维普资讯 http://www.cqvip.com
学与生劬＝ｌ＝程２００７，ＶｏＩ．２４ Ｎｏ．１ 固 ￣ｈｅｍ￣ｔｒｙ＆Ｂ－嗍 嗍－ 微波辅助乙醇一水体系萃取木质素的研究 边艳勇 。．张瑞红 。．孙可伟 （１．昆明理工大学固体废弃资源化国家工程研究中心，云南昆明６５００９３； ２．昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明 ６５００９３） 摘要：研究了用截波法提取木质素的工艺条件，探讨了截波功率、处理时间、乙醇体积分数、液固比、催化剂投加量对木 质素产率的影响．结果表明，在截波功率为８５０ Ｗ、截波处理时间为３０ ｓ、乙醇体积分数为５Ｏ 、液固体比为８。１、催化剂投加 量为６％的条件下蒸煮１ ｈ，木质素的产率为５１．９２％，比未经截波处理的高出２３．３５％．表明微波法是一种提取木质素的有效 方法． 关键词：截波Ｉ乙醇Ｉ木质素Ｉ萃取 中圈分类号：０ ６３６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５４２５（２００７）０１－－００６５－－０３ 木质素是一类具有复杂空间网状结构的聚芳基化 合物，其化学结构由苯丙烷类结构单元组成，含有多种 ２结果与讨论 活性官能团［１］。木质素具有较高的利用价值，优质的 ２．１提取条件的优化 木质素已被广泛地应用于印染工业和橡胶工业中。但 ２．１．１微波功率的选择 是由于木质素结构复杂、物理化学性质不均一、分离提 在微波处理时间为３０ ｓ、乙醇体积分数为５Ｏ 、液 取困难及易缩合等，使其至今没有被很好地利用。木 固比为８：１、催化剂投加量为６ 的条件下蒸煮１ ｈ，考 质素一般作为木材水解工业和造纸工业的副产物，如 察微波功率对木质素提取率的影响，结果见图１。 果得不到充分利用，反而会严重地污染环境。 木质素的提取方法主要有酸沉淀法、碱析法、絮凝 沉淀法、超滤法、有机溶剂法等［２】，其中有机溶剂法较 为优越。但该法存在的缺陷是所需温度和压力较高， 致使成本太高，经济性不理想［３ 】。 作者在常压下以乙醇为萃取剂采用微波辅助法萃 取木质素，并研究了优化的提取工艺条件。 １ 实验 围１徽波功率对木质素产率的影响 １．１原料、试剂和仪器 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｏｗｅｒ ｏｎ ｌｉｇｎｉｎ ｙｉｅｌｄ 松木，云南产。无水乙醇，分析纯，广东汕头西陇 化工厂；氯化镁，分析纯，天津市化学试剂三厂。 由图１可知，木质素的产率随着微波功率增大而 家用微波炉，海尔；ＴＧ３２８Ａ型分析天平，上海天 增大，在８５０ Ｗ（所用微波炉最大功率）时达到最大值。 平仪器厂；ＴＥＤ型温控仪，上海仪川仪表厂。 因此选择微波功率为８５０ Ｗ。 １．２方法 ２．１．２微波处理时间的选择 称取一定量的松木粉末，置入微波炉中，选择一定 其它条件不变，考察微波处理时间对木质素提取 功率进行辐射加热，然后取出，加入催化剂氯化镁及乙 率的影响，结果见图２。 醇水溶液，置于电炉上加热回流１ ｈ，过滤，所得滤液在 由图２可知，处理时间为３０ ｓ时，木质素产率最 ８Ｏ℃蒸馏，木质素逐渐析出，再过滤，得到高纯木质素。 大。其后随着时间的延长，木质素的产率逐步下降，这 可能是由于微波处理时间过长破坏了原料内部某些物 收稿日期：２００６—１Ｏ一１８ 作者简介：边艳勇（１９８１一）。男。湖北人，硕士研究生，主要从事木质素的萃取研究。Ｅ－ｍａｉｌ：Ｓｔ．ｂｙｙ（￣１２６．ｃｏｒｎ。 维普资讯 http://www.cqvip.com
固 艳勇等：徽波辅助乙醇一水体系萃取木质素的研究／２ＯＯ７年一１■ 圈２徽波处理时间对木质素产率的影响 Ｆ‘参２ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｒｅａｔｍｅｎｔ恤眦ｏｎｌｉｍ￣ｉｎ ｙｉｅｌｄ 质的结构。因此，选择微波处理时间为３０ Ｓ。 ２．１．３乙醇体积分数的选择 其它条件不变，考察乙醇体积分数对木质素提取 率的影响，结果见图３。 圈３ 乙醇体积分数对木质素产率的影响 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ蚰ｌｉｇｎｌｎ ｙｉｅｌｄ 由图３可知，木质素的产率随乙醇体积分数的增 大而增大，但趋势逐渐减缓，从节约溶剂的角度出发， 选择乙醇体积分数为５０ 。 ２．１．４液固比的选择 其它条件不变，考察液固比对木质素产率的影响， 结果见图４。 圈４液固比对木质素产率的影响 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｎｍｔｅｒｔａｌ Ｏｉｌ ｌｉｇｎｉｎ ｙｉｅｌｄ 由图４可知，三种不同液固比的木质素产率相差 并不大，但８：１时最佳。因此，选择液固比为８：１。 ２．１．５催化剂投加量的选择 其它条件不变，考察催化剂氯化镁投加量（质量百 分数）对木质素产率的影响，结果见图５。 圈５催化剂投加■对木质素产率的影响 Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃａｔ￣ｙｓｔ ａｍｏｕｎｔ∞ｌｉ￣ｉｎ ｙｉｅｌｄ 由图５可知，催化剂投加量为６ 时，木质素产率 最高。因此，选择催化剂投加量为６ 。． ２．２方法比较 在乙醇体积分数为５０ 、液固比为８：１、催化剂 投加量为６ 的条件下蒸煮１ ｈ时，比较功率为８５０ Ｗ 的微波处理３０ Ｓ与无微波处理时的木质素产率，结果 见表１。 裹ｌ 不同方法木质素产率的比较 Ｔａｂ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆＩｉｇｎｉｎ ｙｌｅｍｓ ｂｙ ｄｉｆｅｒｅｎｔｍｅ．ｏｔｉｓ 由表１可知，经微波处理后，木质素产率较无微波 处理时大幅提高，在本实验条件下，产率提高 ２３．３５ 。 ２．３木质素的红外光谱分析（图６．表２） 波数／ｃｍ 圈６木质素的红外光谱 №６ ＩＲ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｏｂｔａｉｎｅｄ Ｉ ｌｉｎ 由图６可见，１３３０￣１３２５ ｃｍ一 （紫丁香环的Ｃ一 ０伸展振动）、１１２５ ｃｍ一 （紫丁香环振动）、１２７０ ｃｍ—ｌ （愈创木基Ｃ—Ｏ伸展振动）处有吸收峰，表明乙醇萃 取木质素含有愈创木基和紫丁香基结构。 维普资讯 http://www.cqvip.com
边艳勇等：微波辅助乙醇一水体系萃取木质素的研究／２００７年一１ 囫 ３ 结论 采用微波法提取木质素最佳提取条件为：微波功 率为８５０ Ｗ、微波处理时间为３０ ｓ、乙醇体积分数为 ５０ 、液固比为８：Ｉ、催化剂投加量为６ 的条件下蒸 煮Ｉ ｈ，所得木质素产率为５１．９２ ，较未经微波处理 的高出２３．３５ 。表明微波法是一种提取木质素的有 效方法。 参考文献： ［１］蒋挺大．木质素［Ｍ］．化学工业出版社，２００１． ［２］张桂梅，廖双泉．蔺海兰，等．木质素的提取方法及综合利用进展 ［Ｊ］．热带农业科学．２００５，２５（１）：６６—７Ｏ． ［３］李万ｊｆＩＩ，罗学嘲．芦苇乙醇法分离木素铽浆研究［Ｊ］．中华纸业， ２００５，２６（１）：３０－３３． 裹２ Ｔ矗ｂ．２ 所得木质素的红外光谱解析 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＩＲ ｏｆ ｏｂｔａｉｎｅｄ Ｉｉ ｉｎ ［４］李翠珍．乙醇制浆法［Ｊ］．纸和造纸，２０００．１９（６）：６０—６１． 由表２可见，所得木质素仍是由苯及其衍生物构 成的大分子。 ［５］胡庆国．锻波法提取桑叶黄酮工艺条件的研究［Ｊ］．淮北煤师院学 报，２００３，２４（２）：３２－３４． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｅｔｈａｎｏｌ—Ｗａｔｅｒ Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｌｉｇｎｉｎ ＢＩＡＮ Ｙａｎ－ｙｏｎｇ１ ，ＺＨＡＮＧ Ｒｕｉ－ｈｏｎｇｌ ，ＳＵＮ Ｋｅ－ｗｅＰ （１．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｗａｓｔｅ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔ ｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｌｉｇ￣ｉｎ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉ— ｔｉｏｉｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｉｇｎｉｎ ｙｉｅｌｄ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｉｇｎｉｎ ｙｉｅｌｄ ｒａｉｓｅｄ ２３．３５％ｕｎｄｅｒ ｈｅ ｔｏｐｔｉｍａｌ ｔｅｅｈ－ ｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｎｏｎ－ｍｉｃｒｏｗａｖｅ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｏｗｅｒ ８５０ Ｗ，ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｔｍｅ ３０ ｓ，ｖｏｌｕｍｅ ｆａｃｔｒｉｏｎ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ５０ ，ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ａｔｅｒｍｉａｌ ８：１，ｃａｔａｌｙｓｔ ａｍｏｕｎｔ ６ ａｎｄ ｈｅａｔｄ ｆｅｏｒ １ ｈｏｕｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｅｘｔｒａｃｔｉｇ ｌｎｉｇｎｉｎ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ａｒｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｗａｖｅ；ｅｔｈａｎｏｌ；ｌｉｇｎｉｎ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ （上接第５４页） ［２］Ｄｅｎｙｓ Ｎ Ｗｈｅａｔｌｅｙ．Ａｒｇｉｎｉｎｅ ｄｅｐｒｉｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ：Ｉｍ—ｐｏｒｔａｎｔ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｒｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆ一 ｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｎｏｒｍａｌ ａｎｄ ｔｕｍｏｕｒ ｃａｌｌｓ［Ｊ］．Ｓｅｍｉｎａｒｓ ｉｎ Ｃａｎｃｅｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，２００５，１５（４）ｌ２４７—２５３． ［３］Ｉｋｅｍｏｔｏ Ｍ，Ｔａｂａｔａ Ｍ，Ｍｉｙａｋｅ Ｔ，ｅｔ ａ１．Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｌｉｖｅｒ ａｒｇｉｎａｓｅ ｉｎ Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ．ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ［Ｊ］．Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｊ．１９９０，２７０（３）：６９７—７０３． ［４］李大力，郑迎迎．人Ｉ型精氨酸酶基因的克隆及其酵母表达［Ｊ］． 化学与生物工程．２００６，２３（４）：４１—４２． ［５］Ｋａｔｈｅｒｉｎｅ Ａ Ｂｏｒｋｏｖｉｃｈ，Ｗｅｉｓｓ Ｒｉｃｈａｒｄ Ｌ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒ一 ａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｇｉｎａｓｅ ｆｒｏｍ Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ ｃｒａｓｓａ［Ｊ］．Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８７，２６２（１５）：７０８１—７０８６． Ｃｌｏｎｉｎｇ ｏｆ Ｈｕｍａｎ Ａｒｇｉｎａｓｅ Ｉ Ｇｅｎｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ Ｃｏｌｉ． ＹＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ－ｌｉ，ＺＨＥＮＧ Ｙｉｎｇ－ｙｉｎｇ，ＫＥ Ｑｉａｎ－ｊｉｎ，ＬＩ Ｄａ－ｌｉ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂ ０Ｐ，ｌｇ ，ｌＰＰｒ ，ｌｇ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔａｃｔ：Ｈｕｍａｎ ａｒｇｉｒｎａｓｅ Ｉ ｇｅｎｅ（ｈＡ Ｉ）ｗａｓ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｂｙ ＰＣＲ．Ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｉｎｓｅｒｔｅｄ ｉｎｔｏ ｐＥＴ３０ａ ｖｅｃ” ｔｏｒ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ａ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ ｐｌａｓｍｉｄ ｐＥＴ３０ａ－ｈＡ Ｉ．Ｔｈｅｎ ｐＥＴ３０ａ－ｈＡ １ ｗａｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｉｎｔｏ Ｅ．ｃｏｌｉ ＢＬ２ １ （ＤＥ３）ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ Ｅ ｃｏｌｉ ｓｔｒａｉｎ ＢＬ２ １（ＤＥ３）（ｐＥＴ３０ａ—ｈＡ Ｉ）．Ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ ｓｔｒａｉｎ ｗａｓ ｉｎ— ｄｕｃｅｄ ｂｙ ＩＰＴＧ．Ｔｈｅ ＢＬ２１（ＤＥ３）（ｐＥＴ３０ａ－ｈＡ Ｉ）ｓｈｏｗｅｄ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ３４．６ Ｕ ｐｅｒ ｇｒａｍ ｃｅｌｌｓ（ｗｅｔ ｗｅｉｇｈｔ）．ＳＤＳ－ＰＡＧＥ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｗａｓ ａｂｏｕｔ ３５ ｋＤ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ￣ｈｕｍａｎ ａｒｇｉｎａｓｅ Ｉ ｇｅｎｅ；ｃｌｏｎｅ；Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ．；ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
