核桃青皮中木质素、纤维素、半纤维素测定初报

赵玉雪 朱佳敏 杨 霞 娄 丽

(贵州省核桃研究所，贵州 贵阳 550005)

核桃青皮又称青龙衣，为核桃外部的一层厚厚绿色果皮，含有多种次生代谢物质，可影响生态平衡[1]，在核桃加工场所，会产生4～5倍干核桃的核桃青皮，数量较大[2]。核桃青皮中含有多种毒性物质成分，堆置在野外的核桃青皮经雨水浸泡后，浸出液流入渠道、河(湖)泊中，会对水体造成严重污染。若要对核桃青皮整体处理，从根本上解决污染问题，就要对其加以无害化处理，采用高温堆肥法生产有机肥，实现废弃的核桃青皮肥料化利用，这不仅可以减少对生态环境的污染，还可增加果农的经济收入。将核桃青皮充分的开发、有效合理的利用可使经济效益、社会效益、环境效益三者达到最大程度统一。

在合理利用青皮将化合物转化利用为有机肥成分之前，必须了解青皮本身的理化特性，测定核桃青皮中木质素、纤维素和半纤维素含量。目前，对核桃青皮的测定只有多糖、酚类物质等化学成分的研究[3-4]，对木质素、纤维素和半纤维素含量还未测定过。纤维素的测定方法主要有重铬酸钾-碘量法[5]、酸性洗涤法与酸碱醇醚处理法和差重法(VanSoest方法)[6]等。半纤维素的测定方法主要有碱液提取法[7]、差重法、浓碱溶解硼酸络合分级抽提法、2mol/L盐酸水解法[8]和洗涤剂法等。测定木质素的方法主要有Klason法[9]、红外光谱定量分析法[10]、同位素标记法、差重法、浊度法、综合运用法[11]等。本文主要采用浓硫酸法测定核桃青果皮的木质素，72%浓硫酸水解法测定了纤维素和2mol/L盐酸水解法测定了半纤维素，以期为核桃青皮进行有机肥利用提供一些基础资料。

1 材料、试剂与仪器

1.1 主要材料和试剂

核桃青皮采自正安县瑞溪镇云心品种，烘干磨粉备用；

主要试剂：醋酸、乙醇、乙醚、硫酸、氯化钡、重铬酸钾、硫代硫酸钠、硝酸、硝酸钙、盐酸、酚酞、氢氧化钠、碘化钾、淀粉等。

1.2 仪器与设备

低速台式离心机(无锡市瑞江分析仪器有限公司)；水浴锅(常州翔天实验仪器长)；紫外可见分光光度计(上海仪电分析仪器有限公司)；FA2004N电子天平(上海精密科学仪器有限公司)；移液器；烧杯；试管；容量瓶；玻璃棒等。

2 实验方法

2.1 木质素测定

称取0.05～0.10g核桃青皮粉装入离心管中，加入质量分数为1%的醋酸10mL，摇匀后离心。将沉淀用质量分数为1%醋酸5mL洗涤1次,然后加3～4mL70%乙醇和30%乙醚混合液(体积比1：1),浸泡3min，弃去上清液，共浸洗3次，将沉淀物在沸水浴中将水分蒸干，然后向干燥后的沉淀物中加入72%的硫酸3mL，用玻璃棒搅匀，室温下静置16h，使木质素全部溶解，然后向试管中加入10mL蒸馏水，用玻璃棒搅匀，置沸水浴中5min，冷却，加 5mL的蒸馏水和0.5mL质量分数10%的氯化钡溶液，摇匀，离心。沉淀后用蒸馏水冲洗2次，再向洗过的木质素沉淀中加入10mL质量分数10%的硫酸和10mL0.025mol/L重铬酸钾溶液，将试管放于沸水浴中15min，搅拌。冷却后，将试管中所有的物质转入烧杯中作滴定用，用15～20mL蒸馏水洗涤残余部分。然后向烧杯中加入5mL20%的K溶液和1mL质量分数1%的淀粉溶液，用硫代硫酸钠滴定测量木质素。同时以0.2mol/L硫代硫酸钠滴定10mL质量分数10%的硫酸和10mL0.025mol/L重铬酸钾溶液作为试剂空白实验。实验数据见表2。

木质素含量计算公式: X=k(a-b)/(n*48)

式中: k-硫代硫酸钠的浓度，mol/L；

a-空白滴定所消耗硫代硫酸钠的体积，mL；

b-溶液所消耗硫代硫酸钠的体积，mL；

n-核桃青皮粉的质量，g；

48为1molC6H10O5相当于硫代硫酸钠 (一定浓度 )的滴定度。

2.2 纤维素测定

称取0.05～0.10g青皮粉于试管中，加入5mL醋酸和硝酸混合液，盖上球形玻盖， 置沸水浴中加热25min，并不断搅拌，取出、冷却后离心，弃去上清液，沉淀物用水冲洗3次，向沉淀中加入10mL质量分数为10%的硫酸10mL0.01mol/L的重铬酸钾溶液，摇匀，在沸水浴中加热10min，取出后倒入三角瓶中，用适量的蒸馏水洗涤3次，一并倒入三角瓶中，溶液冷却后加入5mL20%的KI溶液和1mL质量分数为0.5%的淀粉溶液，用0.2mol/L硫代硫酸钠滴定测量纤维素。同时以滴定10mL质量分数为10%的硫酸10mL0.01mol/L的重铬酸钾溶液作为试剂空白实验。

纤维素含量计算公式：X=k(a-b)/(n*24)

式中: k-硫代硫酸钠的浓度，mol/L；

a-空白滴定所消耗硫代硫酸钠的体积，mL；

b-溶液所消耗硫代硫酸钠的体积，mL；

n-核桃青皮粉的质量，g；

24为1molC6H10O5相当于硫代硫酸钠(一定浓度)的滴定度。

2.3 半纤维素测定

取0.1～0.2g青皮粉于烧杯中，加入10mL质量分数80%硝酸钙溶液，置电炉上加热，小火煮沸5 min，冷却后离心；将沉淀用热水冲洗3次，然后向沉淀中加10 mL浓度为2mol/L的盐酸，盖上玻盖，混匀，置沸水浴中，不时搅拌下沸腾45min；冷却后离心，将上清液移入100mL容量瓶中，将沉淀冲洗3次，洗涤液并入容量瓶中；向容量瓶中加1滴酚酞，用NaOH中和至显玫瑰色，稀释至刻度，随后将其过滤至烧杯中，弃去最初滤出的几滴滤液。用DNS法测定溶液中的还原糖，即取2 ml滤液于试管中并加入1.5mlDNS试剂，于沸水浴中5min，冷却，在540 nm波长下测定吸光度，并对照标准曲线进行分析。

标准曲线的制作：取8支洗净烘干的20 ml具塞刻度试管，分别加入葡萄糖标准溶液(1.0mg/mL)0.0ml、0.2ml、0.4ml、0.6ml、0.8ml、1.0ml、1.2ml、1.4ml补充蒸馏水至2ml，再各加入1.5mlDNS后摇匀沸水浴5min,冷却后定容至15ml，用分光光计测定540nm时候的波长。

3 结果与分析

核桃青皮中的木质素测定结果如表1，计算所得木质素含量为33.82%；纤维素测定结果如表2，计算所得纤维素含量为22.42%；与核桃壳中木质素含量38.05%，纤维素含量30.88%相比[12]，有点差距但相差不大，相差原因可能与地域差异性、品种差异性、鲜干程度有关，也会和青皮与壳的差异有关。测得葡萄糖标准曲线为图1，核桃青皮中还原糖含量为23.8%，在所制得的葡萄糖标准曲线范围内，因此用还原糖含量乘上系数0.9，即可得出核桃青皮得半纤维素含量，为21.42%。

表1 木质素含量测定结果

表2 纤维素含量测定结果

图1 葡萄糖标准曲线

4 讨论

核桃青皮目前有应用在天然染物[13]、轧钢[14]、抗瘤活性[15]中，同时抑菌作用也多应用于多种作物的病菌防治中[16]。此外，以物理挤压后的核桃青皮渣为原料，配以不同比例制备原料，通过发酵处理，还可制备核桃青皮生物有机肥[17]。而木质素、纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要组成部分，木质素的吸附缓释性质能够较好地保持化学肥料的有效性并能使其缓慢释放，是一种良好的有机复合肥控释材料。确定核桃青皮中纤维素、木质素和半纤维素的含量能为核桃青皮可再生资源的充分利用打下理论基础，为核桃青皮制备有机肥料提供可行性研究基础。随着对核桃青皮的深入研究，将核桃青皮充分的开发、有效合理的利用，不仅可避免污染环境，还能提高其利用率能有效提高社会效益和经济效益。