專利名稱：秸稈細(xì)胞壁中酯化和醚化阿魏酸和對(duì)香豆酸定量分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新分離技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種秸稈細(xì)胞壁中酯化和醚化阿魏酸和對(duì)香豆酸定量分離方法。
背景技術(shù)：
秸稈(小麥、大麥、燕麥、玉米、高粱秸稈和稻草)細(xì)胞壁中均含有少量的阿魏酸和對(duì)香豆酸。研究發(fā)現(xiàn)，所有的阿魏酸既以醚鍵與木質(zhì)素結(jié)合，又以酯鍵與多糖結(jié)合，而且，在這種酯—醚橋式結(jié)構(gòu)中，并沒(méi)有涉及對(duì)香豆酸。傳統(tǒng)的一步堿水解(如堿水解)的方法，用1mol/l的NaOH在室溫下處理細(xì)胞壁組分，使酯鍵斷裂，或者用濃堿(4mol/l的NaOH，170℃處理2小時(shí))使酯鍵和醚鍵都斷裂，這兩種方法可用以測(cè)定阿魏酸和對(duì)香豆酸與其它細(xì)胞壁組分之間鍵合的酯鍵或醚鍵。根據(jù)兩種堿水解所得阿魏酸和對(duì)香豆酸的總含量與酯鍵結(jié)合的含量之差，或者將1mol/l的NaOH處理后的殘?jiān)枚f烷(dioxane)/2mol/l的HCl(9∶1，v/v)于87℃處理或回流1小時(shí)，可測(cè)定出以醚鍵結(jié)合的阿魏酸和對(duì)香豆酸的含量。然而，用于細(xì)胞壁阿魏酸和對(duì)香豆酸分析的一步水解方法中，處理后的一部分酚酸并沒(méi)有被提取出來(lái)，仍留在殘?jiān)?，或與可溶性木質(zhì)素、半纖維素鍵合，或與半纖維素和木質(zhì)素復(fù)合物鍵合。也就是說(shuō)，分析測(cè)定過(guò)程中，用堿處理的方法使阿魏酸和對(duì)香豆酸游離出來(lái)，水解產(chǎn)物酸化至pH＝1～2，然后用乙醚或乙酸乙酯等有機(jī)溶劑提取。在部分水解所得到的木質(zhì)素或木質(zhì)素—半纖維素復(fù)合物中，仍有大量的酚酸通過(guò)醚鍵或酯鍵與之結(jié)合，室溫堿處理并不能使這些化學(xué)鍵斷裂，而酸化常導(dǎo)致這些聚合物沉淀。此外，堿處理的溫度不同，對(duì)阿魏酸和對(duì)香豆酸測(cè)定值的影響也較大。正由于分析方法存在上述問(wèn)題，所以同一種草本植物或秸稈細(xì)胞壁中，該類化合物的文獻(xiàn)值各有所異。我們的研究結(jié)果表明，與細(xì)胞壁組分以酯鍵結(jié)合的阿魏酸和對(duì)香豆酸經(jīng)堿處理后游離出來(lái)，其量取決于稀堿處理時(shí)的溫度。應(yīng)特別指出的是，酸處理沉淀出的木質(zhì)素組分上確實(shí)結(jié)合有30～50％阿魏酸和對(duì)香豆，其量不可忽略。
第二種傳統(tǒng)一步水解方法，是先用中度堿水解，再用酸水解。然而，酸水解所得醚化阿魏酸和對(duì)香豆酸的測(cè)定值很低。由此研究人員曾假定，其中一部分很可能是溶于水而損失掉了。事實(shí)上，堿處理后的殘?jiān)盟崴馑玫哪举|(zhì)素組分，仍然與一部分醚化的阿魏酸和對(duì)香豆酸鍵合。這再一次表明，堿處理后的殘?jiān)胐ioxane/2mol/l的HCl(9∶1)回流1小時(shí)，只能夠使一部分醚化的阿魏酸和對(duì)香豆酸游離出來(lái)，多數(shù)仍與沉淀所得的木質(zhì)素以醚鍵結(jié)合，回流酸水解只能裂解一部分醚鍵，從而游離出與細(xì)胞壁組分以醚鍵結(jié)合的該部分阿魏酸和對(duì)香豆酸。這種處理方式還能溶解一定量的木質(zhì)素，這部分木質(zhì)素分子中含有與之鍵合的醚化阿魏酸和對(duì)香豆酸。也就是說(shuō)，用目前通用的這種一步溶劑溶解法只能測(cè)定出木質(zhì)素組織中一部分阿魏酸和對(duì)香豆酸。我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，堿處理后的殘?jiān)盟崴猓蟛糠忠悦焰I結(jié)合的阿魏酸和對(duì)香豆酸仍與可溶性木質(zhì)素結(jié)合，而可溶性半纖維素中，只含有少量的醚化阿魏酸和對(duì)香豆酸。這表明，大部分以醚鍵結(jié)合的阿魏酸和對(duì)香豆酸是與細(xì)胞壁的木質(zhì)素分子，而不是與半纖維素分子結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種秸稈細(xì)胞壁中酯化和醚化阿魏酸和對(duì)香豆酸定量分離方法。該方法可以從秸稈細(xì)胞壁中定量分離出阿魏酸和對(duì)香豆酸的含量，使其分離率達(dá)到95％以上，即定量分析秸稈細(xì)胞壁中阿魏酸和對(duì)香豆酸含量及其與木質(zhì)素和半纖維素之間化學(xué)鍵結(jié)合方式，為生物制漿提供理論研究基礎(chǔ)。
本發(fā)明所述的一種秸稈細(xì)胞壁中酯化和醚化阿魏酸和對(duì)香豆酸定量分離方法，其特征是，它包括如下工藝條件和步驟總阿魏酸和香豆酸(以酯鍵和醚鍵結(jié)合)的分離按照每克脫脂樣品用233毫升溶劑的比例，將脫脂樣品用4mol/l的NaOH于170℃皂化2小時(shí)，過(guò)濾和洗滌后，濾液調(diào)節(jié)酸度至pH1.5～2.0，萃取，40～45℃減壓濃縮，除去溶劑并干燥，甲醇定容后待測(cè)定；以酯鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離按照每克脫脂樣品用100毫升溶劑的比例，將脫脂樣品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下用1mol/l的NaOH于30℃皂化16～18小時(shí)，過(guò)濾，殘?jiān)盟礈?，直至濾液為中性，烘干，調(diào)節(jié)酸度至pH＝5.5～6.0，減壓濃縮，加3～4倍體積的95％乙醇，過(guò)濾后，用70％乙醇洗滌所得的半纖維素并氣干，懸浮液濃縮除去乙醇，調(diào)節(jié)酸度至pH＝1.5～2.0，過(guò)濾，沉淀用酸化的水洗滌，濾液萃取，甲醇定容后待測(cè)定；用中度的堿水解所得的木質(zhì)素樣品再次進(jìn)行堿水解，濾液調(diào)節(jié)酸度至pH＝1.5～2.0，萃取后待測(cè)定；以醚鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離按照每克殘?jiān)?0毫升溶劑的比例，將中度的堿水解木質(zhì)素和半纖維素所得的殘?jiān)皿w積比為9∶1＝二噁烷∶2mol/l的HCl組成的溶劑回流1小時(shí)，冷卻后濾去殘?jiān)?，濾液減壓濃縮，除去溶劑，調(diào)節(jié)pH＝5.5～6.0，將過(guò)濾得到的殘?jiān)赐瑯拥姆椒ㄟM(jìn)行再次酸水解，分離可溶性半纖維素、木質(zhì)素、懸浮液中游離阿魏酸和對(duì)香豆酸以及木質(zhì)素樣品中的結(jié)合阿魏酸和對(duì)香豆酸，萃取后待測(cè)定；采用上述三個(gè)或者任意兩個(gè)分離結(jié)果，即可定量分離出阿魏酸和對(duì)香豆酸的含量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1.本發(fā)明采用新型兩步中度堿水解和兩步酸水解的方法，可使95％以上阿魏酸和香豆酸分離出來(lái)。與傳統(tǒng)一步堿水解方法相比，分離出的以酯鍵相連的對(duì)香豆酸和阿魏酸的含量分別提高了44～48％和18～33％。同樣，與傳統(tǒng)的一步酸水解方法相比，分離出的醚鍵相連的對(duì)香豆酸和阿魏酸的含量分別提高了55～72％和38～54％。
2.本發(fā)明結(jié)合碳-13核磁共振光譜分析技術(shù)，可定量的闡明阿魏酸和對(duì)香豆酸與半纖維素和木質(zhì)素連接化學(xué)鍵的類型，其研究結(jié)論可為生物制漿提供理論參數(shù)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例一總阿魏酸和香豆酸(以酯鍵和醚鍵結(jié)合)的分離30mg脫脂樣品用7ml、4mol/l的NaOH于170℃皂化2h，過(guò)濾和洗滌(2×7ml水)后，濾液用6mol/l的HCl溶液調(diào)節(jié)酸度至pH1.5。酸化后的溶液用氯仿萃取(3×30ml)，合并萃取液，40℃減壓濃縮，除去溶劑并干燥。所得粗品含有經(jīng)熱濃堿處理游離出來(lái)的酚酸，2ml甲醇定容，保存于棕色瓶?jī)?nèi)，待用高效液相色譜(HPLC)測(cè)定。每種樣品重復(fù)測(cè)定3次。
以酯鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離
1.0g脫脂樣品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下用100ml、1mol/l的NaOH于30℃皂化18h。過(guò)濾，殘?jiān)盟礈熘敝翞V液為中性，然后烘干(60℃，16h)。合并濾液，用6mol/l的HCl溶液調(diào)節(jié)酸度至pH＝5.5，減壓濃縮，加3倍體積的95％乙醇，使可溶性半纖維素沉淀。過(guò)濾后，用70％乙醇充分洗滌所得的半纖維素并氣干。懸浮液濃縮除去乙醇，用6mol/l的HCl溶液調(diào)節(jié)酸度至pH＝1.5，使堿溶性木質(zhì)素沉淀。過(guò)濾，沉淀用酸化的水(pH＝1.5)洗滌。濾液用氯仿萃取，2ml甲醇定容，保存于棕色瓶?jī)?nèi)，待HPLC測(cè)定。用中度的堿水解所得的木質(zhì)素樣品再次進(jìn)行堿水解(1mol/l的NaOH，30℃，16h)，使與之以酯鍵結(jié)合的阿魏酸和對(duì)香豆酸游離出來(lái)，濾液用6mol/l的HCl溶液調(diào)節(jié)酸度至pH＝1.5，氯仿萃取，待HPLC測(cè)定(方法同上)。
以醚鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離中度的堿水解木質(zhì)素和半纖維素所得的殘?jiān)枚f烷/2mol/l的HCl(9∶1，v/v)回流1h，溶劑與秸稈的比例為80ml/g。冷卻后濾去殘?jiān)?，濾液減壓濃縮，除去溶劑，然后用2mol/l的NaOH中和至pH＝6.0。將過(guò)濾得到的殘?jiān)赐瑯拥姆椒ㄟM(jìn)行再次酸水解，分離可溶性半纖維素、木質(zhì)素、懸浮液中游離阿魏酸和對(duì)香豆酸以及木質(zhì)素樣品中的結(jié)合阿魏酸和對(duì)香豆酸，氯仿萃取，待HPLC測(cè)定。
采用上述三個(gè)或者任意兩個(gè)分離結(jié)果，即可定量分離出阿魏酸和對(duì)香豆酸的含量。
實(shí)施例二總阿魏酸和香豆酸(以酯鍵和醚鍵結(jié)合)的分離30mg脫脂樣品用7ml、4mol/l的NaOH于170℃皂化2h，過(guò)濾和洗滌(2×7ml水)后，濾液用6mol/l的HCl溶液調(diào)節(jié)酸度至pH2.0。酸化后的溶液用氯仿萃取(3×30ml)，合并萃取液，45℃減壓濃縮，除去溶劑并干燥。所得粗品含有經(jīng)熱濃堿處理游離出來(lái)的酚酸，2ml甲醇定容，保存于棕色瓶?jī)?nèi)，待用高效液相色譜(HPLC)測(cè)定。每種樣品重復(fù)測(cè)定3次。
以酯鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離1.0g脫脂樣品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下用100ml、1mol/l的NaOH于30℃皂化16h。過(guò)濾，殘?jiān)盟礈熘敝翞V液為中性，然后烘干(50℃，18h)。合并濾液，用6mol/l的HCl溶液調(diào)節(jié)酸度至pH＝6.0，減壓濃縮，加4倍體積的95％乙醇，使可溶性半纖維素沉淀。過(guò)濾后，用70％乙醇充分洗滌所得的半纖維素并氣干。懸浮液濃縮除去乙醇，用6mol/l的HCl溶液調(diào)節(jié)酸度至pH＝2.0，使堿溶性木質(zhì)素沉淀。過(guò)濾，沉淀用酸化的水(pH＝2.0)洗滌。濾液用氯仿萃取，2ml甲醇定容，保存于棕色瓶?jī)?nèi)，待HPLC測(cè)定。用中度的堿水解所得的木質(zhì)素樣品再次進(jìn)行堿水解(1mol/l的NaOH，30℃，18h)，使與之以酯鍵結(jié)合的阿魏酸和對(duì)香豆酸游離出來(lái)，濾液用6mol/l的HCl溶液調(diào)節(jié)酸度至pH＝2.0，氯仿萃取，待HPLC測(cè)定(方法同上)。
以醚鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離中度的堿水解木質(zhì)素和半纖維素所得的殘?jiān)枚f烷/2mol/l的HCl(9∶1，v/v)回流1h，溶劑與秸稈的比例為80ml/g。冷卻后濾去殘?jiān)?，濾液減壓濃縮，除去溶劑，然后用2mol/l的NaOH中和至pH＝5.5。將過(guò)濾得到的殘?jiān)赐瑯拥姆椒ㄟM(jìn)行再次酸水解，分離可溶性半纖維素、木質(zhì)素、懸浮液中游離阿魏酸和對(duì)香豆酸以及木質(zhì)素樣品中的結(jié)合阿魏酸和對(duì)香豆酸，氯仿萃取，待HPLC測(cè)定。
采用上述三個(gè)或者任意兩個(gè)分離結(jié)果，即可定量分離出阿魏酸和對(duì)香豆酸的含量。
如上所述，即可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種秸稈細(xì)胞壁中酯化和醚化阿魏酸和對(duì)香豆酸定量分離方法，其特征是，它包括如下工藝條件和步驟總阿魏酸和香豆酸(以酯鍵和醚鍵結(jié)合)的分離按照每克脫脂樣品用233毫升溶劑的比例，將脫脂樣品用4mol/l的NaOH于170℃皂化2小時(shí)，過(guò)濾和洗滌后，濾液調(diào)節(jié)酸度至pH1.5～2.0，萃取，40～45℃減壓濃縮，除去溶劑并干燥，甲醇定容后待測(cè)定；以酯鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離按照每克脫脂樣品用100毫升溶劑的比例，將脫脂樣品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下用1mol/l的NaOH于30℃皂化16～18小時(shí)，過(guò)濾，殘?jiān)盟礈?，直至濾液為中性，烘干，調(diào)節(jié)酸度至pH＝5.5～6.0，減壓濃縮，加3～4倍體積的95％乙醇，過(guò)濾后，用70％乙醇洗滌所得的半纖維素并氣干，懸浮液濃縮除去乙醇，調(diào)節(jié)酸度至pH＝1.5～2.0，過(guò)濾，沉淀用酸化的水洗滌，濾液萃取，甲醇定容后待測(cè)定；用中度的堿水解所得的木質(zhì)素樣品再次進(jìn)行堿水解，濾液調(diào)節(jié)酸度至pH＝1.5～2.0，萃取后待測(cè)定；以醚鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離按照每克殘?jiān)?0毫升溶劑的比例，將中度的堿水解木質(zhì)素和半纖維素所得的殘?jiān)皿w積比為9∶1＝二噁烷∶2mol/l的HCl組成的溶劑回流1小時(shí)，冷卻后濾去殘?jiān)瑸V液減壓濃縮，除去溶劑，調(diào)節(jié)pH＝5.5～6.0，將過(guò)濾得到的殘?jiān)赐瑯拥姆椒ㄟM(jìn)行再次酸水解，分離可溶性半纖維素、木質(zhì)素、懸浮液中游離阿魏酸和對(duì)香豆酸以及木質(zhì)素樣品中的結(jié)合阿魏酸和對(duì)香豆酸，萃取后待測(cè)定；采用上述三個(gè)或者任意兩個(gè)分離結(jié)果，即可定量分離出阿魏酸和對(duì)香豆酸的含量。
全文摘要
本發(fā)明是一種秸稈細(xì)胞壁中酯化和醚化阿魏酸和對(duì)香豆酸定量分離方法，它包括總阿魏酸和香豆酸的分離；以酯鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離和以醚鍵結(jié)合的阿魏酸和香豆酸的分離；采用上述三個(gè)或者任意兩個(gè)分離結(jié)果，即可定量分離出阿魏酸和對(duì)香豆酸的含量。本發(fā)明可使95％以上阿魏酸和香豆酸分離出來(lái)，分離出的以酯鍵相連的對(duì)香豆酸和阿魏酸的含量分別提高了44～48％和18～33％；分離出的醚鍵相連的對(duì)香豆酸和阿魏酸的含量分別提高了55～72％和38～54％。本發(fā)明可定量的闡明阿魏酸和對(duì)香豆酸與半纖維素和木質(zhì)素連接化學(xué)鍵的類型。
文檔編號(hào)C07C51/487GK1424300SQ0214971
公開(kāi)日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2002年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月24日
發(fā)明者孫潤(rùn)倉(cāng), 孫曉鋒, 許鳳 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)