甘油預(yù)處理蔗渣的木質(zhì)素分離提取及結(jié)構(gòu)表征

曾誠，宋國杰，孫海彥，郭書賢，孟超然，孫付保

（1 江南大學(xué)生物工程學(xué)院糖化學(xué)與生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫214122；2 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所，海南?？?71101；3 南陽理工學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院河南省工業(yè)微生物資源與發(fā)酵技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南南陽473004）

在環(huán)境挑戰(zhàn)和能源安全的壓力下，社會(huì)正在迫切尋求可再生的碳中性資源，用于生產(chǎn)生物基材料、化學(xué)品和生物能源。木質(zhì)素是僅次于纖維素的第二大天然高分子，也是自然界中唯一能提供可再生芳香族化合物的非石油資源。造紙工業(yè)每年要從植物中分離出大約14 億噸纖維素，同時(shí)得到5000萬噸左右的木質(zhì)素副產(chǎn)品[1]。但目前只有不到2%的木質(zhì)素被用于高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)，超過95%的木質(zhì)素以造紙廢水的形式直接排入江河或濃縮后燒掉[2]。這種天然有機(jī)物不僅沒有得到有效利用，還造成了嚴(yán)重的污染。因此，對木質(zhì)素的分離提取和結(jié)構(gòu)研究顯得尤為重要。

本實(shí)驗(yàn)室在前期利用甘油建立的預(yù)處理方法取得了良好的預(yù)處理效果[3-4]，其中常壓甘油自催化預(yù)處理（AGO）能使甘蔗渣中的木質(zhì)素脫除率達(dá)到65%以上，纖維素保留率高于95%；常壓甘油堿催化預(yù)處理（al-AGO）能使甘蔗渣中的木質(zhì)素脫除75%以上，纖維素保留率高于85%。截至目前，采用甘油預(yù)處理進(jìn)行木質(zhì)素提取具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：①甘油木質(zhì)素具有純度高、分子量小且分布窄、活性基團(tuán)豐富等特點(diǎn)，具有較高的工業(yè)價(jià)值；②甘油熱敏性好（比熱容不足水的60%），溫度可控性高；③基質(zhì)適用強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)林生物質(zhì)原料；④屬于木質(zhì)素選擇性溶解型，木質(zhì)素脫除率高；⑤甘油滲透性好，它能滲透到細(xì)胞內(nèi)以羥基和胞內(nèi)大分子形成氫鍵，使碳水化合物保持原有結(jié)構(gòu)；⑥甘油預(yù)處理過程中幾乎不產(chǎn)生糠醛類抑制物（＜1g/kg 原料）[5]。但是，對于脫除在溶液中的木質(zhì)素研究甚少。怎樣將木質(zhì)素最大化提取出來，以及研究其具有哪些結(jié)構(gòu)特征成為亟待解決的問題。

木質(zhì)素是由苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元，即松柏醇、芥子醇和對香豆醇，經(jīng)過氧化偶合形成的天然酚型高分子聚合物[6]。在進(jìn)行脫木質(zhì)素的過程中，木質(zhì)素往往伴隨著解聚和縮合反應(yīng)的發(fā)生。木質(zhì)素苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元間的主要連接類型包括β-O-4'、β-β'、β-5'等[7]。另外，除了結(jié)構(gòu)單元之間的連接外，木質(zhì)素與碳水化合物之間還存在交聯(lián)，主要連接類型有芐基醚鍵、芐基酯鍵和苯基糖苷鍵等[8]。其中，禾本科植物原料的木質(zhì)素主要通過阿魏酸與碳水化合物產(chǎn)生交聯(lián)[9]。

本文利用甘油對甘蔗渣分別進(jìn)行AGO 和al-AGO預(yù)處理后，對溶于溶液中的木質(zhì)素進(jìn)行提取，分別得到自催化甘油木質(zhì)素（AGOL）和堿催化甘油木質(zhì)素（al-AGOL）。采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)對提取方法進(jìn)行優(yōu)化，以期提高木質(zhì)素的得率。另外，通過對木質(zhì)素結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析來研究木質(zhì)素在預(yù)處理過程中所發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與試劑

甘蔗渣（華南理工大學(xué)提供）使用前過1mm篩網(wǎng)，并在105℃下烘干至恒重。其主要組分含量：纖維素39.2%，半纖維素18.8%，木質(zhì)素22.4%。工業(yè)甘油（純度約99.5%）購自無錫化工站。鹽酸、二氧六環(huán)、氫氧化鈉、乙酸等均購自國藥集團(tuán)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 木質(zhì)素的制備

采用常壓甘油自催化預(yù)處理方法（AGO）將100g 甘蔗渣與1000g 甘油混合加熱至220℃保溫2h后，加入250mL 熱水進(jìn)行冷卻，待溫度下降至80℃左右后，用G1砂芯漏斗抽濾實(shí)現(xiàn)固液分離，收集過濾的液體（此時(shí)濾液的甘油濃度為80%）和殘?jiān)Ｔ跒V液中加入大量酸水（用6mol/L HCl調(diào)去離子水pH 為2，后文中的酸水都是用相同的方法配制而成），使木質(zhì)素沉淀得到AGOL。此時(shí)預(yù)處理后殘?jiān)|(zhì)量為72g，殘?jiān)M分為纖維素53.5%、半纖維素15.1%、木質(zhì)素17.9%。

采用常壓甘油堿催化預(yù)處理方法（al-AGO）將100g 甘蔗渣、1000g 甘油及0.1%的NaOH 混合，在240℃下保溫10min。后面的操作與上述相同，得到木質(zhì)素al-AGOL。此時(shí)預(yù)處理后殘?jiān)|(zhì)量為65g，殘?jiān)M分為纖維素54.3%、半纖維素24.1%、木質(zhì)素10.1%。

球磨甘蔗木質(zhì)素（milled bagasse lignin，MBL）的獲得參照文甲龍等[10]的方法進(jìn)行。在本文中MBL作為對照品用于結(jié)構(gòu)表征分析的比較。

1.2.2 木質(zhì)素提取的優(yōu)化

（1）單因素的選擇 由于al-AGO比AGO的脫木質(zhì)素效果更好，木質(zhì)素提取工藝的優(yōu)化建立在預(yù)處理方法al-AGO 上進(jìn)行。以木質(zhì)素提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行單因素選擇?；A(chǔ)木質(zhì)素提取條件為：轉(zhuǎn)速8000r/min、離心時(shí)間為5min、甘油混合液pH為2、甘油混合液濃度為20%。選擇單因素實(shí)驗(yàn)時(shí)分別考察離心轉(zhuǎn)速（2000r/min、4000r/min、6000r/min、8000r/min、10000r/min）、離心時(shí)間（3min、5min、10min、15min、20min）、甘油混合液pH（2、3、4、5、6）、甘油濃度（10%、20%、30%、40%、50%、60%）對結(jié)果的影響。每個(gè)實(shí)驗(yàn)離心結(jié)束后，去除離心管中的上清液，并用清水清洗剩余固體兩次，保留離心管中的固體。將裝有固體的離心管置于105℃下烘至絕干，利用差重法，得出每個(gè)實(shí)驗(yàn)所提取的木質(zhì)素質(zhì)量，木質(zhì)素提取率的計(jì)算公式見式(1)。

（2）正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)研究木質(zhì)素工藝條件對木質(zhì)素提取率的影響。以離心轉(zhuǎn)速（A）、離心時(shí)間（B）、甘油混合液pH（C）、甘油混合液濃度（D）四個(gè)因素為變量，選用L9(34)正交表設(shè)計(jì)4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)離心結(jié)束后，倒掉離心管中的上清液，并用清水清洗剩余固體兩次，保留離心管中的固體。將裝有固體的離心管置于105℃下烘至絕干，利用差重法計(jì)算出每個(gè)實(shí)驗(yàn)所提取的木質(zhì)素質(zhì)量。正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及變量水平見表1。以上每個(gè)實(shí)驗(yàn)平行進(jìn)行三次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果取其平均值，實(shí)驗(yàn)誤差在5%以內(nèi)。

1.2.3 木質(zhì)素的純化

將提取得到的木質(zhì)素按照固液比1∶20(g/mL)溶于90%的乙酸溶液中，再將該乙酸溶液滴入10倍體積的酸水中，再用酸水洗滌三次，離心凍干得到純化木質(zhì)素[11]。將經(jīng)過純化的木質(zhì)素用于后續(xù)的表征分析。

表1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及變量水平

1.2.4 木質(zhì)素的表征

使用冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SU882，日本）在放大10000倍的條件下對木質(zhì)素樣品進(jìn)行觀察。木質(zhì)素分子量根據(jù)Li等[12]的方法進(jìn)行測定：將木質(zhì)素樣品（該樣品不需要進(jìn)行乙酰化處理）溶解在四氫呋喃（THF）中，配制成濃度約為2.0mg/mL的溶液，并用0.45μm 的濾膜過濾后注射進(jìn)樣；以THF 作為洗脫液，流速為1.0mL/min，并使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)色譜柱，在示差折光檢測器（RID）的高效液相色譜（HPLC）Agilent 1260裝置上進(jìn)行測試。采用UH-5300 型分光光度計(jì)對木質(zhì)素樣品進(jìn)行紫外全波長掃描，具體方法參照文獻(xiàn)[13]。核磁共振氫譜測定：取15mg木質(zhì)素樣品溶于0.5mL 氘代二甲基亞砜（DMSO-d6）中，在60℃下進(jìn)行核磁共振波譜分析（AV Ⅲ400MHz 液體核磁共振波譜儀，Bruker 公司）[14]。熱重分析：取8～10mg樣品加入熱重分析儀（DSC Q2000）中進(jìn)行熱穩(wěn)定分析，在N2氣氛中以10℃/min 的速率升溫，測量范圍為30～600℃[15]?？寡趸钚詼y定根據(jù)文獻(xiàn)[16]進(jìn)行測量。

2 結(jié)果與討論

2.1 木質(zhì)素提取工藝的優(yōu)化

（1）離心轉(zhuǎn)速的選擇 離心轉(zhuǎn)速對木質(zhì)素提取率的影響見圖1。由圖可見，木質(zhì)素的提取率隨著離心轉(zhuǎn)速的提高而不斷增加；當(dāng)轉(zhuǎn)速為8000r/min時(shí)，得到的木質(zhì)素提取率達(dá)到最高值66.7%，再提高轉(zhuǎn)速對木質(zhì)素提取率的影響不大。因此，實(shí)驗(yàn)選擇離心轉(zhuǎn)速為8000r/min。

（2）離心時(shí)間的選擇 離心時(shí)間對木質(zhì)素提取率的影響見圖2。當(dāng)離心時(shí)間小于10min 時(shí)，木質(zhì)素提取率隨著離心時(shí)間的延長而增加；當(dāng)離心時(shí)間大于10min時(shí)，木質(zhì)素增加量很小。因此，實(shí)驗(yàn)選擇離心時(shí)間為10min。

圖1 離心轉(zhuǎn)速對木質(zhì)素提取率的影響

圖2 離心時(shí)間對木質(zhì)素提取率的影響

（3）甘油混合液pH 的選擇 文獻(xiàn)報(bào)道顯示，降低造紙黑液的pH 能使木質(zhì)素沉淀下來。因此，本實(shí)驗(yàn)考察了甘油混合溶液pH 對木質(zhì)素提取率的影響。如圖3 所示，木質(zhì)素的提取率隨著溶液pH 的下降而增加。當(dāng)溶液的pH 為3 時(shí)，木質(zhì)素提取率最大，可達(dá)到71.8%。繼續(xù)降低甘油混合液pH 至2 時(shí)，木質(zhì)素提取率變化不大，反而略微減小。這是由于在木質(zhì)素酸沉過程中，帶正電的木質(zhì)素轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒膸ж?fù)電的酸析木質(zhì)素。隨著pH 的降低，酸析木質(zhì)素增多，依靠電性引力，酸析木質(zhì)素吸附帶正電的木質(zhì)素，析出顆粒逐漸增大，酸化體系的黏度增大。整個(gè)酸化體系逐漸呈黏糊狀，并可吸附大量的水分。當(dāng)酸化達(dá)到一定的pH 后，大部分帶正電的木質(zhì)素轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵛瞿举|(zhì)素時(shí)，由于電性斥力，體系的黏度逐漸減小，酸析木質(zhì)素成為松散的大小不同的顆粒狀沉淀，利于后續(xù)木質(zhì)素清洗，易將雜質(zhì)去除，造成木質(zhì)素提取率略微下降，這與代琛等[17]的研究結(jié)果一致。因此，實(shí)驗(yàn)選擇甘油混合液pH 為3。

圖3 溶液pH對木質(zhì)素提取率的影響

（4）甘油混合液濃度的選擇 甘油混合液濃度對木質(zhì)素提取率的影響見圖4。為了使木質(zhì)素沉淀下來，最簡單的方法就是加水使甘油濃度下降，從而使不溶于水的木質(zhì)素沉淀下來。由圖4可以看出，隨著加水量的增加，溶液體系中的甘油濃度不斷下降，木質(zhì)素提取率也不斷增加。當(dāng)溶液體系中甘油濃度為20%時(shí)，木質(zhì)素提取率為69.9%，接近最大值。繼續(xù)降低甘油濃度對木質(zhì)素提取率的影響不大。因此，選擇甘油濃度為20%較好。

圖4 甘油濃度對木質(zhì)素提取率的影響

（5）正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果 在上述單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用正交實(shí)驗(yàn)研究工藝條件對木質(zhì)素提取率的影響。以離心轉(zhuǎn)速(A)、離心時(shí)間(B)、甘油混合液pH(C)、甘油混合液濃度(D)四個(gè)因素作為考察變量，選用L9(34)正交表設(shè)計(jì)4 因素3 水平正交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。

根據(jù)表2中正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的極差分析可知：木質(zhì)素提取率影響因素的主次為C＞A＞D＞B，較優(yōu)參數(shù)組合為A3B3C2D1。木質(zhì)素提取最佳工藝條件為：轉(zhuǎn)速8000r/min、離心時(shí)間15min、甘油混合液pH 為3、甘油混合液濃度10%。在此提取條件下，對使用al-AGO 預(yù)處理方法后的總濾液中的木質(zhì)素進(jìn)行提取，其提取率達(dá)到76%。將此種木質(zhì)素提取工藝方法用于經(jīng)AGO 預(yù)處理后的濾液中的木質(zhì)素進(jìn)行提取，其提取率達(dá)到72%。

表2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 木質(zhì)素結(jié)構(gòu)表征

2.2.1 木質(zhì)素的掃描電鏡

為了觀察木質(zhì)素MBL、AGOL和al-AGOL的表面形態(tài)，利用SEM 對這些木質(zhì)素進(jìn)行表征。SEM圖像如圖5所示，這三種木質(zhì)素主要呈現(xiàn)球形顆粒狀，這與黃陽等[18]的報(bào)道一致。AGOL 和al-AGOL與MBL 相比，在形態(tài)大小上更加均一。另外，球形木質(zhì)素有疏松和親水性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基體，具有表面積大、通透能力和水力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，適合于工業(yè)化、大規(guī)模的床式（固定床、移動(dòng)床和流動(dòng)床）吸附處理的需要[19]。后續(xù)可以將木質(zhì)素用于改性，增強(qiáng)它的形狀穩(wěn)定性，使其不易發(fā)生變形，以此來制造球形木質(zhì)素吸附劑。

2.2.2 木質(zhì)素樣品的元素分析

表3 給出了元素分析結(jié)構(gòu)和活性官能團(tuán)的數(shù)據(jù)。由表3 可知，MBL、AGOL 和al-AGOL 主要由C、H 和O 三種元素組成，并且它們的含量相差很小。有趣的是，在MBL中含有少量的N元素和S元素。有文獻(xiàn)顯示，這兩種元素來自于蛋白質(zhì)。而在AGOL 和al-AGOL 中，S 的含量為0，可能是在甘油預(yù)處理中，由于反應(yīng)比較劇烈，而S 含量又少，使得在分離純化的過程中S被除盡。

表3 木質(zhì)素的元素分析

2.2.3 木質(zhì)素樣品的分子量分析

木質(zhì)素樣品的重均分子量（Mw）和數(shù)均分子量（Mn）通過凝膠色譜來測定。由表4得，MBL的分子量為5717g/mol，而AGOL 和al-AGOL 的分子量分別為2028g/mol和2325g/mol，MBL的分子量將近是AGOL 和al-AGOL 分子量的2倍多。這表明不論在AGO還是al-AGO預(yù)處理中，木質(zhì)素大分子都會(huì)發(fā)生降解，通過解聚斷裂形成木質(zhì)素片段，造成al-AGOL 和AGOL的分子量相對較小。另外，MBL的分散系數(shù)為2.05(＞2)，這與傳統(tǒng)MBL 的分散系數(shù)(＞2)一致，而AGOL和al-AGOL的分散系數(shù)分別為1.47和1.46(＜2)。這說明AGOL和al-AGOL相較于MBL 有著更窄的分子量分布，均一性更高。在生物精煉中，木質(zhì)素的分散系數(shù)是一個(gè)重要的參數(shù)，低分散系數(shù)意味著更加好的生物化學(xué)穩(wěn)定性，具有更廣泛的的應(yīng)用[20]。因此，從甘蔗渣中提取得到的AGOL和al-AGOL有潛力成為一種重要的工業(yè)原料。

圖5 木質(zhì)素樣品的掃描電鏡照片

表4 木質(zhì)素樣品重均分子量(Mw)、數(shù)均分子量(Mn)及其多分散度系數(shù)(Mw/Mn)

2.2.4 木質(zhì)素紫外光譜分析

圖6 木質(zhì)素樣品的紫外光譜圖

由圖6 所示，在木質(zhì)素MBL 的紫外光譜圖中，最大吸收峰在315nm附近，說明此木質(zhì)素跟其他草類木質(zhì)素一樣，在側(cè)鏈含有較多的不飽和羰基。另一個(gè)吸收峰在250nm，這是由共軛雙鍵的π→π*躍遷產(chǎn)生的K 吸收帶[21]（非封閉共軛體系的π→π*躍遷產(chǎn)生的特征帶）。此外，在280nm 處的肩峰是芳香族化合物B 吸收帶的特征吸收[21]。與MBL 相比，AGOL和al-AGOL 的最大吸收峰均出現(xiàn)在280nm左右，峰形較寬，并且有向短波長方向移動(dòng)的趨勢。這可能是由于木質(zhì)素經(jīng)過AGO 和al-AGO 預(yù)處理后，木質(zhì)素中的愈創(chuàng)木基較紫丁香基破壞得更多，AGOL和al-AGOL中紫丁香基單元的相對含量較高所致[22]。此外，AGOL 和al-AGOL 在315nm 處的肩峰大幅度減弱，這表明在經(jīng)過甘油預(yù)處理后，木質(zhì)素中酚基以及與芳香環(huán)共軛的C==C 和Cα==Cβ被大量破壞。

2.2.5 木質(zhì)素樣品的1H譜分析

一維氫譜（1H NMR）核磁共振分析如圖7 所示，根據(jù)文獻(xiàn)將各信號(hào)峰進(jìn)行歸屬[23-24]，如表5 所示。在MBL譜圖中，化學(xué)位移7.2～7.5、6.8和6.2～6.4分別表示H型、G型和S型木質(zhì)素芳香環(huán)上的質(zhì)子信號(hào)，而β-5'結(jié)構(gòu)中的Hα、β-O-4'結(jié)構(gòu)中的Hβ、β-β'結(jié)構(gòu)中愈創(chuàng)木基Hβ分別對應(yīng)化學(xué)位移在5.2～5.3、4.8～4.9、4.2～4.4之間的信號(hào)峰。位于3.8處的尖銳吸收峰為甲氧基的質(zhì)子吸收峰，溶劑峰DMSO出現(xiàn)在2.5處。此外，2.0～2.3表示甲基或者羰基上的質(zhì)子，0.7～1.5是脂肪族官能團(tuán)上氫原子的信號(hào)。與MBL 相比，木質(zhì)素AGOL 和al-AGOL 具有相似的1H 譜吸收譜圖，但各信號(hào)峰的吸收強(qiáng)度發(fā)生變化。通過觀察6.2～6.8 范圍內(nèi)吸收峰強(qiáng)度的變化，發(fā)現(xiàn)AGO 和al-AGO 都會(huì)破壞木質(zhì)素大分子中的G型和S 型單元。尤其是在al-AGOL 的1H 譜圖中，表示G 型單元和S 型單元的信號(hào)峰減弱得更加明顯，其中表示S 型單元的信號(hào)峰沒有檢測到。另外，木質(zhì)素中的主要連接結(jié)構(gòu)β-5'、β-O-4'和β-β'也發(fā)生部分?jǐn)嗔眩湎鄳?yīng)吸收峰的吸收強(qiáng)度均有所減弱。

圖7 木質(zhì)素樣品的1H核磁共振譜圖

表5 木質(zhì)素的1H NMR信號(hào)的主要?dú)w屬

2.2.6 木質(zhì)素的熱重分析

為了探究各木質(zhì)素樣品的熱重性能，利用熱重分析儀進(jìn)行了考察。如圖8所示，在熱降解的最初階段（200～350℃），MBL 的熱降解率較al-AGOL和AGOL大，說明了在木質(zhì)素降解的最初階段，主要涉及β-O-4'的降解，而此時(shí)的熱降解速率主要取決于木質(zhì)素中β-O-4'含量的多少。在后續(xù)的熱降解階段（350～400℃），木質(zhì)素的降解速率主要取決于木質(zhì)素側(cè)鏈的氧化（羰基化、羧基化和脫氫反應(yīng)等）。而當(dāng)降解溫度高于400℃時(shí)，主要是木質(zhì)素芳環(huán)的降解，主要發(fā)生芳環(huán)飽和C—C 鍵斷裂和木質(zhì)素降解為水、二氧化碳和一氧化碳等。同時(shí)，甲氧基的裂解主要發(fā)生在400～600℃。此外，al-AGOL、AGOL和MBL木質(zhì)素在600℃的殘?zhí)柯史謩e為39.6%、40.4%和26.3%。木質(zhì)素的熱穩(wěn)定性可以通過木質(zhì)素的最大失重率（DTGmax）來表示，al-AGOL、AGOL 和MBL 的DTGmax分 別 是388.9℃、376.6℃和365.1℃。在經(jīng)過甘油預(yù)處理后，木質(zhì)素的最大失重率升至高溫區(qū)域，說明了更穩(wěn)定的C—C單元，如縮合單元在處理后含量增加。

圖8 木質(zhì)素的熱重分析結(jié)果

2.2.7 木質(zhì)素的抗氧化活性分析

為了比較各木質(zhì)素的抗氧化活性大小，進(jìn)行了木質(zhì)素清除DPPH 自由基的實(shí)驗(yàn)。如圖9 所示，木質(zhì)素al-AGOL在濃度為250mg/L時(shí)抗氧化活性達(dá)到最大，此時(shí)自由基清除率為85.4%。而木質(zhì)素AGOL、MBL 分別在濃度為300mg/L 和450mg/L 時(shí)達(dá)到最大值，其自由基清除率分別為83.2%和57.6%。三種木質(zhì)素相比較而言，木質(zhì)素al-AGOL的抗氧化活性最高，AGOL 次之，MBL 最差。另外，有研究表明，木質(zhì)素添加量與抗氧化效果不總是正相關(guān)，三種木質(zhì)素的自由基清除率在相應(yīng)濃度達(dá)到最高值后，再提高木質(zhì)素濃度，其自由基清除率均有所減小?？赡苁沁^高的木質(zhì)素濃度會(huì)使得木質(zhì)素間發(fā)生團(tuán)聚，降低了木質(zhì)素表面酚羥基與DPPH 自由基接觸的概率，使得反應(yīng)活性位點(diǎn)減少，造成自由基清除效果變差。綜合來看，抗氧化活性最高的木質(zhì)素al-AGOL 有潛力作為抗氧化劑而得到應(yīng)用。

圖9 木質(zhì)素的抗氧化活性分析

3 結(jié)論

（1）實(shí)驗(yàn)通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化建立木質(zhì)素最佳提取工藝為：轉(zhuǎn)速8000r/min、離心時(shí)間15min、甘油混合液pH 為3、甘油混合液濃度10%。在該條件下AGOL和al-AGOL 提取率分別達(dá)到72%和76%。

（2）各木質(zhì)素樣品經(jīng)過一系列表征技術(shù)分析比較，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MBL、AGOL和al-AGOL的形態(tài)均類似于球形；在AGO和al-AGO預(yù)處理過程中，木質(zhì)素中的主要連接鍵β-5'、β-O-4'和β-β'均會(huì)發(fā)生斷裂，導(dǎo)致木質(zhì)素片段從親本木質(zhì)素大分子中脫離出來，造成AGOL和al-AGOL的分子量變小。熱重分析和抗氧化活性分析顯示，al-AGOL 的性能最好，AGOL次之，MBL最差。

（3）本文的研究結(jié)果為將來的木質(zhì)素高值化利用提供相關(guān)理論和技術(shù)支持，具有優(yōu)良特性的甘油木質(zhì)素有潛力在工業(yè)應(yīng)用上發(fā)揮重要作用。