木麻黄树皮单宁含量测定方法的研究

木麻黄树皮单宁含量测定方法的研究

木麻黄是我国最重要的海岸保护树种。在预防风、固沙、改善生态环境、防灾、民防等方面发挥着重要作用。他的生态效应非常明显。衰老更新后的木麻黄木材可作为造纸原料和薪炭材等,但其富含多糖和多酚的树皮等固体废弃物一直没有较理想的利用途径,不仅影响木麻黄经济效益的发挥,而且污染环境。最新的研究结果表明生物质中的单宁对金属离子具有特征吸附性能,因此利用木麻黄残留物中的单宁,研制用于含金属离子废水处理的生物吸附剂,不仅具有重大的社会和生态效益,而且能大幅增加木麻黄的经济效益。单宁含量是决定木麻黄固体废弃物吸附性能的一个重要指标,国内外对植物单宁含量的常规分析多数采用皮粉法,但该法存在着操作繁琐、费时、分析的准确性及重现性易受分析条件和皮粉质量的影响等问题。胶体滴定法在1948年由日本学者寺山宏提出后,经许多研究者的不断改进,已成为最简单的定量分析聚电解质的方法,在水处理、造纸、皮革、食品等行业得到广泛的应用。单宁溶液在一定的条件下呈半胶体状态,胶粒带负电荷,戴丽君等报道了胶体滴定法适用于快速定量分析橡■栲胶中的单宁,本文将报告用胶体滴定法快速测定木麻黄树皮中单宁含量的主要结果。1材料和方法1.1烯醇硫酸钾、甲苯胺兰指示剂PHS-3C型精密pH计,上海精密科学仪器有限公司;聚二甲基二烯丙基氯化铵(简称PD),美国Aldrich公司商品;聚乙烯醇硫酸钾(简称PVSK,酯化度98.3%),日本和光纯药工业株式会社商品;甲苯胺兰指示剂(简称TB),华东化工学院产品;木麻黄树皮由福建省林业科学研究所提供;单宁提取液:准确称取木麻黄风干样品,70℃下用溶剂浸提3次,合并浸提液得到相应的单宁溶液,水与风干样品的质量比为10,每次抽提时间为3.5h,8年生木麻黄提取液经冷冻干燥制得木麻黄单宁,作为标样。1.2用胶体滴注法测定了木麻黄的个别含量1.2.1pd标准溶液的标定胶体滴定法是基于正、负离子间由于静电作用形成电荷比为1∶1的聚离子复合物的原理,用已知电荷密度的聚电解质作标准液,对待测试样进行电荷测定的一种滴定方法。于单宁浸提液中加入过量的PD标准溶液,以TB为指示剂用PVSK滴定过剩的PD。TB具有正电荷,与PD不反应,最初呈现蓝绿色,随着滴定进行,过剩的PD都与PVSK形成聚离子复合物后,再滴入的PVSK与指示剂反应,产生异染现象,试样溶液立即变为红紫色。1.2.2从pvsk标准曲线的制备来计算构造工艺参照文献的皮粉法测定得到木麻黄树皮的单宁含量,准确称取一定质量的粉状木麻黄单宁,用蒸馏水配至浓度约为0.6g·L-1的溶液。用移液管量取一定体积的溶液于锥形瓶中,用氢氧化钠或盐酸调待测液至所需的pH值,加入5mL的0.005mol·L-1的PD溶液,搅拌10min后,滴加2滴TB指示剂,用1.25mmol·L-1的PVSK标准液滴定溶液至终点,所用PVSK的体积记为V2。胶体滴定值由下式算出:CT=C×(V1-V2)式中:CT为胶体滴定值/mmol;C为PVSK标准溶液的浓度/mmol·mL-1;V1为PD消耗的PVSK标准溶液的体积/mL;V2为滴定木麻黄树皮单宁提取液消耗的PVSK标准溶液的体积/mL。由所得胶体滴定值对按皮粉法获得的单宁含量计算得到线性很好的回归方程:y=0.4852x+0.8755,用作胶体滴定的标准曲线。用同法测定不同树龄木麻黄树皮中单宁的滴定值,通过标准曲线可得相应的单宁质量,再根据提取液的质量浓度和体积,可计算得到木麻黄树皮中单宁的质量分数。2结果分析2.1标准曲线的绘制由文献可知,植物单宁的胶体滴定值受pH值的影响大,不同种类的单宁受影响的程度不同,因此在此探讨了不同pH值对胶体滴定值的影响,结果见图1。由图中可以看出,随着pH的增大,即碱性的增强,胶体滴定值也越来越大,特别是pH>7后,其增加的趋势明显比酸性环境下要大。这与文献中几种单宁的胶体滴定值的变化趋势一致。上述结果可能是因为溶液的酸碱性影响单宁在水溶液中的聚集状态。由于单宁分子中含大量酚羟基和苯环,使其可以氢键和疏水键发生分子缔合。酸性条件会促进缔合发生,使溶液的胶体性质增强,胶体颗粒比表面积变小,使表面电荷数减少,从而使测得的单宁含量偏小;反之,碱性条件则破坏单宁分子间的氢键并促进酚羟基的离解,使多酚胶体解聚,甚至分散为分子状态,一定程度上增加了胶体颗粒表面电荷数,使得测得的单宁含量偏大。在绘制滴定标准曲线时首先要确定合适的pH值,分别在pH值为3、7和10时测定不同量的木麻黄单宁标准物的水溶液的胶体滴定值,对单宁质量作图得到线性回归方程,结果如表1所示。在pH=7的条件下,得到的标准曲线如图3。根据图3的标准曲线,可以由单宁提取液的胶体滴定值求得一系列树皮单宁含量。2.2表2显示了不同树龄下木麻黄树皮的个别含量差异的差异。随着木麻黄树龄的增长，每个指标都出现不同的变化。其中总固含量及单宁含量呈增大趋势,而非单宁无规律性变化,水分含量变化不大。2.3盐酸对木麻黄水提取液、总酸含量的影响Chaven等(2001)用含有HC1的不同浓度的甲醇溶液和丙酮提取液对豌豆进行了提取,并对其中的缩合单宁进行定量测定,发现在有1.0%HC1存在下的70%的丙酮提取液能够提取出最大量的缩合单宁。石碧和狄莹(2000)也认为弱酸性的提取条件能提高样品中多酚的提取率。皮粉法测得树龄为8a的木麻黄水提取液中的单宁含量为11.54%,由表3可见,当盐酸的浓度为0.1%、0.2%、0.5%、1%时胶体滴定测定的单宁含量分别为11.62%、12.68%、14.63%、17.09%,即随着盐酸浓度的增加,胶体滴定所测定的单宁含量也随之增加,单宁含量次序为:1%HCl>0.5%HCl>0.2%HCl>0.1%HCl>水提取液。随着盐酸浓度的增加,单宁含量也是递增的,也就是说,HCl含量越高,即提取液的酸度越大(pH越小)则有越多的单宁溶出。这主要是因为树皮中的单宁与纤维素、木质素是以多种键(包括物理吸附)相结合,而盐酸的加入比水更容易破坏这种结合,使得树皮中的单宁更易溶出。2.4丙酮-水的提取厦门大学的黄玉杰等认为含有1.0%HCl的7∶3的丙酮-水提取液是合适的提取溶剂。它能抑制以共价键结合的蛋白质和纤维素结合态的缩合单宁在样品处理过程中形成,并且在此酸性条件下对形成的复合物有一定的溶解,因此能提取出最大量的可溶态的多酚和缩合单宁。用胶体滴定法测得用含有不同量1%HCl的丙酮-水所得的单宁提取液中单宁含量,从表4可知,含有1.0%HCl的7∶3的丙酮-水提取液中单宁含量为20.85%,高于以上其他条件提取含量,与黄玉杰等研究结果相符。由表4可以看出,在1%HCl的存在下,随着丙酮含量的增加,提取液中单宁含量有一个增加的趋势,这是因为多酚在植物体内通常与蛋白质、多糖以氢键和疏水键形式形成稳定的分子复合物,而丙酮的存在对缩合单宁与蛋白质复合物的形成有一定的抑制作用和一定的溶解作用,并且随着丙酮含量的提高而增加。但缩合单宁在纯丙酮中几乎不溶解,因此在用100%丙酮作为提取液时几乎不能提取出缩合单宁。2.5维素对木麻黄含量的影响木麻黄树皮中含有半纤维素,在抽提过程会溶出,故测定半纤维素对木麻黄含量的影响,称取一定量的半纤维素使其在碱性溶液中溶解,用于滴定,滴定条件与前同。滴定结果证明,半纤维素的存在不会消耗PVSK,即半纤维素对胶体滴定结果无影响。2.6盐酸和水提取液的总组分的一致性对木麻黄的不同浓度盐酸的单宁提取液、木麻黄的水提取液和单宁酸进行薄层色谱分析,用无水乙醇∶冰醋酸=1∶2(体积比)的混合溶液为展开剂。TLC的结果表明:各溶液的比移值(Rf)一致,即盐酸的单宁提取液的主要成分与水提取液的相同;不同在于1%的盐酸和0.5%的盐酸的单宁提取液只有顶端一个点,而0.2%、0.1%的盐酸的单宁提取液有拖尾现象,是由于抽提出了极性不同的组分的缘故,水提取液的主要成分和1%、0.5%盐酸的单宁提取液相同,而单宁酸有很明显的拖尾现象,是由于单宁酸的分子量分布比较宽,因而极性也有不同的原因。对不同丙酮含量的单宁提取液的TLC分析结果可以看出:4种单宁提取液的比移值一致,而丙酮盐酸比为7∶3的单宁提取液有拖尾现象,说明有极性大的组分的抽出,且这一极性大组分的含量比极性小组分要多。3基层木麻黄树皮单株含量的检测线性方程1)pH=7时木麻黄溶液的胶体滴定值与所含单宁质量存在线性关系良好的线性方程:y=0.4852x+0.