CN103335974A - 一种烟草中木质素含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种烟草中木质素含量的测定方法。本发明所述测定方法采用氢氧化钠/尿素溶液对烟草进行预处理，除去了烟草中的水溶性糖、蛋白质和其他游离杂质，然后采用低浓度的硫酸溶液处理，再在低温条件下采用氢氧化钠/尿素溶液溶解烟草中的纤维素和半纤维素，得到的不溶物即为酸不溶木质素，计算得到酸不溶木质素的含量，同时采用紫外吸收光谱法测定烟草酸溶木质素的含量，两者加和得到烟草木质素的含量。本发明的方法与现有技术比较，避免采用高浓度浓硫酸处理导致的木质素损失，使测试结果更准确，重复性好，且方法简便快捷。

Description

一种烟草中木质素含量的测定方法

技术领域

 本发明属于烟草成分分析领域，具体涉及一种烟草中木质素含量的测定方法。

背景技术

在烟草的诸多组分中，木质素是一种较为稳定的组分，在烟草烘烤的过程中不会发生很大变化。在卷烟吸燃的条件下，木质素会裂解产生儿茶酚和烷基儿茶酚，引起涩口，并且具有一定的促癌活性。有研究表明，烟草中的木质素含量越高，烟草具有的刺激性，木质杂气就会越重。因此测定烟草中木质素的含量对评价烟草内在品质具有一定的指导作用。 

目前，烟草中木质素含量的测定主要是通过Klason法测定烟草中酸不溶木质素的含量。烟草行业标准《烟草及烟草制品中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸洗木质素的测定-洗涤剂法》对Klason法做了一些修正，先用酸性洗涤剂去除烟草及烟草制品中的糖类、脂肪、蛋白质以及半纤维素等成分后，再用质量分数为72%的硫酸去处理烟草，最后测得烟草酸不溶木质素的含量。无论是Klason法还是烟草行业标准，在测定烟草中木质素含量的时候，都采用了72%硫酸去处理烟草，而这个处理过程，有一部分木质素也会被降解而溶于硫酸溶液中，结果造成测得的酸不溶木质素含量比实际结果偏小。此外，由于烟草中的木质素含量相对较低，因此，采用以上两种方法测定烟草中木质素的含量结果的相对误差会更大。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种烟草中木质素含量的测定方法。这种测定方法比现有的测定方法可以更准确地测定烟草中木质素的含量。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种烟草中木质素含量的测定方法，包括以下步骤：

S1.将待测烟草干燥，磨粉，过筛，得到烟草粉；

S2.将步骤S1.的烟草粉加入处理液中，在-8~12℃搅拌30~90min，离心分离，得到下层固体1，所述下层固体1即为预处理后的烟草粉；

所述处理液1为氢氧化钠和尿素的水溶液，所述处理液中氢氧化钠的质量分数至少为4%，尿素的质量分数至少为8%；

S3.将步骤S2.预处理后的烟草粉加入质量分数为5~25%的硫酸溶液中，在70~100℃搅拌反应30~120min，离心分离，得到上层清液1和下层固体2，保留上层清液1备用，将下层固体2水洗至中性，用丙酮洗涤后干燥，再加入处理液2，于-8~12℃搅拌30~90min，过滤，水洗至中性，将滤渣干燥至恒重，得到烟草酸不溶木质素，称量后计算得到烟草酸不溶木质素的含量；

所述处理液2为氢氧化钠和尿素的水溶液，所述处理液2中氢氧化钠的质量分数为4~8%，尿素的质量分数为8~12%；

S4.将步骤S3.中上层清液1稀释后测定在紫外325nm波长处的吸光度，并通过酸溶木质素标准曲线读取酸溶木质素的浓度，计算得到酸溶木质素的含量；

S5.将S4.所得酸溶木质素的含量和S3.所得酸不溶木质素的含量加和，得到烟草中木质素含量。

现有技术中，木质素的检测方法主要有两类，一类是除去木质素以外的成分，将木质素作为不可溶的成分分离出来；另一类则是将木质素作为可溶成分，而纤维素等其他成分不溶解进行分离。烟草行业是采用第一类方法进行检测的。由于木质素不是单一分子量的物质，在除去木质素以外的成分的过程中，木质素有可能受到方法的影响发生流失或降解。本发明公开的测定方法也属于第一类测定方法。发明人发现，浓硫酸处理烟草粉末时木质素会有较大量的溶解，而这些酸溶木质素的含量在最终检测时又被忽略了，因此现有的检测方法存在较大误差。

降低酸浓度有可能克服上述问题，但由于酸浓度的下降难以确保能够除掉木质素以外的成分，因此发明人通过大量研究，总结出上述技术方案。

S2.中，采用氢氧化钠/尿素组成的处理液处理，除去了烟草中的水溶性糖、蛋白质和其他游离杂质，避免这些杂质对酸处理带来负面影响。发明人发现，每1g烟草粉经S2.中所述氢氧化钠/尿素处理液处理后，余下固体的含量约在0.5~0.6g左右，可以较显著地去除杂质组分。 

S3.中，在酸处理的过程采用较低浓度的硫酸来实现打断木质素与纤维素和半纤维素之间的化学键，同时降低了纤维素的聚合度和结晶度。纤维素和半纤维素素在不溶解于弱酸中，因此S4.中，通过氢氧化钠/尿素组成的处理液来溶解纤维素和半纤维素。

作为一种优选方案，S1.中，所述过筛为过60目~100目的筛。

作为一种优选方案，S2.中，所述烟草粉与处理液1的添加量之比为1~3g：25~100mL。

作为一种优选方案，S2.中，所述处理液1为氢氧化钠和尿素的水溶液，所述处理液1中氢氧化钠的质量分数为4~8%，尿素的质量分数为8~12%。

作为一种优选方案，S3.中，所述下层固体2与处理液2的添加量比例为1~3g：25~100mL。

作为一种优选方案，S3.中，所述用丙酮洗涤后干燥是于50℃干燥15~30min。

作为一种优选方案，S3.中，预处理后的烟草粉与硫酸溶液的添加量之比为1~4g：40~80mL。

作为一种优选方案，S3.中，所述干燥至恒重为在100℃下干燥至恒重。

作为一种优选方案，S4.中，酸溶木质素标准曲线通过如下方法制备：

取超滤提纯的麦草碱木质素1.0851g，加入40mL质量分数为10%的硫酸溶液，在100℃下搅拌30min；离心分离，得到上层清液2和下层固体3；将下层固体3洗涤至中性，烘干，称量，所得固体为酸不溶木质素；称量所得酸不溶木质素质量，并由此推算上层清液2中酸溶木质素的浓度；将上层清液2分别稀释至5个浓度梯度并测定这5个浓度下，酸溶木质素在紫外325nm波长处的吸光度，以吸光度对酸溶木质素的浓度作图，即得酸溶木质素标准曲线。

采用325nm波长处测定酸溶木质素的含量现有技术中有报道过，本申请中选择该波长的原因是，在280nm处，可能存在少量的糠醛吸收峰，导致测定的酸溶木质素含量偏大，325nm波长处则可以避免这一影响。

取具体的制备标准曲线，优选按如下方法进行：超滤提纯的麦草碱木质素1.0851g，加入40mL质量分数为10%的硫酸溶液，在100℃下搅拌30min；离心分离，得到上层清液和下层固体；将下层固体洗涤至中性，烘干，称量，所得固体为酸不溶木质素；称得酸不溶木质素质量为0.9660g，由此推算上层清液2中酸溶木质素的浓度为2.9775g/L；将上层清液分别稀释至5个浓度梯度：59.55mg/L，119.10mg/L，179.65mg/L，238.2mg/L和297.75mg/L。测定这5个浓度下，酸溶木质素在紫外325nm波长处的吸光度，以吸光度对酸溶木质素的浓度作图，即得酸溶木质素标准曲线，该酸溶木质素标准曲线为Y=0.0027x-0.0001；R²=0.9999。

酸溶木质素含量的计算公式如下：

 

　　　式中，A——上层清液1在紫外325nm处的吸光度；

　　　      B——上层清液1的稀释倍数；

　　　      C——上层清液1的体积，L

　　　      M——烟草样品的质量，mg。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

已有技术测定烟草木质素含量时，酸处理的主要作用是使纤维素水解为葡萄糖，故需要采用较高浓度的硫酸溶液，但高浓度的硫酸的使用会令木质素发生降解，导致测试结果偏离实际值；而本发明在测定烟草木质素含量的过程中，样品首先经过氢氧化钠/尿素组成的处理液处理，除去了烟草中的水溶性糖、蛋白质和其他游离杂质，避免这些杂质对酸处理带来负面影响，在酸处理的过程采用较低浓度的硫酸来实现打断木质素与纤维素和半纤维素之间的化学键，同时降低了纤维素的聚合度和结晶度，使最终可以采用氢氧化钠/尿素处理液来溶解残留的纤维素和半纤维素，由于酸解过程中采用的硫酸浓度较低，可以减少木质素在硫酸中的溶解；同时，本发明还通过紫外分光光度计测定了溶解于硫酸溶液中的酸溶木质素，克服了现有技术中忽视酸溶木质素部分的含量，因此本测定方法检测的木质素含量更接近实际值；

高浓度的硫酸，具有一定的腐蚀力，发生操作意外时的危险性较大，降低硫酸的浓度，也可以减少实验过程中的风险；另外，现有技术中还提到酸的浓度过低，会让酸处理过程变得过于缓慢且不完全，但本发明所提供的技术方案，在酸浓度较低的情况下，也不需要过长时间进行酸处理，因此本发明的测定方法更方便安全快捷。

附图说明

图1为实施例1的S2.处理得到上层清液和S3.的上层清液的紫外光谱图；其中，1为S2.处理得到上层清液的紫外吸收光谱；2为S3.的上层清液的紫外吸收光谱；

图2为实施例中所用的酸溶木质素标准曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。

实施例1~3中，所述酸溶木质素标准曲线的制备方法如下：

取超滤提纯的麦草碱木质素1.0851g，加入40mL质量分数为10%的硫酸溶液，在100℃下搅拌30min；离心分离，得到上层清液和下层固体；将下层固体洗涤至中性，烘干，称量，所得固体为酸不溶木质素；称得酸不溶木质素质量为0.9660g，由此推算上层清液2中酸溶木质素的浓度为2.9775g/L；将上层清液分别稀释至5个浓度梯度：59.55mg/L，119.10mg/L，179.65mg/L，238.2mg/L和297.75mg/L。测定这5个浓度下，酸溶木质素在紫外325nm波长处的吸光度，以吸光度对酸溶木质素的浓度作图，即得酸溶木质素标准曲线，如图2所示。

该酸溶木质素标准曲线为Y=0.0027x-0.0001；R²=0.9999。

 

实施例1

S1.取四川泸州某等级烟梗，磨粉，过60目筛，得烟梗粉；

S2.取烟梗粉2g，加入50mL处理液1，所述处理液1中氢氧化钠的质量分数是8%，尿素的质量分数是10%，其余为水；在-10℃下搅拌30min，然后离心分离，用纯水洗涤至上层清液为中性，得到下层固体1即为预处理后的烟梗粉，重量为1g。

S3.将预处理后的烟梗粉加入80mL，质量分数为5%的硫酸溶液，在100℃下搅拌反应30min，离心分离，得到上层清液1和下层固体2，下层固体2的重量为0.4g，保留上层清液1，用来测定滤液中酸溶木质素的含量。用纯水洗涤0.4g下层固体2至中性，再用丙酮洗涤3次后置于50℃的烘箱干燥20min，再加入40mL处理液2，所述处理液2中氢氧化钠的质量分数是8%，尿素的质量分数是12%，其余为水；在-10℃下搅拌30min，然后过滤，用纯水洗涤至滤液呈中性，在100℃下将滤渣烘干至恒重，称量，即得酸不溶木质素0.045g，计算得到酸不溶木质素含量为2.25%。

S4.从步骤S3.得到的上层清液1中取1mL稀释10倍，测定其在325nm处的吸光度为0.138，通过酸溶木质素标准曲线读取酸溶木质素的浓度为51.11mg/L，计算得到酸溶木质素含量为2.05%。

酸溶木质素计算公式如下：

　　　式中，A——上层清液1在紫外325nm处的吸光度；

　　　      B——上层清液1的稀释倍数；

　　　      C——上层清液1的体积，L

　　　      M——烟草样品的质量，mg。

S5.所述四川泸州某等级烟梗中木质素含量为4.30%。重复以上操作，平行测定三次，测定结果的相对标准偏差为2.80%。

对S2.中所得上层清液与S3.中所得上层清液1的紫外吸收测试，结果如图1所示，本领域技术人员都知道，木质素的紫外吸收光谱图中，一般在280nm和210nm左右会有较明显的吸收峰。从图1中可以看出，S2.中所得上层清液，在280nm处并没有吸收峰，由此可以说明采用处理液1预处理烟草粉的过程中，木质素不会溶解于氢氧化钠/尿素的处理液中。S3.中所得上层清液1的紫光吸收光谱图则说明了即使采用酸性较弱的硫酸酸处理，仍有木质素降解溶于酸溶液中，这也说明了检测酸溶木质素含量的必要性。

 

实施例2

S1.取湖南某等级烟梗，磨粉，过60目筛，得烟梗粉；

S2.取烟梗粉3g，加入50mL处理液1，所述处理液1中氢氧化钠的质量分数是6%，尿素的质量分数是8%，其余为水；在-8℃下搅拌30min，然后离心分离，得到下层固体1即为预处理后的烟梗粉，重量为1.6g。

S3.将预处理后的烟梗粉加入80mL，质量分数为20%的硫酸溶液，在100℃下搅拌反应30min，离心分离，得到上层清液1和下层固体2，下层固体2的重量为0.8g；保留上层清液1，用来测定滤液中酸溶木质素的含量。用纯水洗涤0.8g下层固体2至中性，再用丙酮洗涤3次后置于50℃的烘箱干燥20min，再加入80mL处理液2，所述处理液2中氢氧化钠的质量分数是4%，尿素的质量分数是8%，其余为水；在-8℃下搅拌90min，然后过滤，用纯水洗涤至滤液呈中性，在100℃下将滤渣烘干至恒重，称量，即得酸不溶木质素0.0633g，计算得到酸不溶木质素含量为2.11%。

S4.从步骤S3.得到的上层清液1中取1mL稀释10倍，测定其在325nm处的吸光度为0.134，通过酸溶木质素标准曲线读取酸溶木质素的浓度为49.50mg/L，计算得到酸溶木质素含量为1.32%。

酸溶木质素计算公式如下：

　　　式中，A——上层清液1在紫外325nm处的吸光度；

　　　      B——上层清液1的稀释倍数；

　　　      C——上层清液1的体积，L

　　　      M——烟草样品的质量，mg。

S5.所述湖南某等级烟梗中木质素含量为3.43%。重复以上操作，平行测定三次，测定结果的相对标准偏差为4.24%。

 

实施例3

S1.取贵州某等级烟梗，磨粉，过60目筛，得烟梗粉；

S2.取烟梗粉2.5g，加入50mL处理液1，所述处理液1中氢氧化钠的质量分数是8%，尿素的质量分数是12%，其余为水；在-12℃下搅拌30min，然后离心分离，得到下层固体1即为预处理后的烟梗粉，重量为1.2g。

S3.将预处理后的烟梗粉加入80mL，质量分数为25%的硫酸溶液，在100℃下搅拌反应30min，离心分离，得到上层清液1和下层固体2，下层固体2的重量为0.5g；保留上层清液1，用来测定滤液中酸溶木质素的含量。用纯水洗涤0.5g下层固体2至中性，再用丙酮洗涤3次后置于50℃的烘箱干燥20min，再加入50mL所述处理液2中氢氧化钠的质量分数是6%，尿素的质量分数是10%，其余为水；在-12℃下搅拌60min，然后过滤，用纯水洗涤至滤液呈中性，在100℃下将滤渣烘干至恒重，称量，即得酸不溶木质素0.0697g，计算得到酸不溶木质素含量为2.79%。

S4.从步骤S3.得到的上层清液1中取1mL稀释10倍，测定其在325nm处的吸光度为0.139，通过酸溶木质素标准曲线读取酸溶木质素的浓度为51.48mg/L，计算得到酸溶木质素含量为1.65%。

酸溶木质素计算公式如下：

　　　式中，A——上层清液1在紫外325nm处的吸光度；

　　　      B——上层清液1的稀释倍数；

　　　      C——上层清液1的体积，L

　　　      M——烟草样品的质量，mg。

S5.所述贵州某等级烟梗中木质素含量为4.44%。重复以上操作，平行测定三次，测定结果的相对标准偏差为4.50%。

Claims (8)

1.一种烟草中木质素含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将待测烟草干燥，磨粉，过筛，得到烟草粉；

S2.将步骤S1.的烟草粉加入处理液1中，在-8~12℃搅拌30~90min，离心分离，得到下层固体1，所述下层固体1即为预处理后的烟草粉；

所述处理液1为氢氧化钠和尿素的水溶液，所述处理液1中氢氧化钠的质量分数至少为4%，尿素的质量分数至少为8%；

S3.将步骤S2.预处理后的烟草粉加入质量分数为5~25%的硫酸溶液中，在70~100℃搅拌反应30~120min，离心分离，得到上层清液1和下层固体2，保留上层清液1备用，将下层固体2水洗至中性，用丙酮洗涤后干燥，再加入处理液2，于-8~12℃搅拌30~90min，过滤，水洗至中性，将滤渣干燥至恒重，得到烟草酸不溶木质素，称量后计算得到烟草酸不溶木质素的含量；

所述处理液2为氢氧化钠和尿素的水溶液，所述处理液2中氢氧化钠的质量分数为4~8%，尿素的质量分数为8~12%；

S4.将步骤S3.中上层清液1稀释后测定在紫外325nm波长处的吸光度，并通过酸溶木质素标准曲线读取酸溶木质素的浓度，计算得到酸溶木质素的含量；

S5.将S4.所得酸溶木质素的含量和S3.所得酸不溶木质素的含量加和，得到烟草中木质素含量。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，S1.中，所述过筛为过60目~100目的筛。

3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，S2.中，所述烟草粉与处理液1的添加量之比为1~3g：25~100mL。

4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，S3.中，所述下层固体2与处理液2的添加量比例为1~3g：25~100mL。

5.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，S3.中，所述用丙酮洗涤后干燥是于50~70℃干燥15~30min。

6.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，S3.中，预处理后的烟草粉与硫酸溶液的添加量之比为1~4g：40~80mL。

7.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，S3.中，所述干燥至恒重为在100℃下干燥至恒重。

8.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，S4.中，酸溶木质素标准曲线通过如下方法制备：

取超滤提纯的麦草碱木质素1.0851g，加入40mL质量分数为10%的硫酸溶液，在100℃下搅拌30min；离心分离，得到上层清液2和下层固体3；将下层固体3洗涤至中性，烘干，称量，所得固体为酸不溶木质素；称量所得酸不溶木质素质量，并由此推算上层清液2中酸溶木质素的浓度；将上层清液2分别稀释至5个浓度梯度并测定这5个浓度下，酸溶木质素在紫外325nm波长处的吸光度，以吸光度对酸溶木质素的浓度作图，即得酸溶木质素标准曲线。

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