，冰箱中保存；
(7) 薄板層析法鑒定水解液中的單糖
將步驟(6)得到的半纖維素水解液與標準單糖溶液進行薄層層析點樣。 所述步驟(2)中的苯-乙醇溶液是苯乙醇體積比為2:1的混合溶液；苯-乙醇溶液與
步驟(1)處理所得的物料的用量比是80~100 ml: 2~3 g。
所述步驟(3)中的草酸銨溶液是質量分數為1%的草酸銨溶液，以去離子水溶解；草
酸銨溶液與步驟(2)處理所得的物料的用量比是8(M00ml:2 3g。
所述步驟(2)、 (3)中的抽提反應是抽提液每小時循環6次，反應至抽提液為無色即
可停止。
所述步驟(4)中的亞氯酸鈉法制綜纖維素，過程是先加入65 ml蒸餾水，0.5 ml冰乙酸， 0.6 g亞氯酸鈉，搖勻，塞緊瓶塞，置于75'C的恒溫水浴中電磁攪拌1 h，每隔1 h加入 0.5ml冰乙酸和0.6g亞氯酸鈉，直至反應物變白為止，抽濾分離出綜纖維素，用去離子水 洗滌抽出物至抽出液呈中性，丙酮洗滌三次。
所述步驟(5)中的NaOH溶液是0.1mol/LNaOH、質量濃度為l%NaOH、質量濃度為 3% NaOH、質量濃度為5% NaOH、質量濃度為10% NaOH、質量濃度為14% NaOH、質 量濃度為17% NaOH、質量濃度為24% NaOH、質量濃度為17% NaOH +質量濃度為4% H3B03的混合液中的一種，其中，NaOH溶液與步驟(4)所得物料的用量比是40~50mh l~2g。
所述步驟(6)中的三氟乙酸溶液是2mol/L的三氟乙酸溶液，以去離子水溶解；三氟乙 酸溶液與步驟(5)處理所得的物料的用量比是4~6ml: 0.04~0.06 g。
所述步驟(7)中的標糖溶液是質量分數為1%的標準糖樣溶液，用體積百分數為70% 的乙醇溶液溶解，標準單糖是半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖、甘露糖、木糖、鼠李糖六種。
所述步驟(7)中的薄層層析所用展開劑是正丁醇正丙醇丙酮乙酸乙酯氨水水 的體積比=3:4:3:2:2:2，顯色劑是由0.3 g 二苯胺、O.lg苯胺、5 ml磷酸溶于95 ml乙醇所得溶 液。
有益效果-
(1) 本發明的方法操作簡單，耗材常見易得；
(2) 分析簡易準確，能夠定性定量的測定棉籽殼中的半纖維素含量及種類。
圖1是0.1 MNaOH抽提乙醇沉淀物水解液薄層層析圖2是1。/。NaOH抽提乙醇沉淀物水解液薄層層析圖3是3% NaOH抽提中和沉淀物水解液薄層層析圖4是3%NaOH抽提乙醇沉淀水解液薄層層析圖5是5%NaOH抽提中和沉淀物水解液薄層層析圖6是5%NaOH抽提中和沉淀物水解液薄層層析圖7是10MNaOH抽提中和沉淀水解液薄層層析圖8是10。/。NaOH抽提乙醇沉淀物水解液薄層層析圖9是14。/。NaOH抽提中和沉淀物水解液薄層層析圖10是17。/。NaOH抽提中和沉淀物水解液薄層層析圖ll是24%NaOH抽提中和沉淀物水解液薄層層析圖12是17% NaOH+4% H3B03抽提中和沉淀物水解液薄層層析圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術 人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限 定的范圍。
實施例l
棉籽殼的預處理及綜纖維素的制備，具體步驟如下
(1) 棉籽殼經手工去除表面的棉纖維后，剔去殼內的果仁，經碾磨機粉碎后，80'C烘 干至恒重，稱量得2.5504 g。
(2) 上述物料在索氏抽提器(150 ml)中用卯ml苯-乙醇溶液(v/v=2/l)在ll(TC條 件下抽提，抽提液每小時循環6次，反應7 h至抽提液為透明無色后停止。取出物 料80。C烘干至恒重，稱量得2.5269 g。
(3) 上述物料在索氏抽提器(150ml)中用90mlP/。草酸銨溶液在140。C條件下抽提， 抽提液每小時循環6次，抽提一晝夜至抽提液為透明無色后停止反應。取出物料80
'C烘干至恒重，稱量得2.2916 g。 (4)上述物料置于150 ml的平底燒瓶中，加入65ml蒸餾水，0.5ml冰乙酸，0.6 g亞 氯酸鈉，75。C油浴、攪拌、恒溫反應。每隔1 h加入0.5 ml冰乙酸和0.6 g亞氯酸鈉， 反應至物料變白。過濾，濾渣用去離子水洗滌至濾液為中性后，用丙酮洗三次，80 'C烘干至恒重，稱量得1.5195 g。
實施例2
棉籽殼中木聚糖的分離和鑒定，具體步驟如下
(1) 上述所得綜纖維素置于100ml三口燒瓶中，左右兩個接口分別接N2接入管和N2 接出管(兩個接口均通過油封與大氣相隔)，通N2l5min后，加入50 ml 0.1 mol/L 的NaOH溶液，在N2環境下，25'C恒溫，電磁攪拌抽提12 h，停止攪拌與恒溫， 繼續通N2 15 min。過濾分離抽提殘渣與抽提液。抽提殘渣8(TC烘干。抽提液用醋 酸中和至中性后加入適量的乙醇沉淀，離心分離得乙醇沉淀物，80'C烘干，稱量得 0.2135 g。
(2) 取上述乙醇沉淀物0.05 g，加入5 ml 2 mol/L的CF3COOH溶液，120。C恒溫，攪 拌反應4 h，真空蒸發除去溶液后溶于5ml70。/。的乙醇溶液。將該溶液與半乳糖、 阿拉伯糖、葡萄糖、甘露糖、木糖、鼠李糖六種單糖的1%標準溶液(以70%的乙醇 溶液為溶劑)進行薄層層析，如圖13所示，該水解液中主要含木糖。
(3) 上述0.1 MNaOH抽提殘渣用50 ml 1% NaOH溶液進行同樣的處理，得到0.0980 g 乙醇沉淀物。經相同步驟的水解和薄層層析后如圖14所示，其水解液中主要含木 糖。
(4) 上述1%NaOH抽提殘渣用50ml 3% NaOH溶液進行與0.1 MNaOH抽提同樣的處 理，得到0.2727 g中和沉淀物和0.0264 g乙醇沉淀物。經相同步驟的水解和薄層層 析后如圖15、圖16所示，兩種沉淀物的水解液均主要含木糖。
(5) 上述3% NaOH抽提殘渣用50 ml 5%NaOH溶液進行與0.1 MNaOH抽提同樣的處 理，得到0.1035 g中和沉淀物和0.0045 g乙醇沉淀物。經相同步驟的水解和薄層層 析后如圖17、圖18所示，兩種沉淀物的水解液均主要含木糖。
綜上所述，木聚糖在棉籽殼中總含量為28.18%。
實施例3
棉籽殼中甘露木聚糖的分離和鑒定，具體步驟如下
(1)上述5% NaOH抽提殘渣用50 ml 10% NaOH溶液進行與0.1 M NaOH抽提同樣的處
理，得到0.1201 g中和沉淀物和0.0020 g乙醇沉淀物。經相同步驟的水解和薄層層析 后如圖19所示，中和沉淀物的水解液主要含木糖和甘露糖。
(2) 上述10% NaOH抽提殘渣用50 ml 14% NaOH溶液進行與0.1 M NaOH抽提同樣的 處理，得到0.0154 g中和沉淀物。經相同步驟的水解和薄層層析后如圖21所示，其 水解液主要含木糖和甘露糖。
(3) 上述14% NaOH抽提殘渣用50 ml 17% NaOH溶液進行與0.1 M NaOH抽提同樣的 處理，得到0.0232 g中和沉淀物。經相同步驟的水解和薄層層析后如圖22所示，其 水解液主要含木糖和甘露糖。
綜上所述，甘露木聚糖在棉籽殼中總含量為6.22%。
實施例4
棉籽殼中阿拉伯木聚糖的分離和鑒定，具體步驟如下
上述10。/。NaOH溶液抽提所得的0.0020 g乙醇沉淀物，經水解和薄層層析后如圖20 所示，其水解液主要含木糖和阿拉伯糖。
綜上所述，阿拉伯木聚糖在棉籽殼中總含量為0.08%。
實施例5
棉籽殼中葡萄木聚糖的分離和鑒定，具體步驟如下-
(1) 上述17% NaOH抽提殘渣用50 ml 24% NaOH溶液進行與0.1 M NaOH抽提同樣的 處理，得到0.0147 g中和沉淀物。經相同步驟的水解和薄層層析后如圖23所示，其 水解液主要含木糖和葡萄糖。
(2) 上述24% NaOH抽提殘渣用50 ml 17% NaOH + 4% H3B03溶液進行與0.1 M NaOH 抽提同樣的處理，得到0.0118 g中和沉淀物。經相同步驟的水解和薄層層析后如圖24 所示，其水解液主要含木糖和葡萄糖。
綜上所述，葡萄木聚糖在棉籽殼中總含量為1.04%。
權利要求
1. 一種分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，包括下列步驟(1)用手工方法去除棉籽殼表面的棉纖維，敲碎，去除殼內的殼仁，粉碎后烘干恒重；(2)將步驟(1)處理所得的物料用苯-乙醇溶液在索氏抽提器中80～100℃抽提，至冷凝液呈無色時反應結束，將物料烘干至恒重；(3)將步驟(2)處理所得的物料用草酸銨溶液在索氏抽提器中120～150℃抽提，至冷凝液呈無色時反應結束，將物料烘干至恒重；(4)將步驟(3)處理所得的物料用亞氯酸鈉法制成綜纖維素；(5)用NaOH溶液在氮氣環境下常溫處理步驟(4)所得物料，攪拌反應9～12h，過濾分離，過濾所得殘渣繼續用1％～24％的NaOH溶液處理，攪拌反應9～12h，濾液用醋酸中和至中性，離心分離中和所得沉淀即為半纖維素I，其上清液用乙醇沉淀后分離得到的沉淀物即為半纖維素II；(6)將步驟(5)處理所得的物料用三氟乙酸溶液于100～120℃水解2～4h后，旋轉除去三氟乙酸溶液，溶于體積百分數為60～80％的乙醇溶液，冰箱中保存；(7)將步驟(6)得到的半纖維素水解液與標準單糖溶液進行薄層層析點樣分析。
2. 根據權利要求1所述的分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，其特征在于所述步驟(2) 中的苯-乙醇溶液是苯乙醇體積比為2:1的混合溶液，苯-乙醇溶液與步驟(1)處 理所得的物料的用量比是80~100 ml: 2~3 g。
3. 根據權利要求1所述的分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，其特征在于所述步驟(3) 中的草酸銨溶液是質量分數為1%的草酸銨溶液，以去離子水溶解；草酸銨溶液與步 驟(2)處理所得的物料的用量比是80~100 ml: 2~3 g。
4. 根據權利要求1所述的分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，其特征在于所述步驟 (2)、 (3)中的抽提反應是抽提液每小時循環6次，反應至抽提液為無色，停止反應。
5. 根據權利要求1所述的分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，其特征在于所述步驟(4) 中的亞氯酸鈉法制綜纖維素，過程是先加入65ml蒸餾水，0.5ml冰乙酸，0.6g亞氯 酸鈉，搖勻，塞緊瓶塞，置于75。C的恒溫水浴中電磁攪拌1 h，每隔l h加入0.5ml冰乙 酸和0.6g亞氯酸鈉，直至反應物變白為止，抽濾分離出綜纖維素，用去離子水洗滌抽出 物至抽出液呈中性，丙酮洗滌三次。
6. 根據權利要求1所述的分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，其特征在于所述步驟(5) 中的NaOH溶液是0.1mol/LNaOH、質量濃度為l%NaOH、質量濃度為3%NaOH、質量濃度為5%NaOH、質量濃度為10%NaOH、質量濃度為14%NaOH、質量濃度為17% NaOH、質量濃度為24。/。NaOH、質量濃度為17%NaOH+質量濃度為4% H3B03的混合液 中的一種，其中，NaOH溶液與步驟(4)所得物料的用量比是(40 50)ml:(l 2)g。
7. 根據權利要求1所述的分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，其特征在于所述步驟 (6)中的三氟乙酸溶液是2mol/L的三氟乙酸溶液，以去離子水溶解；三氟乙酸溶液與步驟 (5)處理所得的物料的用量比是4~6ml: 0.04~0.06 g。
8. 根據權利要求1所述的分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，其特征在于所述步驟(7) 中的標糖溶液是質量分數為1%的標準糖樣溶液，用體積百分數為70%的乙醇溶液溶解，標準 單糖是半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖、甘露糖、木糖、鼠李糖六種。
9. 根據權利要求1所述的分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的方法，其特征在于所述步驟(7) 中的薄層層析所用展開劑是正丁醇正丙醇丙酮乙酸乙酯氨水水的體積比=3:4:3:2:2:2， 顯色劑是由0.38二苯胺、O.lg苯胺、5ml磷酸溶于95ml乙醇所得溶液。
全文摘要
本發明涉及一種分離和鑒定棉籽殼中半纖維素的簡便方法，步驟包括(1)棉籽殼表面纖維及殼仁的去除及粉碎烘干；(2)棉籽殼中有機質的去除；(3)棉籽殼中果膠的去除；(4)制備綜纖維素；(5)不同濃度的堿溶液抽提出棉籽殼中的半纖維素；(6)三氟乙酸法水解所得半纖維素；(7)薄板層析法鑒定水解液中的單糖。該方法能夠簡單、準確、定性、定量的測定出棉籽殼中的半纖維素。
文檔編號G01N30/90GK101387622SQ200810200698
公開日2009年3月18日 申請日期2008年9月27日 優先權日2008年9月27日
發明者周立明, 張玉高, 朱利民, 聶華麗, 胡映清, 政 趙 申請人:東華大學;廣東溢達紡織有限公司