刨花楠木聚戊糖的含量分析

刨花楠木聚戊糖的含量分析 摘要 刨花楠木中含有大量聚戊糖，具有很高的经济利用价值。该文建立了用硫代硫酸钠滴定法测定刨花楠木粉中戊糖含量的方法。主要对木材原木粉、经苯乙醇抽提后的木粉、经1%盐酸加热提取后的木粉、经热水抽提后的木粉等样品进行戊糖测定，对各种方法处理的木粉原料中的戊糖含量进行了比较。该方法操作简单，对于粗测刨花楠木粉中戊糖含量有重要意义。 关键词 刨花楠；木材；聚戊糖；含量；硫代硫酸钠；滴定法 中图分类号 q538 文献标识码 a 文章编号 1007-5739（2013）02-0170-02 刨花楠（machilus pauhoi kanehira）系樟科润楠属乔木，高6.5～20.0 m，直径达30～40 cm，产于江西、湖南、安徽、浙江、福建、广东、广西等省（地区）。生长于山坡灌木丛或山谷阔叶混交林中，在湖南南部多生于海拔500～1 200 m地区，耐阴，深根性，喜温暖气候和湿润肥沃土壤，常与青冈、木荷、薄叶润楠等混生，长速中等。由于木材、树皮均含有大量胶质，采伐后木材易扭曲变形，一般不适宜制作家具或作建筑用材。胶质的主要成分为聚戊糖，其含有阿拉伯糖、木糖、葡萄糖，有极高的医疗、保健功能，在医药、食品等领域具有广阔的应用前景。聚戊糖脱水生成糠醛是重要的基本化工原料之一，广泛用于合成树脂、纤维、橡胶、染料、医药、农药、溶剂等生产领域，国民经济对它的需求量很大，世界 糠醛的需求量每隔10年便增加1倍[1-2]。 1 材料与方法 1.1 试验原理 糠醛是呋喃2位上的氢原子被醛基取代的衍生物，是呋喃环系最重要的衍生物，其化学性质活泼，反应能力很强。刨花楠木含有的聚戊糖经过水解可得到糠醛，通过二溴化法即可测定糠醛的含量，经过换算可以得到戊糖的含量[3-5]。 戊糖的测定方法是用12%盐酸溶液，在加热时处理刨花楠木粉试样，使其中的聚戊糖转化为戊糖，并用滴定法测定蒸馏出来的戊糖量。其化学反应式如下： （c5h8o4）n（戊聚糖）+nh2o 〓 nc5h10o5（戊糖） c5h10o5+12%hcl 〓 c5h4o2（糠醛） 下面是用容量法中的四溴酸钾溶液，在盐酸中将糠醛氧化为粘液酸，并与溴化合： c5h4o2+kbro3+3kbr+4hcl ？襒？襒 c5h4o3br4+4kcl+2h2o 过量的溴酸钾、溴化钾溶液在盐酸条件下，分解出游离的溴： 5kbr+kbro3+6hcl ？襒？襒 3br2+6kcl+3h2o 游离的溴置换出碘： 6ki+3br2 ？襒？襒 3i2+6kbr 再以na2s2o3来反滴游离的碘： 6 na2s2o3+3i2 ？襒？襒 6nai+3na2s4o6 1.2 供试材料 1.2.1 试样。采自湖南省茶陵县所产刨花楠木材。经刨片→选料除杂→干燥→细粉碎→过孔径为0.154～0.180 mm的筛清除粗纤维→刨花楠木粉。 1.2.2 试剂。①盐酸溶液：量取盐酸307 ml（20 ℃时ρ=1.19 g/ml），加水稀释至1 000 ml，加酸或加水调整，使其20 ℃时的ρ=1.057 0 g/ml；②溴酸钠-溴化钠溶液：称取溴化钠12.0 g和溴酸钠2.5 g（或称取溴化钾15.0 g和溴酸钾2.8 g），溶于1 000 ml容量瓶中，并稀释至刻度；③10%碘化钾溶液；④0.5%淀粉溶液；⑤95%乙醇；⑥氯化钠；⑦硫代硫酸钠标准溶液（浓度为0.100 0 mol/l）：称取硫代硫酸钠（na2s2o3·5h2o）25.0 g和碳酸钠0.1 g，溶于新煮沸而已经冷却的1 000 ml蒸馏水中，充分摇匀后静置7 d，过滤，标定其浓度。 硫代硫酸钠溶液的标定：在天平上称取na2s2o3·5h2o 25.000 g，将其溶解在新煮沸而冷却的蒸馏水中，加入na2co3 0.1 g，稀释至1 000 ml，放置1周后进行标定。准确称取kbro3 0.711 8 g于250 ml烧杯中，定容，摇匀，待用。用移液管吸取配制好的kbro3溶液25.00 ml，放入250 ml碘量瓶中，加30% ki溶液5 ml、3 mol/l h2so4溶液10 ml，混合后盖好瓶塞，在暗处放置5 min，然后加入100 ml蒸馏水稀释。用na2s2o3标准液滴定，当溶液析出碘的棕红色转变为浅黄色时，加0.5%淀粉指示剂5 ml，继续滴定至蓝色刚好完全 褪去为止，记录na2s2o3的体积，平行测定3次[6-7]。 1.3 试验方法 1.3.1 戊糖水解脱水生成糠醛的蒸馏。称取式样（式样中多戊糖含量高于12%的称取0.5 g，低于12%的称取1 g），精确至0.1 mg（同时另称取式样按gb/t2677.2测定水分），置入500 ml圆底烧瓶中，加入氯化钠10 g，装上冷凝器和分液漏斗，倒一定量的12%盐酸于分液漏斗中，调节电炉的温度，使圆底烧瓶内容物沸腾，并控制蒸馏速度为每10 min蒸馏出30 ml蒸馏液，以后每当蒸馏出30 ml时，即从分液漏斗中加入12%盐酸30 ml于烧瓶中，总共需要蒸馏出350 ml[8-9]。 1.3.2 戊糖的测定及结果计算。用移液管吸取馏出液a 200 ml于1 000 ml锥形瓶中，加入用蒸馏水制成的碎冰250 g，当馏出液降至0 ℃时，加入溴酸钠—溴化钠溶液25.0 ml，迅速塞紧瓶塞，在暗处放置5 min，此时溶液温度应保持在0 ℃。达到规定时间后，加入10%碘化钾溶液10 ml，迅速塞紧瓶塞，摇匀，在暗处放置5 min，用0.100 0 mol/l硫代硫酸钠标准溶液滴定，当溶液变为浅黄色时，加入0.5%淀粉溶液2～3 ml，继续滴定至蓝色消失为止[10-12]。另取12%盐酸溶液200 ml，按上述操作进行空白实验。 糠醛含量x（%）按式（1）进行计算： 式中：v1—空白实验所消耗的0.100 0 mol/l硫代硫酸钠标准溶液体积（ml）；v2—式样所消耗的0.100 0 mol/l硫代硫酸钠标 准溶液体（ml）；c—硫代硫酸钠标准溶液浓度（mol/l）；m—式样绝干质量（g）；0.048—与10 ml硫代硫酸钠标准溶液相当的戊糖质量（g）。 2 结果与分析 2.1 硫代硫酸钠的标定结果 由表1可以看出，标定后的硫代硫酸钠的浓度为0.099 74 mol/l。 2.2 经不同方法处理后刨花楠木粉中戊糖含量的测定 由表2可以看出，预先测得木粉中的水分为8.675%。苯-乙醇处理所用的木粉是先用苯-乙醇处理后，再经烘干称取1.001 2 g木粉，所以苯-乙醇处理戊糖的含量会略高于未经任何处理的原木粉。1%盐酸水解、热水抽提2个处理，是称取未经任何处理的原木粉，在经盐酸、热水处理后，立即进行戊糖水解、脱水生成糠醛的检测。这2组糠醛数据明显低于原木粉，说明经盐酸、热水处理后，有一部分游离的戊糖溶于盐酸溶液和热水中，使戊聚糖含量降低[13-14]。因此得出，刨花楠木中不但有组成细胞壁的高聚戊糖，同时也有存在于细胞腔中的游离低聚戊糖，这部分戊糖的含量在8%以上。 2.3 误差分析 一是使用分析天平称量时造成的误差。所使用的分析天平虽然达到了0.000 1 g的精密度，但在使用过程中难免会存在误差。二是滴定的速度不适宜也会造成试验误差。三是判断滴定终点造成的 误差。因涉及到颜色变化的判断，所以难免会出现一些判断的误差。四是用滴定的方法测定物质的含量，精密度与准确度都不是很高，所以只是适合粗略测定物质的含量。 3 结论 （1）用硫代硫酸钠滴定的方法测定刨花楠木粉中戊糖的含量，原理与操作都比较简单。 （2）用不同方法处理后的刨花楠木粉，其中戊糖的含量也有显著差别。 （3）试验表明，刨花楠木粉中戊糖含量研究在其他木材中极为少见，刨花楠木是理想的戊糖生产的原料来源，具有广阔的利用前景。 4 参考文献 [1] 寇艳霞.滴定分析中产生误差的常见原因[j].实验教学与仪器，2008（2）：36-37. [2] gb/t 2677.9-1994造纸原料多戊糖含量的测定[s/ol].[2012-11-27].http：//www.doc88.com/p-79229136713.html. [3] 李琴美，姜丽红.硫代硫酸钠滴定法测定工业二氧化硒中seo2[j].冶金分析，2007，27（9）：70-72. [4] 卢扬煦，唐成平，卢丽平，等.楠木人工林林下植物物种多样性研究[j].浙江林业科技，2012，32（1）：11-15. [5] 周石洋，陈玲.滴定法测定食品中亚硝酸盐含量的研究[j].福建分析测试，2012，21（1）：42-45. [6] 周敏，冯文英.快速测定麦草原料中聚戊糖含量的新方法[j].中国造纸，2012，31（9）：1-5. [7] 李清峰，马向东.发芽小麦的戊聚糖含量分析[j].江苏农业科学，2011（1）：371. [8] 于建仁，张曾，迟聪聪.桉木半纤维素预提取液中戊聚糖快速测定方法[j].中国造纸，2007，36（11）：10. [9] 芮方歆，刘明华，林未匀.利用竹纤维制备过程中产生的聚戊糖制备糠醛的研究[j].纤维素科学与技术，2011，19（1）：24-28. [10] 王东.糠醛产业现状及其衍生物的生产与应用[j].化工中间体，2003（20）：16-18. [11] 何为，詹怀宇.木聚糖酶酶活性影响因素的研究[j].中国造纸学报，2004，19（1）：163-166. [12] 吕卫军，蒲俊文，漆小华.聚木糖酶在溶解浆制备中的应用研究[j].造纸科学与技术，2007，26（2）：16-19. [13] 李雍，蒲俊生，漆小华，等.竹浆粕漂前与漂后木聚糖酶处理的对比[j].纸和造纸，2008，27（6）：70-72. [14] 姚胜，武国峰，姜亦飞，等.相思树聚戊糖含量近红外光谱分析模型的建立及修正[j].光谱学与光谱分析，2010（5）：1206-1209.