亚麻纤维化学成分定量分析方法研究

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  摘要:亚麻纤维天然古朴、色彩柔和,具有独特的凉爽舒适性和绿色保健的特点,倍受消费者青睐,是国际市场上最受欢迎的纺织品之一。通过本试验方法对亚麻各项化学成分的测定发现:国产亚麻纤维的木质素和脂蜡质含量比进口亚麻纤维高;果胶和纤维素含量低于进口亚麻纤维;水溶物、半纤维素和灰分含量差异不大。本方法是一种对亚麻纤维进行化学成分定量分析的好方法。
  关键词:亚麻纤维;化学成分;定量分析;方法研究
  1、试验材料
  采用国产亚麻粗纱和进口亚麻粗纱进行测定分析比较。将亚麻粗纱样品剪成1.5mm长度后,烘干,置于广口瓶中备用。
  2、试验仪器及试剂
  2.1试验仪器
  恒温烘箱、分析天平、分光光度计、坩埚、电炉、干燥器、马福炉、圆底烧瓶、冰箱、水浴锅、索氏提取器、调压变压器、真空泵、砂芯漏斗、抽滤瓶、高型称量瓶等。
  2.2试验试剂
  苯、无水乙醇、咔唑、硼砂、浓硫酸、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、盐酸、蒽酮、氢氧化钠、3,5-二硝基水杨酸试剂(DNS)、半乳糖醛酸、葡萄糖、蒸馏水等。
  3、试验设计(见图1)
  4、试验方法
  4.1脂蜡质含量的测定
  亚麻纤维中的油脂是高级脂肪酸的甘油酯,蜡质的主要成分是高级饱和脂肪酸和高级一元醇所形成的酯,此外尚有部分游离的高级脂肪酸、高级醇及烃类。脂和蜡的一个共同特征就是不溶于水,但可被有机溶剂萃取。试验时称取3份各约3g烘干的麻试样,放在索氏提取器中,用苯和乙醇(体积比为2∶1)在80℃下萃取,回流速率4~6次/h,萃取4h后,烘干称量,按下式计算脂蜡质的含量。
  Mz=(Wm,1-Wm,2)/Wm,1×100%
  式中,Mz—脂蜡质含量;Wm,1—抽前麻试样重;Wm,2—抽后麻试样重。
  4.2水溶物含量的测定
  水溶物是指亚麻纤维中含有的水溶性物质的总称,使用蒸馏水煮沸的方法就可以将其全部提取出来。试验时称取3份各约3g已经提取脂蜡质的麻试样,烘干称重后,于圆底烧瓶中加150mL蒸馏水回流煮沸,1h换水一次,共3h,取出烘干称重,计算水溶物含量。
  Ms=(Ws,1-Ws,2)/W0×100%
  式中,Ms—水溶物含量;Ws,1—抽前麻试样重;Ws,2—抽后麻试样重;W0—换算成原麻试样重。
  4.3果胶含量的测定
  果胶可以被含有金属螯合剂的水溶液抽提出来。依此性质特点,可利用EDTA将麻纤维上的果胶物质溶解下来,再用咔唑硫酸比色定量半乳糖醛酸,便可换算出果胶的含量。
  试验时称取3份各约1.5g已抽过脂蜡质的烘干麻试样,移入100mL具塞三角瓶中,加入0.5%EDTA溶液60mL,置于高压蒸汽灭菌锅中,排气5min,温度105±1℃,提取45min。取出用漏斗过滤,热蒸馏水冲洗4~5次,保留滤渣,合并滤液,冷却后定容至500mL。
  取滤液1mL,沿试管壁慢慢加入到置于冰水中、并盛有5mL硼砂-硫酸试剂的具塞试管中,将塞盖盖好,4℃以下冷却3min,慢慢摇动使其混合均匀,沸水浴20min,冷水冷却,加入0.2mL咔唑-乙醇溶液,摇匀放置2h,用蒸馏水作参比溶液,同样显色,用分光光度计520nm波长下测定吸光度A值。根據标准曲线换算出滤液的半乳糖醛酸含量。然后根据下式计算果胶含量:
  Mg=Wg×1.37/W0×100%
  式中,Mg—半纤维素含量;Wg—半乳糖醛酸含量;W0—换算成原麻试样重;1.37—还原糖换算成半纤维素的系数。
  4.4半纤维素含量的测定
  半纤维素易溶于稀酸中。可以用2mol/L的HCl水解半纤维素,然后用DNS法比色定量水解的还原糖类,便可换算出半纤维素的百分含量。试验时将测定完果胶的麻试样烘干,取3份各约1.5g,移入100mL具塞三角瓶中,加入2mol/L的HCl溶液60mL,置于高压蒸汽灭菌锅中,排气5min,温度110±1℃,提取60min。取出用漏斗过滤,热蒸馏水冲洗4~5次,保留滤渣,合并滤液,冷却后定容至1000mL,放置过夜。
  取滤液1mL于试管中,加入0.6mol/L的NaOH溶液1mL中和。再吸取DNS溶液1.5mL,摇匀后置于沸水浴中5min,冷水冷却,再加入5mL蒸馏水,充分摇匀。用蒸馏水作参比溶液,同样显色,用分光光度计在520nm波长下测定吸光度A值。根据标准曲线换算出滤液的还原糖含量。然后根据下式计算半纤维素含量:
  Mb=Wb×0.9/W0×100%
  式中,Mb—半纤维素含量;Wb—还原糖含量;W0—换算成原麻试样重;0.9—还原糖换算成半纤维素的系数。
  4.5纤维素含量的测定
  纤维素性质十分稳定,本试验采用72%硫酸水解纤维素,再用蒽酮比色法定量葡萄糖,并换算出纤维素的含量。试验时将测定完半纤维素的麻试样烘干,取3份各约1.5g,移入100mL具塞三角瓶中,加入72%硫酸30mL,15℃下放置24h,之后加水至300mL,在电炉上回流沸煮1h,用已恒重的滤纸抽滤,充分洗涤,用10%BaCl2检验,至无沉淀。保留滤渣,合并滤液,定容1000mL。取滤液1mL,沿试管壁慢慢加入置于冰水浴中,并盛有5mL蒽酮试剂的具塞试管中,继续冷却3min,然后缓慢摇匀,置沸水浴10min,冷水冷却。现色后0.5~4h内,用分光光度计在620nm波长下测定吸光度A值。根据标准曲线换算出滤液的葡萄糖含量。然后根据下式计算纤维素含量:
  Mx=Wx×0.9/W0×100%
  式中,Mx—纤维素含量;Wx—葡萄糖含量;W0—换算成原麻试样重;0.9—还原糖换算成纤维素的系数。   5、试验结果与讨论
  5.1试验结果分析
  用以上方法對进口和国产的亚麻粗纱定量分析,得到亚麻纤维的化学成分含量见表1。
  5.2讨论
  5.2.1结果分析
  (1)进口亚麻纤维和国产亚麻纤维的水溶物、半纤维素和灰分含量差异不大。
  (2)国产亚麻纤维的果胶含量低于进口亚麻纤维。果胶的含量与沤麻的方法有关,温水池沤麻效果比露天自然沤麻去除果胶的效果好,还与品种有关。
  (3)国产亚麻纤维的木质素含量比进口亚麻纤维高。影响纤维木质素含量的主要因素之一是麻纤维收获期,一般过期收获的麻纤维木质素含量高,这与我国麻农对采收季节的无规律有关,常常是过期收获。
  (4)进口亚麻纤维的纤维素含量比国产亚麻纤维高。以上各个组分的含量直接影响到纤维素的含量,最终影响了亚麻的质量。
  5.2.2测定方法分析
  麻纤维化学成分定量分析方法既可采用称量法,也可采用容量法,本文介绍的方法,兼顾称量法和容量法两种方法。称量法在烘燥、取拿、转移、称量等分析过程中,因气温、湿度和操作而引入的偶尔误差和操作误差较大。一般认为,容量法分析较为准确,误差较小。试验中两种方法结合使用,使误差减到最小,以保证试验数据的准确性。本试验需要注意以下几点。
  (1)在测定亚麻纤维脂蜡质时,一定要保证提取脂蜡质的麻纤维不能泄露,否则将会严重影响测定结果,且抽提时间要保证4h以上,使脂蜡质尽量抽提干净,以免影响下步测定的数据计算。
  (2)测定亚麻水溶物时,煮沸过程中要注意防止液体爆沸而使亚麻纤维损失,影响测定结果的准确。
  (3)为减少连续测定引起的误差放大现象,测定完脂蜡质的麻纤维可以直接进行木质素含量的测定,也可最后在测定纤维素时测定,根据试验数据来看,前者测定数据较准确,重复性好。
  (4)测定果胶、半纤维素和纤维素时,一定要保证上一步试验保留的滤渣烘干再进行下步测定,在测定时要保证提取的时间和温度,使其充分水解。
  参考文献
  [1]赵小锋,张军,李素波,等.亚麻纤维化学成分定量分析方法研究[J].上海纺织科技,2008,36(2):49-51.
  [2]赵兵,林红,陈宇岳.亚麻纤维改性技术研究进展[J].现代纺织技术,2010,18(5):65-68
  (作者单位:浙江钛石纺织检测研究院有限公司)
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