农业物料工程特性实验报告

1、农业物料工程特性实验报告实验题目木质纤维原料中纤维素、半纤维素及木质素的测定日期2017.12.08姓名王荣炎学号S【实验原理】木质纤维素主要有纤维素、半纤维素和木质素组成。纤维素是由D-葡萄糖基通过-1,4-糖苷键连接形成的直链大分子，水解单体为葡萄糖。半纤维素是由两种或两种以上的糖基所组成的分子量较小的高分子化合物，其结构为支链型，常带有各种短的侧链。水解之后的单体有己糖和戊糖，包括葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖等多种单糖。其中70%-80%为木糖，常用木糖含量表示半纤维素含量。木质素是芳香族化合物，由三种基团组成：紫丁香基、创愈木基和对羟苯基。植物纤维原料中常含有一些矿物质，燃烧后

2、形成灰分。在酸性(H2SO4)条件下，样品中的纤维素和半纤维素被水解为单糖，木质素部分溶解于酸溶液中称为酸溶木质素，余下不溶部分扣除灰分重量即为酸不溶木质素。纤维素、半纤维素酸水解成为单糖：葡萄糖、木糖（采用液相色谱来测定）木质素：酸溶木质素（采用紫外可见分光光度计）和酸不溶木质素（重量法，用马弗炉测定）【实验原料及主要仪器】（1）试剂：72%浓硫酸、碳酸钙（ACS试剂）、纯水（自制）、高纯度标准品：D-纤维二糖，D（+）葡萄糖，D（+）木糖，D（+）半乳糖，L-（+）阿拉伯糖，甘露糖D（+）。（2）原料：玉米秸秆，过40目筛，自然风干样品。（3）仪器：高效液相色谱仪、紫外可见分光光度计、分析

3、天平、pH计、马弗炉、水浴锅、高压蒸汽灭菌器、压力试管、砂芯坩埚。【主要实验步骤】（一）水解（1）精确称取秸秆粉300mg，移入干燥压力试管中，加入3ml 72%硫酸，使用漩涡震荡器混合均匀。（2）将压力试管放在水浴中，水浴温度为30，保温60min。每5-10min搅拌一次样品。搅拌对于确保酸与颗粒接触及完全水解有重要作用。（3）水解作用后，将压力管从水浴锅中拿出。用量筒加入84.00ml去离子水将酸的浓度稀释为4%。拧紧盖子。反转试管几次以便混合样品来消除高浓度酸和低浓度酸的浓度差。（4）将压力试管放入高压灭菌锅里并设置好参数。121，1h，放入待水解的样品和糖回收标准品。在完成高压灭菌循

4、环后，在拧开盖子以前，让水解产物缓慢冷却到室温。（5）用坩埚过滤高压灭菌后的水解产物，用过滤瓶收集滤液。转移液体近50ml至样品储藏瓶，用于测定酸溶木质素和糖类。（6）使用去离子水定量转移压力试管中的所有剩余的固体至过滤坩埚。至少50ml的热去离子水冲洗固体用。（7）烘干坩埚和不溶物在1053直到恒重，通常至少进行4h。从烘箱中拿出样品放入干燥器中冷却。记录坩埚和干物质量精确到0.1mg。（8）将坩埚及干物质放在马弗炉中57525进行246h灰化。（9）将坩埚从马弗炉中移走直接放入干燥器，冷却。称量坩埚和灰分精确到0.1mg，并记录质量。（二）测定结构性碳水化合物（1）使用上一步骤中的酸水解作

5、用液体，转移大约20ml液体到一个50ml的锥形瓶中。使用碳酸钙中和每个样品到pH5-6。在pH到达4之后缓慢加入碳酸钙。频繁地摇动样品。在pH达到5-6之后，停止碳酸钙的添加，允许样品沉淀，并且轻轻倒出上层。在沉淀之后液体的pH大约是7。（2）将倒出的液体通过0.2m的滤膜过滤到自动进样瓶，然后将样品进行液相色谱分析。（3）用液相色谱分析标准品及样品。采用Biorad HPX-87P柱子同时配备合适的保护柱。液相色谱条件：进样体积：10l取决于浓度和检测限制；流动相：液相色谱级纯水，过0.2m滤膜并且脱气；流动速率：0.6ml/min；柱温：80-85；检测温度：尽量接近柱温；检测器：示差检

6、测器；运行时间：35min。【实验结果与数据处理】1.纤维素及半纤维素的计算其中R为相应单糖的回收率葡萄糖标曲为：y = 0.019x + 0.0217 (R = 0.9999) 木糖标曲为：y = 0.0197x + 0.0075 (R = 0.9999) 表1 纤维素的含量样品质量（g）葡萄糖峰面积葡萄糖浓度（mg/mL）纤维素含量（%）纤维素平均含量（%）0.300663.98081.237332.233232.14540.92600.301965.97361.275233.07650.30280.30450.303966.056062.640862.65241.27681.21191.

7、212133.018731.165631.2328表2 半纤维素的含量样品质量（g）木糖峰面积木糖浓度（mg/mL）半纤维素含量%半纤维素平均含量%0.300630.58630.610115.539016.22371.32730.301933.05580.658716.70590.30280.30450.303936.380431.111829.76200.72420.62040.593818.312415.600314.96112. 计算基于收到基的酸溶木质素（ASL）其中，UVabs=在320nm处的UV-Vis吸光值平均值=生物质在320nm波长吸收值=30表3 酸溶木质素的含量样品质量

8、（g）紫外吸光值稀释倍数酸溶木质素含量（%）酸溶木质素平均含量（%）0.30060.7872.51.89812.00370.19690.30190.7982.51.91640.30280.30450.30390.8130.8500.77332.52.52.33592.02381.84413.计算基于收到基的酸不溶木质素（AIL）含量：表4 酸不溶木质素的含量样品质量（g）酸不溶残渣和坩埚重(g)坩埚和灰分重(g)酸不溶木质素含量（%）酸不溶木质素平均含量（%） 0.300630.290230.240516.533616.07510.86990.301931.176731.125317.0255

9、0.30280.30450.303931.130731.041330.955231.084930.995130.905015.125515.172416.5186表5 总木质素含量样品质量(g)酸不溶木质素(%)酸溶木质素(%)总含量(%)平均值(%)0.300616.53361.898118.431718.07880.72630.301917.02551.916418.94190.30280.30450.303915.125515.172416.51862.33592.02381.844117.461417.196218.3627【实验结论】1第一步水解完成后，样品总体颜色较深。原因：搅拌不及时，导致样品被浓硫酸碳化。2从高压灭菌锅拿出来后能明显看到压力试管内固体明显减少：经过两步酸水解，纤维素和半纤维素和少量