木素的分离和精制.pptVIP

第二节 木素的分离与精制; 目的： 研究木素的结构和性质 研究脱木素机理：脱木素过程中的化学反应，脱木素顺序，脱木素的动力学及终点控制 测定木素：木素含量;研究木素的方法;☆ 结构复杂，溶解性能差 具有三度空间网状结构，并且苯丙烷单元的化学结构既具有糖类性质（1/3与糖相似），又具有芳香族的特性（2/3芳香特性）。 ☆ 性质不稳定 在光、热、化学、机械等作用下，易发生变化。 ☆ 与高聚糖之间错综复杂的联系 无论何种方法分出的木素，都或多或少发生了变化，以不同与原来只在于植物体中的木素。 ;木素分离的困难性：;木素分离的种类;1．分离方法存在的缺点;2． 木素分离方法分类;第二类：木素被溶解而分离;溶出高聚糖，保留木素 如Klason木素、高碘酸盐木素等，木素结构被破坏 直接溶出木素 如磨木木素、纤维素酶解木素（中性有机溶剂），二氧六环木素、乙醇木素（酸性有机溶剂）等，木素结构接近原本木素，得率低。 研究结构性质，尽可能采用缓和条件下的分离方法； 定量研究，主要考虑得率，分离条件较剧烈。 分离方法不同，得到木素不一样，故命名常标以方法或以研究者命名。 ;(二)木素的分离和精制;（一）植物纤维原料的预处理;2．常用的有机溶剂;1、硫酸木素（Klason lignin） 用72% H2SO4处理脱提取物的试样，溶出高聚糖，保留的残渣即为硫酸木素，或Klason木素。 该方法不适用于结构研究，广泛应用于定量分析。 注意：实际上有少量木素溶于酸液——酸溶木素。 酸溶木素的含量： 针叶材 1% 阔叶材 3~5% 禾草类原料 1% 总木素 = 酸不溶木素 + 酸溶木素; 木粉首先用苯-醇混合液抽提6hr，以除去木粉中的有机溶剂抽提物，然后将木粉在72%H2SO4、温度18~20℃条件下水解，这时试样中聚糖的聚合度下降，2hr后聚合度下降至10左右。再加水使H2SO4的浓度稀释至3%，在稀酸条件下继续水解，使聚糖水解成单糖溶于溶液中，余下的残渣即为Klason木素。;1.2 Klason木素存在的缺点;2．Brauns木素（Brauns Native Lignin,BNL 1939）;在室温下用乙醇抽提木粉（100~200目），抽提液经浓缩，然后注入水中，作为沉淀物进行回收。将所得到的粗木素溶于二氧六环，并用乙醚使之沉淀提纯。乙醚溶解非木素物质（nonlignin），而将木素沉淀出来，沉淀木素是浅奶油色粉状。;2.2 Brauns 的分析;2.3 实验证明;? Brauns木素与原本木素比较含有较多的酚羟基。 ? Brauns木素可被苯-醇溶液抽提出来，所以Klason木素中不含Brauns木素。 原本木素 — Protolignin 。;2.4 Nord木素（1950）;3. Bj?rkman木素（1957）;最早由瑞典Bj?kman提出，故又称Bj?kman木素。 制备方法与特点： a、磨：破坏木素与高聚糖间的联结（非润胀性的甲苯为分散剂）； b、抽提：室温，用中性有机溶剂（含水二氧六环）。 ;3.1 Bj?rkman贝克曼木素分离步骤;经细磨后，用含少量水的二氧六环进行抽提，然后把溶剂蒸发，把木素溶于醋酸水溶液中，再在水中沉淀、干燥，又溶于二氯乙烷-乙醇（体积比2:1）中，在乙醚中沉淀、洗涤、干燥，这样分离出的木素成为“磨木木素”。 Bj?rkman木素为黄褐色非晶体粉末状。; 得率：粗木素50~70%，纯化后30%左右。含有一定量的高聚糖。 颜色：浅乳酪色 分子量：云杉MWL 11,000 该方法制备条件缓和，变化不大，较接近原本木素。但在制备过程中，仍可能有变化。 a、分子量变化：降解作用，可能变小； 自由基偶合，可能变大。 b、轻度脱甲基，酚羟基增多，α-羟基增多 c、轻微氧化 ;3.2 Bj?rkman木素分析;Bj?rkman木素与原本木素并不相等，分子量都比原本木素低许多。而且游离的酚羟基和α-羰基都比原本木素高。甲氧基含量低； Bj?rkman木素中含有2%~8%的碳水化合物（ MWL进一步抽提，得到木素－糖结合体，LCC）。 ;3.3 Bj?rkman木素方法的改进; Harkin提出：先用冷醋酸乙酯从粗MWL中除去低分子的杂质，再用二氧六环-水（9:1）抽提，然后往溶液中缓缓加入0.08份溶剂的苯，以使含糖物质沉淀。此时加入少量氧化铝作过滤助剂。将滤液真空浓缩后进行冷冻干燥。用这种方法从云杉制得的纯MWL的糖含量为0.2%；;1950年，Chan