水溶性和堿溶性蔗渣木質(zhì)素的分離與表征

彭 鋒， 付亙愨， 汪小君， 胡亞潔， 岳盼盼

(北京林業(yè)大學(xué) 林木生物質(zhì)化學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100083)

·研究報(bào)告——生物質(zhì)化學(xué)品·

水溶性和堿溶性蔗渣木質(zhì)素的分離與表征

彭 鋒， 付亙愨， 汪小君， 胡亞潔， 岳盼盼

(北京林業(yè)大學(xué) 林木生物質(zhì)化學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100083)

以蔗渣為原料，經(jīng)脫蠟后依次用H2O、1 % NaOH和3 % NaOH進(jìn)行抽提，分別得到水溶性木質(zhì)素L1和堿溶性木質(zhì)素L2、L3，并對(duì)其理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析。通過(guò)硝基苯氧化法、高效液相色譜檢測(cè)來(lái)確定蔗渣木質(zhì)素的組分，通過(guò)凝膠滲透色譜檢測(cè)蔗渣木質(zhì)素的分子質(zhì)量，利用紫外分光光度計(jì)和二維核磁共振推導(dǎo)出蔗渣木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)單元和連接方式。結(jié)果表明，L1、L2和L3的得率(以絕干原料計(jì))分別為0.4 %、5.7 %和3.7 %，占蔗渣木質(zhì)素總量的54.1 %，而且水溶性木質(zhì)素分子質(zhì)量大于堿溶性木質(zhì)素。L2和L3主要來(lái)自于蔗渣次生壁，富含紫丁香基單元和大量的非縮合醚結(jié)構(gòu)。蔗渣木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)單元間的主要連接方式是β-O- 4′醚鍵，還有β-β′、β-5′和β-1′等碳碳結(jié)構(gòu)。蔗渣木質(zhì)素是由紫丁香基、愈創(chuàng)木基和少量對(duì)羥苯基結(jié)構(gòu)單元組成的GSH型木質(zhì)素，此外，還含有對(duì)香豆酸和阿魏酸，通過(guò)酯鍵與木質(zhì)素相連。

水溶性蔗渣木質(zhì)素；堿溶性蔗渣木質(zhì)素；結(jié)構(gòu)特征；核磁表征

蔗渣是一種來(lái)源(糖廠副產(chǎn)品)集中，產(chǎn)量巨大的可再生農(nóng)業(yè)廢棄物[1]，我國(guó)最大的蔗渣產(chǎn)地廣西，每年有超過(guò)1 000萬(wàn)噸的蔗渣產(chǎn)出[2]。蔗渣主要成分為纖維素，可作為低廉的造紙工業(yè)原料。除纖維素外，蔗渣還含有一定量的木質(zhì)素和半纖維素，在制漿過(guò)程中脫木質(zhì)素反應(yīng)速率和產(chǎn)品質(zhì)量在很大程度上會(huì)受到木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)特性的影響[3]。另外，現(xiàn)階段的造紙工業(yè)生產(chǎn)中排放的黑液里含有大量的木質(zhì)素，這既造成了環(huán)境的污染，也是一種生物質(zhì)資源的浪費(fèi)。對(duì)蔗渣木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的研究是開(kāi)發(fā)利用木質(zhì)素的基礎(chǔ)，有助于解決現(xiàn)階段對(duì)木質(zhì)素處置不合理的問(wèn)題，因此，對(duì)木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的研究尤為重要[4]。木質(zhì)素主要是由羥基肉桂醇(香豆醇、松柏醇和芥子醇)通過(guò)脫氫聚合形成的大分子[5-7]。β-O- 4′型芳基醚鍵是木質(zhì)素大分子的主要連接鍵[8]，此外4-O-5′、β-β′、β-5′、β-1′和5-5′ 型結(jié)構(gòu)也是木質(zhì)素常見(jiàn)的單元連接鍵[9]。木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，測(cè)定其完整結(jié)構(gòu)時(shí)存在很大困難[10]。目前多采用一定溶劑溶解分離木質(zhì)素，然后進(jìn)行化學(xué)降解，通過(guò)分析生成的木質(zhì)素單體和二聚體來(lái)確定木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)[11-13]。Bj?rkman于1954年提出的將球磨木粉置于二氧六環(huán)水溶液中提取木質(zhì)素的方法是過(guò)去幾十年里最具有代表性的提取木質(zhì)素的方法[14]。然而，研究表明，木粉在球磨過(guò)程中木質(zhì)素的β-O- 4′連接將發(fā)生斷裂[15]，而且隨著球磨程度的進(jìn)一步增強(qiáng)，木質(zhì)素大分子結(jié)構(gòu)中醚化的β-O- 4′結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)化為酚型的β-O- 4′結(jié)構(gòu)。此外，球磨過(guò)程中木質(zhì)素大分子結(jié)構(gòu)還將發(fā)生縮合反應(yīng)，特別是在沒(méi)有甲苯的情況下進(jìn)行球磨[16-17]。為了克服在分離過(guò)程中造成的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)顯著變化，本研究采用水溶液和低濃度的堿溶液分離制備蔗渣木質(zhì)素，通過(guò)破壞性方法即堿性硝基苯氧化法和非破壞性方法如紫外光譜法、凝膠滲透色譜法和二維異核單量子相干核磁共振對(duì)蔗渣木質(zhì)素組分進(jìn)行分析，確定其功能基團(tuán)、結(jié)構(gòu)單元以及結(jié)構(gòu)單元之間的連接方式。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料、試劑與儀器

蔗渣取自廣州某糖廠，曬干后切成小片(1～3 cm)，磨碎，過(guò)粒徑為1.0 mm的篩。干燥后用苯醇混合液(V(甲苯)∶V(乙醇)=2∶1)抽提6 h左右。將抽提后的脫蠟蔗渣放入60 ℃烘箱中干燥16 h，備用。蔗渣的化學(xué)組分為纖維素43.6 %、半纖維素33.5 %、木質(zhì)素18.1 %、灰分2.3 %、蠟0.8 %。

無(wú)水乙醇、乙酸、氫氧化鈉、鹽酸，均為化學(xué)純。所有的標(biāo)準(zhǔn)化試劑，購(gòu)自Sigma公司(北京)。AGILANT 1200型高效液相色譜儀(PL gel MIXED-B, 示差折光檢測(cè)器)，美國(guó)安捷倫公司；UV 2300Ⅱ型紫外分光光度計(jì)，上海天美科學(xué)儀器有限公司；AVANCE 400 Hz核磁共振波譜儀，德國(guó)Bruker公司。

1.2 木質(zhì)素的分離

取15 g脫蠟的蔗渣原料，依次用固液比1∶25(g∶mL)的H2O、 1 % NaOH、 3 % NaOH溶液在50 ℃下各抽提3 h。抽提后過(guò)濾，用去離子水充分洗滌，直至洗液呈中性，過(guò)濾后的殘?jiān)稍锖竺芊獗４?。合并濾液和洗滌液并用6 mol/L HCl調(diào)節(jié)pH值為6.0(其中，水提取后的液體部分不調(diào)節(jié)pH值)，濃縮后用梯度濃度的乙醇溶液(體積分?jǐn)?shù)為15 %、30 %、60 %)進(jìn)行分級(jí)沉淀。離心，收集上清液加以濃縮，其中的乙醇蒸發(fā)掉后用6 mol/L HCl將pH值調(diào)節(jié)到1.5，沉淀出木質(zhì)素。離心后用pH值為1.5的鹽酸溶液洗滌，冷凍干燥，即得蔗渣木質(zhì)素。將H2O、1 % NaOH、3 % NaOH溶液提取得到的木質(zhì)素組分分別標(biāo)記為L(zhǎng)1、L2和L3。

1.3 分析與表征

1.3.1 紫外光譜分析 將5 mg木質(zhì)素樣品溶于10 mL體積分?jǐn)?shù)95 %的二氧六環(huán)水溶液中，在紫外分光光度計(jì)上260～400 nm之間進(jìn)行掃描。

1.3.2 木質(zhì)素硝基苯氧化產(chǎn)物組成的測(cè)定 稱取樣品15 mg， 加7 mL的2 mol/L的NaOH溶液和0.4 mL硝基苯，170 ℃下反應(yīng)3 h。取出冷卻，過(guò)濾，然后用氯仿萃取3次，每次25 mL，倒掉氯仿萃取液。上層液體用6.0 mol/L的HCl酸化，調(diào)節(jié)pH值為2左右，然后再用氯仿萃取3次，收集氯仿萃取液，在40 ℃下減壓濃縮除去氯仿。用5 mL色譜甲醇溶解殘留在瓶中的物質(zhì)，過(guò)濾，HPLC檢測(cè)。檢測(cè)方法如下： HPLC(色譜柱為280 mm×4.6 mm ZORBAX Eclipse XDB-C18)，用溶劑A(V(水)∶V(甲醇)∶V(乙酸)=89∶10∶1)和溶劑B(V(甲醇)∶V(水)∶V(乙酸)=90∶9∶1)溶液作為流動(dòng)相。根據(jù)2種溶液濃度的線性梯度分離各組分，溶劑B在31 min內(nèi)從0增加到40 %，流速為1 mL/min，進(jìn)樣量為20 μL。在紫外檢測(cè)器上得到280 nm色譜圖，通過(guò)與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物保留時(shí)間對(duì)比來(lái)鑒別反應(yīng)產(chǎn)物中的酚酸和酚醛[18]。

1.3.3 木質(zhì)素分子質(zhì)量測(cè)定 采用凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)定木質(zhì)素的分子質(zhì)量。按照0.005 g/mL的質(zhì)量濃度將木質(zhì)素樣品溶于四氫呋喃中，密封使之溶解，用注射器吸取溶液并用0.22 μm有機(jī)系濾頭過(guò)濾已完全溶解的樣品溶液，采用微量進(jìn)樣器精密吸取20 μL，進(jìn)樣。色譜條件為PL-gel 10 mm Mixed column色譜柱，柱溫30 ℃，流速1 mL/min。流動(dòng)相為色譜級(jí)四氫呋喃，采用分子質(zhì)量為435 500、66 000、9 200和1 320 g/mol的4種聚苯乙烯標(biāo)樣作標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)木質(zhì)素的分子質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。

1.3.4 2D HSQC NMR分析 將180 mg樣品在25 ℃條件下溶解于1.0 mL DMSO-d6中，在核磁共振波譜儀上進(jìn)行信號(hào)采集。掃描的脈沖角60°、脈沖寬度3.9 μs、延遲時(shí)間0.85 s。

2 結(jié)果與討論

2.1 成分分析

表1為蔗渣木質(zhì)素L1、L2、L3的得率及其中的單糖含量。由表1可知，三步連續(xù)抽提木質(zhì)素得率(相對(duì)于絕干原料)分別為0.4 %、 5.7 %和3.7 %，占木質(zhì)素總量的2.2 %、31.5 %和20.4 %，共溶出蔗渣木質(zhì)素總量的54.1 %。從表1還可以看出，堿溶性木質(zhì)素得率明顯高于水溶性木質(zhì)素，這說(shuō)明堿溶液能有效斷裂蔗渣細(xì)胞壁中半纖維素和木質(zhì)素之間的連接，使木質(zhì)素溶解出來(lái)。當(dāng)抽提液中NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，木質(zhì)素的得率反而降低，說(shuō)明前兩步抽提使蔗渣中木質(zhì)素的含量減少。為了確定木質(zhì)素組分中連接的半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，木質(zhì)素組分經(jīng)酸水解后的單糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1所示。從表1可以看出，水溶性木質(zhì)素具有高的糖成分，其糖成分總質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到12.37 %， 2種堿溶性木質(zhì)素的糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別僅有0.45 %和0.35 %，說(shuō)明用1 %和3 % NaOH溶液能夠有效地破壞細(xì)胞壁中木質(zhì)素和半纖維素間化學(xué)鍵，使半纖維素和木質(zhì)素大量溶解。隨著堿溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，木質(zhì)素組分的糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，說(shuō)明高濃堿溶液使木質(zhì)素和半纖維素之間的共價(jià)鍵斷裂得更徹底。此外，木質(zhì)素L1、L2和L3中木糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，還含有一定量的阿拉伯糖和葡萄糖等。

表1 蔗渣木質(zhì)素L1、L2、L3的得率及其單糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2 紫外光譜分析

圖1 蔗渣木質(zhì)素L1、L2和L3的紫外吸收光譜圖Fig. 1 UV spectra of L1, L2 and L3 isolated from bagasse

2.3 硝基苯氧化產(chǎn)物組成及含量

表2 木質(zhì)素L1、L2和L3硝基苯氧化主要產(chǎn)物產(chǎn)率

堿性硝基苯氧化是使木質(zhì)素發(fā)生保留苯核的氧化反應(yīng)。通過(guò)對(duì)氧化產(chǎn)物的測(cè)定，可以間接推斷木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)單元比例和縮聚程度[21]。木質(zhì)素硝基苯氧化的主要產(chǎn)物是酚酸和酚醛，產(chǎn)率見(jiàn)表2。從表2可以看出，由于水溶性木質(zhì)素L1中含有大量的非木質(zhì)素物質(zhì)，L1的氧化產(chǎn)物中酚酸和酚醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，僅為9.07 %。 L2和L3的氧化產(chǎn)物中酚酸和酚醛總量相對(duì)較高，分別為24.28 %和23.63 %，這也說(shuō)明L2、L3組分中木質(zhì)素純度比L1更高。由于堿性硝基苯氧化法只能氧化木質(zhì)素中的非縮合型結(jié)構(gòu)單元，而L2的氧化產(chǎn)物總量比L3高，表明L3中縮合型結(jié)構(gòu)單元比L2多，即隨著堿濃度的增加，提取的木質(zhì)素縮合程度增加。

由表2中數(shù)據(jù)可知，L1的硝基苯氧化產(chǎn)物主要是對(duì)羥基苯甲酸、香草醛和丁香醛。對(duì)羥基苯甲酸的大量存在說(shuō)明水溶性木質(zhì)素中含有大量交聯(lián)的對(duì)香豆酸單元，在堿性硝基苯作用下氧化成對(duì)羥基苯甲酸和對(duì)羥基苯甲醛[22]。氧化產(chǎn)物中愈創(chuàng)木型結(jié)構(gòu)單元略高于紫丁香型的原因可能是由于阿魏酸的存在[22]，在硝基苯氧化過(guò)程中，阿魏酸被氧化成愈創(chuàng)木基苯丙烷(G)型單元產(chǎn)物。

經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素化學(xué)結(jié)構(gòu)因所在的細(xì)胞壁區(qū)域不同而有很大差別[10]。從表2中得出，堿溶性木質(zhì)素L2的n(G)∶n(S)∶n(H)(S為紫丁香基苯丙烷結(jié)構(gòu)單元，H為對(duì)羥苯基苯丙烷結(jié)構(gòu)單元) 為2.2∶2.6∶1.0，L3的n(G)∶n(S)∶n(H)為2.5∶2.7∶1.0，其中存在大量未縮合S單元。從文獻(xiàn)中可以知道，次生壁中甲氧基含量較高，即在一定程度上S型單元較多，這說(shuō)明用1 %和3 % NaOH溶液提取得到的木質(zhì)素可能來(lái)源于次生壁[23]。另一方面，當(dāng)堿濃度提高時(shí)，反應(yīng)更為劇烈則更有可能溶出次生壁中所含木質(zhì)素，進(jìn)一步佐證了以上觀點(diǎn)。S型單元在堿脫木質(zhì)素時(shí)反應(yīng)活性比G型單元反應(yīng)活性大。此外，盡管在170 ℃條件下堿性硝基苯氧化的過(guò)程中大量的對(duì)香豆酸轉(zhuǎn)化成對(duì)羥基苯甲醛或?qū)αu基苯甲酸，阿魏酸轉(zhuǎn)化成了香草醛或香草酸，但仍存在少量的對(duì)香豆酸(0.18 %～0.56 %)和阿魏酸(0.20 %～0.47 %)，表明蔗渣細(xì)胞壁中這2種羥基肉桂酸仍有一部分與木質(zhì)素或半纖維素相連。

表3 木質(zhì)素的Mw、Mn和多分散性(Mw/Mn)

2.4 分子質(zhì)量

木質(zhì)素的重均分子質(zhì)量(Mw)、數(shù)均分子質(zhì)量(Mn)與多分散性(Mw/Mn)見(jiàn)表3。從表3可以看出，水溶性木質(zhì)素L1與堿溶性木質(zhì)素L2、L3的Mw具有明顯差別。由于L1中含較高比例的結(jié)合半纖維素，所以水溶性木質(zhì)素L1的分子質(zhì)量比堿溶性木質(zhì)素L2、L3的分子質(zhì)量大。不難看出，這3種木質(zhì)素組分具有分布范圍較寬的分子質(zhì)量和較大的多分散性。

2.5 2D HSQC NMR譜

為了進(jìn)一步了解蔗渣木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)，對(duì)木質(zhì)素含量相對(duì)較高的堿溶性木質(zhì)素進(jìn)行了二維核磁表征?，F(xiàn)以L2為例進(jìn)行分析，其2D HSQC圖譜如圖2所示，核磁信號(hào)的解析結(jié)果和主要結(jié)構(gòu)分別見(jiàn)表4和圖3[24-28]。

圖2 堿溶性木質(zhì)素L2的HSQC圖譜Fig. 2 2D HSQC spectrum of L2

信號(hào)lablesδC/δH歸屬assignmentsp-CA″α'144.7/7.49對(duì)香豆酯單元Cα'-Hα'ofp-coumarate(p-CA″)p-CA″2',6'130.5/7.51對(duì)香豆酯單元C2',6'-H2',6'ofp-coumarate(p-CA″)H2,6128.5/7.18對(duì)羥苯基結(jié)構(gòu)C2,6-H2,6ofp-hydroxylphenyl(H)FA6122.7/7.08酯化阿魏酸結(jié)構(gòu)C6-H6ofesterifiedferulicacid(FA)G6119.9/6.80愈創(chuàng)木基單元C6-H6ofguaiacyl(G)G5115.8/6.78愈創(chuàng)木基單元C5-H5ofguaiacyl(G)p-CA″3',5'118.2/6.78對(duì)香豆酯單元C3',5'-H3',5'ofp-coumarate(p-CA″)G2111.7/6.97愈創(chuàng)木基單元C2-H2ofguaiacyl(G)FA2111.7/7.27酯化阿魏酸結(jié)構(gòu)C2-H2ofesterifiedferulicacid(FA)S'2,6107.4/7.27存在CαO的紫丁香基單元C2,6-H2,6ofsyringylwithCαO(S')S″2,6107.2/7.15存在CαOOH的紫丁香基單元C2,6-H2,6ofsyringylwithCαOOH(S″)S2,6104.8/6.69紫丁香基單元C2,6-H2,6ofsyringyl(S)Cα87.6/5.40苯基香豆?jié)M結(jié)構(gòu)(β-5')C2,6-H2,6ofphenylcoumaran(C)Aβ(S)86.0/4.10與紫丁香基單元連接的β-O-4'結(jié)構(gòu)Cβ-Hβofβ-O-4'attachedtosyringyl(A)Aβ(G)85.1/4.27與愈創(chuàng)木基單元連接的β-O-4'結(jié)構(gòu)Cβ-Hβofβ-O-4'attachedtoguaiacyl(A)Bα84.7/4.67樹(shù)脂醇結(jié)構(gòu)(β-β')Cα-Hαofresinol(B)Dα82.5/5.07螺旋二烯酮結(jié)構(gòu)(β-1')結(jié)構(gòu)Cα-Hαofspirodienones(D)Aα/A'α72.7/4.86,72.2/4.76β-O-4'結(jié)構(gòu)Cα-Hαofβ-O-4'(A,A')Bγ71.6/3.84(4.19)樹(shù)脂醇結(jié)構(gòu)(β-β')Cγ-HγofCβ-Hβofresinal(B)Aγ60.6/3.35(3.72)β-O-4'結(jié)構(gòu)Cγ-Hγofβ-O-4'(A)—OCH356.4/3.72—OCH3結(jié)構(gòu)C—Hof—OCH3Cβ53.5/3.46苯基香豆?jié)M結(jié)構(gòu)(β-5')Cβ-Hβofphenylcoumaran(C)Bβ53.9/3.07樹(shù)脂醇結(jié)構(gòu)(β-β')Cβ-Hβofresinol(B)

從圖2中可以看出，二維核磁信號(hào)主要包括3個(gè)區(qū)域：脂肪族區(qū)(δC/δH10～45/0.5～2.5)、側(cè)鏈區(qū)(δC/δH45～90/2.5～6.0)和苯環(huán)區(qū)(δC/δH100～150/5.5～8.0)。側(cè)鏈區(qū)給出了木質(zhì)素單元連接的信息。β-O- 4′(A)是木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元之間的主要連接方式，其中，δC/δH72.7/4.86和δC/δH60.6/3.35(3.72)處的信號(hào)分別為β-O- 4′ 的Cα-Hα和Cγ-Hγ產(chǎn)生，連接在紫丁香基(S)和愈創(chuàng)木基(G)上β-O- 4′ 結(jié)構(gòu)的Cβ-Hβ的δC/δH信號(hào)分別為86.0/4.10和85.1/4.27。除了β-O- 4′，還存在樹(shù)脂醇結(jié)構(gòu)(β-β′/α-O-γ′/γ-O-α′，B)，δC/δH84.7/4.67、δC/δH53.9/3.07和δC/δH71.6/3.84(4.19)分別是樹(shù)脂醇結(jié)構(gòu)的Cα-Hα、Cβ-Hβ和Cγ-H信號(hào)。此外，苯基香豆?jié)M結(jié)構(gòu)(β-5′，C)也存在，其Cα-Hα和Cβ-Hβ分別為δC/δH87.6/5.40和53.5/3.46。少量的螺旋二烯酮結(jié)構(gòu)(β-1′/α-O- 4′, D)也存在，其Cα-Hα的δC/δH為82.5/5.07；在δC/δH56.4/3.72處為甲氧基(—OCH3)的信號(hào)。

圖3 堿溶性木質(zhì)素L2中主要次級(jí)結(jié)構(gòu)

3 結(jié) 論

3.1 脫蠟蔗渣依次用H2O、 1 % NaOH、 3 % NaOH溶液進(jìn)行抽提,分別得到水溶性木質(zhì)素L1和堿溶性木質(zhì)素L2、L3，L1、L2和L3的得率(以絕干原料計(jì))分別為0.4 %、5.7 %和3.7 %。三步連續(xù)抽提，共溶出蔗渣木質(zhì)素總量的54.1 %，說(shuō)明采用低濃度的堿液多次抽提能有效提取蔗渣木質(zhì)素。

3.2 通過(guò)糖分析測(cè)定可知，水溶性木質(zhì)素的半纖維素含量高，堿溶性木質(zhì)素的半纖維素含量低。木質(zhì)素L2和L3主要來(lái)自于蔗渣次生壁，富含紫丁香基單元和大量的非縮合的醚結(jié)構(gòu)。蔗渣木質(zhì)素是典型的草類木質(zhì)素，即由紫丁香基、愈創(chuàng)木基和少量對(duì)羥苯基結(jié)構(gòu)單元組成的GSH型木質(zhì)素，在此類木質(zhì)素中，對(duì)香豆酸和阿魏酸通過(guò)酯鍵與木質(zhì)素相連。研究還發(fā)現(xiàn)β-O- 4′醚鍵是蔗渣木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元間主要的連接方式，此外還有β-β′、β-5′和β-1′等碳碳結(jié)構(gòu)相互連接。

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Isolation and Characterization of Water-soluble and Alkali-soluble Lignin from Bagasse

PENG Feng, FU Genque, WANG Xiaojun, HU Yajie, YUE Panpan

(Beijing Key Laboratory of Lignocellulosic Chemistry,Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

The lignin fractions(water-soluble lignin L1 and alkali-soluble lignin L2, L3)were extracted by H2O, 1 % NaOH and 3 % NaOH aqueous solution from the dewaxed bagasse. The components of three lignin fractions were analyzed by nitrobenzene oxidation and high performance liquid chromatography, the molecular weights were detected by gel permeation chromatography, and the structure units and linkages were studied by UV and 2D HSQC NMR. The results reflected that the yields of L1, L2 and L3 were 0.4 %, 5.7 % and 3.7 %, and they occupied 54.1 % of the original lignin.And the molecular weight of water-soluble lignin was higher than that of alkali-soluble lignin. Furthermore, the L2 and L3 were from the secondary wall of bagasse and the dominating constituents of them were syringyl units and large amounts of noncondensed ether structures. The lignin structural units were linked to each other mainly byβ-O- 4′ ether bonds，β-β′,β-5′,β-1′. And the lignin was GSH lignin composed by syringyl, guaiacyl and littlep-hydroxylphenyl units. The linkage betweenp-coumaric and lignin was ester bond, whereas the linkages between ferulic acid and lignin were both ether and ester bonds.

water-soluble bagasse lignin;alkali-soluble bagasse lignin;structural features;2D-HSQC NMR

10.3969/j.issn.1673-5854.2017.04.001

2016- 01- 08

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201404617)；國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(31470417)

彭 鋒(1979— )，男，四川仁壽人，教授，博士，主要從事植物資源開(kāi)發(fā)利用的研究；E-mail：fengpeng@bjfu.edu.cn。

TQ35;X793

A

1673-5854(2017)04-0001-07