竹笋壳化学成分分析

周晓洁，李建强，陈延兴

竹笋壳化学成分分析

周晓洁，李建强*，陈延兴

（武汉科技学院 纺织与材料学院，湖北 武汉 430073）

按照GB5888—86《苎麻化学成分定量分析方法》，对所选湖北咸宁的竹笋壳原料进行化学成分定量分析。分别确定了竹笋壳的脂腊质含量为 1.33%，水溶物含量为 7.73%，果胶含量为0.82%，半纤维素含量为28.12%，木质素含量为20.34%，纤维素含量为41.66%，与苎麻﹑亚麻﹑竹原纤维相比，竹笋壳中的纤维素含量偏低，而半纤维素和木质素含量则偏高。

竹笋壳；半纤维素；木质素；纤维素

1 前言

目前，转化和利用植物纤维素这一巨大的可再生资源，以提供人们所需的能源和其他化工产品，已成为世界上许多国家正在积极探索的课题[1-7]。我国竹类资源十分丰富，全国毛竹林约为240万公顷。竹笋壳是竹笋成竹后脱落下来或竹笋经加工后的副产品，一株毛竹可收竹笋壳2～2.5kg，按每亩竹林年产新竹30株计算，可收竹笋壳450×104t左右[8-12]。对竹笋壳纤维进行开发和利用有着广阔的市场前景[13-17]。而竹笋壳的化学成分分析是竹笋壳纤维制取的基础性工作。通过对竹笋壳原料的化学成分定量分析，确定原料的各化学成分的百分比，可以通过测得的竹笋壳原料的纤维素的含量，确定其开发利用的价值。还可以由其他成分的百分比，找出其特点，从而对竹笋壳纤维的脱胶工艺及开发起指导作用。

2 实验材料、仪器及化学药品

2.1 实验材料

本实验采用来自湖北咸宁的毛竹笋壳为原料，竹笋壳长在47～65cm之间，宽度为8～23cm。

2.2 实验仪器

2.2.1 玻璃器皿

脂肪提取器(25OmL球型)；三角烧瓶(500mL)；抽滤瓶(1000mL)；球型冷凝管(250mL)；玻璃砂芯滤器(No3-3)；有塞三角烧瓶(50mL)；高型称量瓶(40mm ×70mm)；量筒(250mL、1000mL) ；玻璃真空管；玻璃干燥器。

2.2.2 称量仪器

精密电子天平(Sarttotious电子天平,感量万分之一克)；

电子天平(感量百分之一克)。

2.1.3 其他

电冰箱；分样筛(120目)；电热恒温水浴锅(37～100℃，型号HHS-8)；电热恒温干燥箱(温度控制范围:50～150℃，灵敏度:±1℃)。

2.3 化学药品

实验所用化学药品如表1所示。

表1 化学药品

3 实验方法与步骤

参照 GB5888—89《苎麻化学成分定量分析方法》。

3.1 脂蜡质

将测过含水率的试样，分别放入脂肪提取器内，试样高度低于溢流口约10～15mm烧瓶内加入150mL苯乙醇（体积比 2:1）溶液在恒温下进行提取，控制回流速度为4~6次/h。从提取液开始滴落起计时，提取3h。取出试样，在通风橱内风干。然后放入已知重量的称量瓶中，在105～110℃下烘至恒重。取出迅速放于干燥器中冷却30min，分别精确称取试样与称量瓶总重量并记录。

式中:Wl——试样的脂蜡质含量(%)；

G0——试样抽取脂蜡质前的干重(g)；

G1——试样抽取脂蜡质后的干重(g)。

3.2 水溶物含量

将提取脂蜡质后的试样，分别放入加有150ml蒸馏水的三角烧瓶中，装好球形冷凝管，沸煮1h，更换新蒸馏水，重新煮沸2h，取出试样，在分样筛中洗净。放入已知重量的称量瓶中，烘至恒重。取出，迅速放于干燥器中冷却，称重并记录。

式中:W2——试样的水溶物含量(%)；

G2——试样提取水溶物后的干重(g)。

3.3 果胶质含量

将提取水溶物后的试样，分别放入加有150ml，浓度为5g/L的草酸按溶液的三角烧瓶中，装好球型冷凝管，沸煮3h，在分样筛中洗净，放入已知量的称量瓶中，烘至恒重。取出迅速放入干燥器中冷却，称重并记录。

式中:W3——试样的果胶质含量(%)；

G3——试样提取果胶质后的干重(g)。

3.4 半纤维素含量

将提取果胶物质后的试样，分别放入加有150ml，浓度为20g/L氢氧化钠溶液的三角烧瓶中，装好球型冷凝管，沸煮3.5 h取出，于分样筛中洗净，放入己知重量的称量瓶中，烘至恒重，取出迅速放于干燥器中冷却，称重并记录。

式中:W4——试样的半纤维素含量(%)；

G4——试样提取半纤维素后的干重(g)。

3.5 木质素含量

将已被提取过脂蜡质的试样约 lg左右剪碎(长度不超过1.5mm)放入已知重量的有塞三角瓶中，在烘箱中烘至恒重、称重。而后慢慢加入30mL，72%的硫酸溶液。在 8～15℃下放置 24h。然后，移至三角烧瓶中，用蒸馏水稀释至300mL，装好球型冷凝管沸煮lh，稍冷，用已知重量的玻璃砂芯滤器反复抽滤、洗涤，直至滤液中不含硫酸根离子时为止(用 10%氯化钡溶液检验)。取下玻璃砂芯滤器烘至恒重，取出迅速放于干燥器中冷却，称重并记录。

计算公式:

式中:W5——试样的木质素含量(%)；

G5′——试样的木质素与玻璃器的总干重(g)；

G6′——玻璃滤器干重(g)；

G0″——试样与有塞三角瓶总干重(g)；

G0′——有塞三角瓶干重(g)。

3.6 纤维素含量

式中: W6——试样的纤维素含量。

4 实验结果

按GB5888—89《苎麻化学成分定量分析方法》测出竹笋壳中各化学物质成分含量。见表2。

表2 竹笋壳中各物质化学成分含量 %

从表2可以看出竹笋壳中各化学成分含量，其中半纤维素成分占 23.12%，木质素占 19.15%，按百分比来说占了相当大的比例。由于生长环境的差异，不同产地的竹笋壳和竹笋壳的不同部位的试验结果都可能会有较大差异。本试验仅针对湖北产竹笋壳，整片(包括上部、中部和下部)分开进行，求得平均值。

为了更好地把握竹笋壳的性能，将竹笋壳与其他一些植物纤维的原料(如竹子、亚麻、苎麻、黄麻、大麻)的化学成分进行比较，如表3所示。更直观的比较如矩阵图(图1)所示。

表3 竹笋壳与几种植物纤维原料化学成分含量比较表 %

图1 竹笋壳与苎麻﹑亚麻﹑竹原纤维各化学成分的比较

从表3可以得出竹笋壳与竹子的各化学成分含量相近。竹笋壳的纤维素含量为41.66%，与竹子的纤维素含量相近，比其他三种原料要低一些。与其他三种原料相比，竹笋壳中的半纤维素和木质素含量普遍偏高。

5 结论

参照 GB5888—89《苎麻化学成分定量分析方法》成功地分析出了竹笋壳的化学成分：脂腊质含量为 1.33%，水溶物含量为 7.73%，果胶含量为0.82%，半纤维素含量为 28.12%，木质素含量为20.34%，纤维素含量为41.66%。

竹笋壳的化学成分类似于竹材料，主要由纤维素、半纤维素、和木质素组成。竹笋壳中除了纤维素、半纤维素、和木质素外，还有一定数量的抽提物，如蛋白质、淀粉、蜡、脂肪、和果胶等。虽然与苎麻﹑亚麻﹑竹原纤维各化学成分有所差别，但差别不大，因此可以推断必定能够采取相似于苎麻等的脱胶方法对竹笋壳进行脱胶，提取竹笋壳纤维，并可以应用在工业上对竹笋壳纤维的进行大力开发。但是，按百分比来说，竹笋壳中的半纤维素和木质素占了相当大的比例，因此在竹笋壳纤维的制取过程中对半纤维素和木质素的去除将是重点，这一点在竹笋壳纤维脱胶工艺中要引起重视。

我国竹类资源十分丰富，竹笋壳纤维的开发不仅可以缓解植物纤维原料与日俱增的供需矛盾，还有利于森林资源的综合保护。竹笋壳纤维的开发有着广阔的市场前景。

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Analysis of Chemical Constituents of Bamboo Shell

ZHOU Xiao-jie, LI Jian-qiang, CHEN Yan-xing
(College of Textile and Materials, Wuhan University of Science and Engineering, Wuhan 430073, China)

According to GB5888-86 “Quantitative Analysis Methods of Chemical Constituents of Ramie”, the quantitative analysis of chemical constituents of bamboo shell from Xianning County of Hubei Province indicates that the content of waxy fat is 1.33%, water soluble is 7.73%, pectin is 0.82%, hemicellulose is 28.12%, lignin is 20.34% and cellulose is 41.66%. Compared with ramie, flax and bamboo fiber, the content of cellulose in bamboo shell is on the low side while the content of hemicellulose and lignin in bamboo shell is on the high side.

bamboo shell; hemicellulose; lignin; cellulose

TS102.2

A

1009－5160(2010)01－0001－03

*通讯作者：李建强（1964-），男，教授，研究方向：纺织材料、产业用纺织品.

2009年湖北省教育厅产学研合作重点项目(CXY2009B018).