生物質(zhì)中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量的測(cè)定

1、生物質(zhì)中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量的測(cè)定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握生物質(zhì)中主要化學(xué)成分含量的經(jīng)典分析方法和原理。2. 了解纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素這三種主要化學(xué)成分在生物質(zhì)熱裂解中的作用。二實(shí)驗(yàn)原理植物的主要化學(xué)成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素這三部分。它們是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要組分。其中，纖維素組成微細(xì)纖維，構(gòu)成纖維細(xì)胞壁的網(wǎng)狀骨架，而半纖維素和木質(zhì)素是填充在纖維和微細(xì)纖維之間的“粘合劑”和“填充劑”。1.纖維素生物質(zhì)粉末在加熱的情況下用醋酸和硝酸的混合液處理，在這種情況下，細(xì)胞間的物質(zhì)被溶解，纖維素也分解成單個(gè)的纖維，木質(zhì)素、半纖維素和其它的物質(zhì)也被除去。淀粉、多縮戊糖和其它物質(zhì)受到了水解。用

2、水洗滌除去雜質(zhì)以后，纖維素在硫酸存在下被重鉻酸鉀氧化成二氧化碳和水。CHO+4KCrO+16HSO=6CO+4Cr(SO)+4KSO+21HO6105227242243242過(guò)剩的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵銨溶液滴定，再用硫酸亞鐵銨滴定同量的但是未與纖維素反應(yīng)的重鉻酸鉀，根據(jù)差值可以求得纖維素的含量。KCrO+6FeSO4+7HSO=3Fe(SO)+Cr(SO)+KSO+7HO2 27242432432422.半纖維素用沸騰的80硝酸鈣溶液使淀粉溶解，同時(shí)將干擾測(cè)定半纖維素的溶于水的其它碳水化合物除掉。將沉淀用蒸餾水沖洗以后，用較高濃度的鹽酸，大大縮短半纖維素的水解時(shí)間，水解得到的糖溶液，稀釋到一定體

3、積，用氫氧化鈉溶液中和，其中的總糖量用銅碘法測(cè)定。銅碘法原理：半纖維素水解后生成的糖在堿性環(huán)境和加熱的情況下將二價(jià)銅還原成一價(jià)銅，一價(jià)銅以Cu2O的形式沉淀出來(lái)。用碘量法測(cè)定Cu20的量，從而計(jì)算出半纖維素的含量。測(cè)定還原性糖的銅堿試劑中含有KIO3和KI,它們?cè)谒嵝詶l件下會(huì)發(fā)生反應(yīng)，也不會(huì)干擾糖和銅離子的反應(yīng)。加入酸以后，會(huì)發(fā)生反應(yīng)釋放出碘：KI0+5KI+3HS0=3I+3KS0+3H03 242242加入草酸以后，碘與氧化亞銅發(fā)生反應(yīng)：Cu0+I+HC0=CuC0+CuI+H0222242422過(guò)剩的碘用NaSO溶液滴定：2NaSO+I=NaSO+2NaI22322322463. 木質(zhì)素

4、先用1的醋酸處理以分離出糖、有機(jī)酸和其它可溶性化合物。然后用丙酮處理，分離葉綠素、擬脂、脂肪和其它脂溶性化合物。將沉淀用蒸餾水洗滌以后，在硫酸存在下，用重鉻酸鉀氧化水解產(chǎn)物中的木質(zhì)素：CH0+8KCr0+32HS0=11C0+8KS0+8Cr(S0)+32H011124227242242432過(guò)量的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵銨溶液滴定。方法和測(cè)定纖維素相同。三實(shí)驗(yàn)所需試劑和儀器1.實(shí)驗(yàn)試劑硫酸亞鐵銨分析純，重鉻酸鉀分析純，硫代硫酸鈉分析純硝酸鈣分析純，硫酸銅分析純，碘化鉀分析純可溶性淀粉分析純，氯化鋇分析純，鄰菲啰啉分析純丙酮分析純，碘酸鉀分析純，草酸分析純酒石酸分析純，濃硫酸分析純，鹽酸分析純冰醋酸

5、分析純，硝酸分析純，酚酞2.所需儀器50mL酸式滴定管，50mL堿式滴定管，10mL離心試管若干支，不同型號(hào)燒杯若干個(gè)，250mL錐形瓶若干個(gè)，電爐，離心沉淀器。四實(shí)驗(yàn)步驟（一）纖維素含量的測(cè)定（需時(shí)5-6h）1. 所需溶液硝酸和醋酸的混合液，0.5N硫酸-重鉻酸鉀溶液，試亞鐵靈指示劑濃硫酸，0.1N莫爾氏鹽溶液，0.1N重鉻酸鉀溶液。2. 實(shí)驗(yàn)步驟（1）配制所需的各種溶液，0.1N莫爾氏鹽溶液在使用的一周內(nèi)準(zhǔn)備，并在使用當(dāng)天測(cè)定其滴定度K。測(cè)定辦法：取25mL0.1000N（精確到小數(shù)點(diǎn)后四位，真實(shí)濃度設(shè)為cN）的重鉻酸鉀溶液，加入5ml濃硫酸和3-5滴試亞鐵靈試劑，用該莫爾氏鹽溶液滴定，用

6、去mmL。K=25xc/m（2）稱取自然風(fēng)干的生物質(zhì)粉末0.05-0.06g，數(shù)值為n（3）裝入離心管內(nèi)，加入硝酸和醋酸的混合液5mL（4）塞住離心管，在沸水中煮沸25min，并定期攪拌（5）離心，潷去清液，加入蒸餾水離心洗滌沉淀，共洗三次（10mlX3）（6）沉淀中加入lOmLO.5N的硫酸-重鉻酸鉀溶液，沉淀溶解。攪勻，放入開(kāi)水中10min,并定期攪拌（7）冷卻，倒入潔凈的250ml錐形瓶中，用少許蒸餾水（約10-15ml）沖洗沉淀，洗滌液合并到錐形瓶中溶液，冷卻后滴入3滴試亞鐵靈試劑，用0.1N莫爾氏鹽溶液滴定，用去bmL，由黃色經(jīng)黃綠色至紅褐色為終點(diǎn)（8）對(duì)照試驗(yàn)：取10mL0.5N硫

7、酸-重鉻酸鉀溶液，稀釋至15ml，冷卻后滴入3滴試亞鐵靈試劑，用0.1N莫爾氏鹽溶液?jiǎn)为?dú)滴定，用去amL（9）生物質(zhì)中纖維素的含量計(jì)算公式x%=0.00675xK（ab）/nx100%x%：纖維素含量；K：莫爾氏鹽滴定度；a：滴定10ml0.5N硫酸-重鉻酸鉀對(duì)照液所耗0.1N莫爾氏鹽溶液的體積;b：纖維素測(cè)定所耗0.1N莫爾氏鹽溶液的體積;n：分析材料樣品重（g）；0.00675：纖維素的標(biāo)準(zhǔn)滴定度（二）半纖維素含量的測(cè)定（需時(shí)7-8h）1. 所需溶液80%硝酸鈣溶液，2N鹽酸，酚酞指示劑，2N氫氧化鈉溶液，堿性銅試劑草酸-硫酸混合液，0.5%淀粉，0.01N硫代硫酸鈉溶液。2. 實(shí)驗(yàn)步驟（

8、1）稱取自然風(fēng)干的生物質(zhì)粉末0.1-0.2g，數(shù)值為n(2) 裝入小燒杯中，加入15mL80%的硝酸鈣溶液，蓋好燒杯，加熱至沸騰，在慢慢沸騰的情況下加熱5min(3) 微沸加熱結(jié)束后，加入20ml蒸餾水并洗滌燒杯蓋。分步離心，分別用10mL熱水洗滌沉淀三次(10mlX3)(4) 在沉淀中加入10mL2N的鹽酸，攪勻，沸水浴中攪拌情況下微沸45min，使半纖維素水解完全(5) 離心，殘?jiān)謩e用10mL蒸餾水沖洗三次(10mlX3),沖洗后的水溶液合并在先前的酸性離心液中(6) 在第(5)步所得溶液中加入1滴酚酞，用2N氫氧化鈉溶液中和到顯橙紅色(7) 燒杯溶液充分轉(zhuǎn)入100mL的容量瓶，稀釋到刻

9、度(8) 用干燥濾紙過(guò)濾到干燥燒杯中，最初濾出的少量溶液拋棄(9) 用移液管吸取10mL濾液到大試管中，加入10mL堿性銅試劑，蓋好試管蓋，在沸水中煮15min(10) 冷卻，在不斷攪拌下逐漸加入5mL草酸-硫酸混合液，加入0.5mL0.5%淀粉，用0.01N硫代硫酸鈉溶液滴定至藍(lán)色消失，用去bmL(11) 對(duì)照試驗(yàn)：取10mL堿性銅試劑，加5mL草酸-硫酸混合液，再加未煮的10mL濾液，加入0.5mL0.5%的淀粉，0.01N硫代硫酸鈉溶液滴定至藍(lán)色消失，用去amL(12) 生物質(zhì)中半纖維素的含量計(jì)算公式x%=0.009x100248(ab)(ab)/10000x10xnx100%x%：半纖

10、維素含量；n：分析材料樣品重(g)；a：滴定對(duì)照液所耗0.01N硫代硫酸鈉溶液的體積(ml)；b：滴定分析液所耗0.01N硫代硫酸鈉溶液的體積(ml)；0.009：己糖換算為纖維素的系數(shù)(三) 木質(zhì)素含量的測(cè)定(需時(shí)23-24h)1. 所需溶液1%醋酸，丙酮，73%硫酸，10%氯化鋇溶液，0.5N硫酸-重鉻酸鉀溶液0.1N莫爾氏鹽溶液，試亞鐵靈指示劑。2. 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 標(biāo)定新配的0.1N硫酸亞鐵銨溶液，滴定度為K(2) 稱取自然風(fēng)干的生物質(zhì)粉末0.05-0.1g,數(shù)值為n(3) 生物質(zhì)粉末裝入離心管，加入10mL1%醋酸，搖動(dòng)5min混勻(4) 離心，潷出上層清液。沉淀用5mL1醋酸浸泡洗

11、滌，離心，潷出上層清液(5) 加丙酮3-4mL，在搖蕩的情況下浸泡3min，洗三次(3-4mLX3)(6) 用玻璃棒將沉淀沿管壁充分分散開(kāi)，將離心管置于沸水中使沉淀充分干燥，要特別注意防止沉淀跳濺出管外(7) 在干燥沉淀中加入73%硫酸3mL,用玻璃棒攪勻，擠壓成均勻的漿液(8) 室溫下放置一夜(約16h),使纖維素溶解徹底(9) 離心管中加入10mL蒸餾水，攪勻，置沸水中5min(10) 冷卻，加入0.5mL10%氯化鋇溶液，攪勻，離心，潷出上層清液，分別用10mL蒸餾水沖洗沉淀兩次，每次要混勻(10mLX2)(11) 沉淀中加入10mL0.5N硫酸-重鉻酸鉀溶液，放入沸水不時(shí)攪拌15min

12、(12) 冷卻，將離心管中內(nèi)容物全部轉(zhuǎn)入錐形瓶中，用少許蒸餾水(10-15ml)沖洗沉淀，沖洗液合并入錐形瓶中，滴入3滴試亞鐵靈試劑，用0.1N莫爾氏鹽溶液滴定，用去bmL，由黃色經(jīng)黃綠色至紅褐色為終點(diǎn)（13）對(duì)照試驗(yàn)：以試亞鐵靈試劑為指示劑，用0.1N莫爾氏鹽溶液?jiǎn)为?dú)滴定10mL0.5N硫酸-重鉻酸鉀溶液，用去amL（14）生物質(zhì)中木質(zhì)素的含量計(jì)算公式x%=0.00433xK（ab）/nxlOO%x%：木質(zhì)素含量；K：莫爾氏鹽滴定度；a：滴定10ml0.5N硫酸-重鉻酸鉀對(duì)照液所耗0.1N莫爾氏鹽溶液的體積;b：木質(zhì)素測(cè)定所耗0.1N莫爾氏鹽溶液的體積;n：分析材料樣品重（g）；0.433：

13、木質(zhì)素的標(biāo)準(zhǔn)滴定度附：溶液配制：A. 110mL硝酸和醋酸的混合液：取10ml比重為1.4（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為70%）的硝酸加入到100ml80%的醋酸中，充分混合，保存于磨口玻璃瓶中需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%的硝酸10mL、冰醋酸80mL、二次水20mL、100mL或以上的磨口玻璃廣/細(xì)口瓶1個(gè)公用：250mL燒杯1個(gè)、10mL或者25mL的量筒1個(gè)、100mL的量杯1個(gè)、玻璃棒1個(gè)測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mL。B. 1050mL0.5N硫酸-重鉻酸鉀溶液：準(zhǔn)確稱取重鉻酸鉀（化學(xué)純）25g（精確到0.01g）,溶解于250ml蒸餾水中，裝入容積不小于2L的燒瓶中。在冰水浴的條件下，逐漸加入800ml比重為1

14、.84（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為9798%）的濃硫酸，仔細(xì)混勻，充分搖振溶解。冷涼后裝入磨口玻璃瓶中，保存于暗處需要重鉻酸鉀（化學(xué)純）25g、濃硫酸800mL、二次水250mL、2L的磨口玻璃圓底燒瓶1個(gè)（帶磨口瓶塞）公用：冰、耐酸堿手套1付、天平、水盆1個(gè)、800mL以上的量杯1個(gè)防硫酸腐蝕測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLC. 100mL試亞鐵靈指示劑：稱取1.458g鄰菲啰啉（CHNH0，1,10-phenanthroline）,128220.695g硫酸亞鐵（FeSO7H0）溶解于水中，稀釋至100ml,貯存于棕色瓶?jī)?nèi)需要鄰42菲啰l#1.5g、七水合硫酸亞鐵1g、二次水100mL、100mL棕色瓶細(xì)口瓶

15、1個(gè)（帶膠頭滴管）公用：100mL或者250mL的燒杯1個(gè)、100ml容量瓶1個(gè)、玻璃棒1個(gè)、膠頭滴管1個(gè)、測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLD. 1L0.1N莫爾氏鹽溶液（硫酸-硫酸亞鐵銨溶液）：稱取40g莫爾氏鹽（硫酸亞鐵銨，F(xiàn)eSO（NH）SO6H0），溶解于蒸餾水中，加入20ml濃硫酸，用蒸餾水稀釋到1L，混4 4242勻。該溶液需在使用前的一周內(nèi)準(zhǔn)備，并在使用當(dāng)天測(cè)定其滴定度需要硫酸亞鐵銨40g、濃硫酸20mL、二次水1000mL、1L的容量瓶1個(gè)、公用：250mL的燒杯1個(gè)、10mL或者25mL的量筒1個(gè)、玻璃棒1個(gè)、膠頭滴管1個(gè)、防硫酸腐蝕，現(xiàn)用現(xiàn)配測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLE. 1L0

16、.1N重鉻酸鉀溶液：準(zhǔn)確稱取重鉻酸鉀（化學(xué)純）4.9035g，溶解于水中，轉(zhuǎn)移至1L的容量瓶中，加水至刻度，仔細(xì)混勻需要重鉻酸鉀（化學(xué)純）5g、二次水1000mL、1L的容量瓶1個(gè)、公用：250mL的燒杯1個(gè)、天平、膠頭滴管1個(gè)、玻璃棒1個(gè)測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLF. 250mL80%硝酸鈣溶液：用粗天平稱取200g硝酸鈣（Ca（NO3）24屯0）,置于燒杯中，用70ml蒸餾水溶解（不溶可稍加熱溶解），用水將溶液體積補(bǔ)充到250ml，混勻。需要硝酸鈣200g、二次水250mL、250mL的容量瓶1個(gè)、公用：250mL的燒杯1個(gè)、天平、膠頭滴管1個(gè)、玻璃棒1個(gè)、電爐測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLG

17、. 1L2N鹽酸：吸取比重為1.19（質(zhì)量濃度38.3%）的鹽酸167ml于1L的容量瓶中，用蒸餾水稀釋到刻度，混勻。需要濃鹽酸170mL、二次水850mL、1L的容量瓶1個(gè)、公用：200mL以上的量杯1個(gè)、膠頭滴管1個(gè)測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLH. 1L2N氫氧化鈉溶液：用粗天平稱取80g分析純的氫氧化鈉，溶解于1L蒸餾水中，加熱至沸，并煮沸30分鐘，然后冷卻。用無(wú)氨蒸餾水補(bǔ)足到1L，仔細(xì)混勻，并保存在有良好瓶塞（木塞等）的玻璃瓶中。注：無(wú)氨蒸餾水：將蒸餾水煮沸，用奈氏試劑檢查至無(wú)明顯黃色，即為無(wú)氨蒸餾水需要?dú)溲趸c（分析純）80g、二次水1000mL、lL的容量瓶1個(gè)公用：1L燒杯1個(gè)、1

18、00或者250mL燒杯1個(gè)、膠頭滴管1個(gè)、天平、電爐測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLI：1L堿性銅試劑：稱取75g無(wú)水碳酸鈉（NaC03）,用400ml蒸餾水溶解于1L的燒杯中。稱取12g硫酸銅（CuSO5HO）和21g酒石酸（CHO），用400ml蒸餾水溶解于另一個(gè)42466燒杯中在攪拌條件下將硫酸銅-酒石酸溶液逐漸注入碳酸鈉溶液中，這是為了避免碳酸以二氧化碳形式逸出。再向溶液中加入0.890g碘酸鉀（KIO3）和8g碘化鉀（KI），攪拌使鹽溶解。所得溶液轉(zhuǎn)入1L的容量瓶中，用蒸餾水稀釋到刻度，混勻?qū)⑷芤恨D(zhuǎn)入2L的燒杯中，蓋上漏斗，置于盛有冷水的水浴鍋中。加熱使水沸騰并保持5分鐘。之后，停放一夜使

19、其冷卻靜置澄清，第二天將透明溶液轉(zhuǎn)入玻璃瓶中保存需要無(wú)水碳酸鈉75g、硫酸銅12g、酒石酸21g、碘酸鉀1g、碘化鉀8g、二次水100OmL、1L的細(xì)口或者廣口瓶1個(gè)公用：1L容量瓶1個(gè)、2L燒杯1個(gè)、1L燒杯2個(gè)、玻璃棒1個(gè)、天平、電爐測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLG.1L草酸-硫酸混合液：稱取60g草酸（C2H2O4）,溶解于800ml蒸餾水中，加入比重為1.84的濃硫酸70ml，將溶液用蒸餾水稀釋到1L。需要草酸60g、濃硫酸70mL、二次水1L、1L的細(xì)口或者廣口瓶1個(gè)公用：1L容量瓶1個(gè)、100mL的量杯1個(gè)、玻璃棒1個(gè)、膠頭滴管1支測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLK.500mL0.5%淀粉溶

20、液：稱取2.5g可溶性淀粉和10mgHgI（防腐），放入研缽，加少量水研磨，再倒入500ml沸水中煮沸1分鐘。如果需要，再過(guò)濾需要淀粉2.5g、HgI10mg、二次水500mL、500mL的滴瓶1個(gè)（帶膠頭滴管）公用：天平、研缽測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLL：1L0.01N硫代硫酸鈉溶液：稱取2.5g硫代硫酸鈉（Na2S2O5HO）溶解于預(yù)先溶解有0.2g2232碳酸鈉的蒸餾水中，然后用蒸餾水稀釋至1L,仔細(xì)混勻需要硫代硫酸鈉2.5g、碳酸鈉0.2g、二次水1000mL、1L容量瓶1個(gè)公用：天平、膠頭滴管1支測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mL其滴定度K的測(cè)定辦法：取2.5mL0.1N的重鉻酸鉀溶液入錐形

21、瓶，加入0.5ml20%的碘化鉀溶液（KI），1.0ml濃硫酸（1：9）和0.1ml0.5%的淀粉溶液，用制備的0.01N硫代硫酸鈉溶液滴定，用去mmL。則其滴定度為K=25x0.1/m。M：1L1%醋酸：量取10ml冰醋酸，用蒸餾水稀釋到1L，混勻需要冰乙酸10mL、二次水1000mL、1L容量瓶1個(gè)公用：10mL或者25mL量筒1個(gè)、膠頭滴管1支測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLN：270mL73%硫酸：在冰水浴情況下，向100ml蒸餾水緩慢加入170ml濃硫酸。當(dāng)溶液冷卻到20°C時(shí)，用比重計(jì)測(cè)定其密度，并通過(guò)補(bǔ)加入濃硫酸或蒸餾水使其密度等于1.630。最后，溶液保存在磨口玻璃瓶中需要

22、濃硫酸170mL、二次水100mL、300mL磨口玻璃瓶1個(gè)公用：比重計(jì)1個(gè)、250mL量杯1個(gè)、膠頭滴管1支測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mL0：100mL10%氯化鋇溶液：稱取10g氯化鋇（BaCl22H2O）,充分溶解于40ml蒸餾水中，將溶液用蒸餾水稀釋到100ml,混勻需要氯化鋇10g、二次水100mL、100mL滴瓶1個(gè)公用：50mL燒杯1個(gè)、100mL容量瓶1個(gè)、天平、膠頭滴管1支測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mLP：100mL20%碘化鉀溶液：稱取20g分析純的碘化鉀（KI），充分溶解于蒸餾水中，再加lml2N的氫氧化鈉溶液，用蒸餾水補(bǔ)充至100m1,保存在棕色瓶中，置于陰暗處需要碘化鉀20g、2NNaOH溶液ImL、100mL棕色滴瓶1個(gè)公用：50mL燒杯1個(gè)、100mL容量瓶1個(gè)、天平、膠頭滴管1支測(cè)定一個(gè)生物質(zhì)樣品需要mL單個(gè)樣品全程測(cè)定的藥品儀器使用情況參考：1. 所需溶液a. 硝酸和醋酸的混合液，15ml（1.5ml硝酸+11.5ml醋酸）110mLb. 0.5N硫酸-重鉻酸鉀溶液，80ml（1g重鉻酸鉀+32ml濃硫