造纸黑液提取木质素的抗氧化性研究（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）收稿日期:2021204207作者简介:张莹(1982—,女,硕士研究生;雷中方,女,副教授,通讯联系人,E2mail:zflei@fudan.edu.张莹,雷中方(复旦大学环境科学与工程系,上海200433摘要:首次报道了酸化2抽滤法提取木质素过程中不同提取条件对木质素抗氧化性的影响.正交实验结果表明,提取过程中提取条件对木质素的抗氧化性影响排序为:pH值>提取时间≥提取温度;在常规提取设备中其最大抗氧化性提取条件为pH3.5、温度55℃和提取时间5h.利用红外光谱对木质素官能团进行半定量分析可知,游离羟基含量对木质素抗氧化性有较大贡献,酚羟基占羟基总量的70%左右.关键词:木质素;抗氧化性;黑液;FTIR中图分类号:X703.1;X793文献标志码:A木质素作为自然界中仅次于纤维素的第二大天然高分子材料,在农业、工业、医药业中有广泛的应用[125].在工业中,木质素已广泛用于橡胶补强剂、塑料、分散剂和表面活性剂、粘合剂等方面[123];在农业中,木质素被广泛应用为肥料、农药缓蚀剂、植物生长调节剂和饲料添加剂等[125];在医药业中,以木质素为原料提取的香草素,是制造多种药物的原料[3].另外,改性木质素例如硫酸盐木素、碱木素等也有各种不同的应用[4].近年来,木质素的生物活性受到越来越多的关注.在一定条件下,木质素具有较好的自由基清除和抗氧化能力[6]、抗癌变、抗诱变[7]以及提高某些动物体内蛋白质利用率[8]等生物活性.木质素能够成功抑制纤维素的自然氧化和解聚[9];甘蔗等植物内木质素具有抗氧化性,并且对皮肤和眼睛无害,具有被应用于化妆品行业和医疗行业的潜力[10211].与天然木质素相比,从造纸黑液中提取的木质素生物活性又有所不同[12213]:天然木质素对反刍动物和单胃动物的消化系统产生一定的阻碍,而造纸黑液中提取的木质素分子量小,含有单酚化合物,就不会产生这种现象[13].由此可见,从黑液中提取的木质素更适于作为动物饲料的添加剂来使用.本文研究从造纸黑液中提取木质素的抗氧化性,考察不同提取条件对木质素抗氧化性的影响,期望从黑液中提取得到抗氧化性最大的木质素产品,实现黑液的高附加值资源化.1实验部分1.1材料本实验所用木质素从山东某造纸厂造纸黑液中提取得到.1.2实验方法(1木质素的提取采用文献[14]中的酸化2抽滤法,取50.0mL造纸黑液加入10%硫酸溶液,不断搅拌,至泡沫消失,调节pH值,在不同温度条件下分别水浴加热,抽滤,用蒸馏水洗至中性后于105℃烘箱中烘干,得到木质素.(2正交实验将木质素从黑液中经酸化法析出时,其最终pH值控制、反应温度和提取反应时间是酸析法提取木质素的主要影响因素[14215].研究表明,采用酸析法从黑液中回收木质素的最佳pH为3.0左右,且pH>5.0时木质素几乎不析出[15].常温下升高反应温度有助于木质素酸析反应液的固液分离,但达到60~70℃时不易过滤[15];且多酚物质在温度低于70℃时较稳定,温度过高、加热时间过长都会降低多酚物质的稳定性[16].虽然延长反应时间能减少抽滤时间[15],但兼顾这两种时间对实际反应器容积需求和建设成本、运行成本的影响,在提取实验中设定提取时间小于6h.因此,选择提取条件对木质素抗氧化性产生影响的因素取值范围为:pH2~5(因素A,反应温度40~70℃(因素B和反应时间1~6h(因素C.本文采用三第49卷第1期2021年2月复旦学报(自然科学版JournalofFudanUniversity(NaturalScience因素三水平的正交实验L9(33(见表1,以初步确定这三种因素对提取木质素抗氧化性的影响大小.表1正交实验的因素和水平Tab.1Factorsandlevelsfororthogonalexperiments水平pH值(Aβ反应/℃(Bτ提取/h(C12.545123.555334.5655注:括号内为相应正交因素;β为反应温度(℃;τ为提取时间(h.(3正交实验条件优化由正交实验得到最佳抗氧化性提取条件后,采用固定其中两个影响因素、改变其余因素来进一步研究各提取条件对抗氧化性的影响.(4木质素抗氧化性的测定木质素的抗氧化性即去除自由基的能力[6],本实验采用加入自由基通过自由基去除率来表征抗氧化性的方法测定木质素的抗氧化性(南京建成生物工程研究所的总抗氧化能力测定试剂盒[17].具体实验步骤如下:将0.10g木质素溶于50.0mL无水乙醇,为加速溶解,利用电磁搅拌器搅拌1h,过滤后得到测试抗氧化性用木质素样品溶液.滤渣烘干、称重后并从0.10g木质素中扣除,可