CN111122726A - 食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备包括一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置，一高效液相阴离子色谱仪和一木质素反应装置。所述食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置使一食用菌栽培基质样品于10mL 15.4％(w/w)硫酸溶液中100℃水解并形成一第二上清液和一第二残渣。所述高效液相阴离子色谱仪测试所述第二上清液单糖含量并计算纤维素和半纤维素。所述木质素反应装置对所述第二残渣测试并计算酸不溶木质素。
Description
技术领域
本发明涉及一种栽培基质的生物技术领域，尤其涉及一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备及其方法。
背景技术
地球上拥有丰富的木质纤维素可再生资源。全世界每年生成植物体干物质的量高达1.55×1011吨，其中纤维素、半纤维素的总量约为8.5×1010吨。利用真菌对木质纤维素的降解和转化是解决能源短缺危机的有效途径。食用菌对木质纤维素有强大的降解能力，同时解决当今面临的粮食短缺、能源危机和环境污染等问题。近年来，从木质纤维素酶活性、基因组学方面，比较不同菌株、不同原材料、不同栽培方式对木质纤维素降解效率的影响的研究过程中，对木质纤维素各组分的定量测定非常重要。
木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。纤维素是D-葡萄糖以β-1，4糖苷键组成的大分子多糖。进一步地说，纤维素(cellulose)是一类有机化合物，其化学通式为(C6H10O5)n，是由几百至几千个β(1→4)连接的D-葡萄糖单元的线性链(糖苷键)组成的多醣。半纤维素是由几种不同类型的单糖包括木糖、阿拉伯糖和半乳糖等构成的聚合物。木质素是由苯丙烷通过不同类型的链接合在一起形成的芳香族聚合物。植物种类不同，这些聚合物的组成和比例也不同。传统的测定木质纤维素各组分的方法主要有重量法和酸水解化学定糖法，但这些方法都有测定周期长、步骤繁琐、测定结果准确度低的缺点。美国国家可再生能源实验室(national renewable energy laboratory，NREL)采用72％浓硫酸和4％稀硫酸分步水解样品，然后采用高效液相色谱(high performance liquidchromatography，HPLC)法测定滤液中的单糖含量。该法因误差小、结果稳定可靠被广泛应用于植物木质纤维素的预处理及能源化过程的检测。
但是，在用NREL建立的方法测定双孢蘑菇(Agaricus bisporus)栽培基质木质纤维素过程中发现，该法水解反应需要置于压力容器中进行，在高温高压水解过程中硫酸存在溢出隐患，并且水解反应体系较大，不利于大批量样品测定。值得一是的，张素平的木质纤维素生物质稀酸水解研究中提出，在一定范围内，酸浓度、温度的提高及反应时间的延长均可以提高水解速率。因此，本发明针对上述各论点提出针对食用菌栽培基质木质纤维素组分测定的改进设备和方法，以有效地改进木质纤维素组分测定方式。
发明内容
本发明的一个优势在于其提供一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备及其方法，其中有效地减少硫酸溢出风险并增加硫酸水解反应的速率。特别地，本发明利用较低的温度避免硫酸溢出，并利用较高硫酸的浓度提高水解速率。
本发明的一个优势在于其提供一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备及其方法，其中在稀硫酸水解样品过程中，用水浴锅替代高压容器减少硫酸溢出风险，并提高硫酸的浓度加快硫酸水解反应的速率。
本发明的一个优势在于其提供一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备及其方法，其中本发明用100℃的稀硫酸取代NREL中121℃的，以减少硫酸溢出风险。并且，因为温度降低会导致水解速率降低，所以通过提高硫酸的浓度改善此问题点。换言之，本发明将NREL法中0.3g样品于87ml 4％(w/w) 硫酸中121℃水解的反应体系改善为0.1g样品于10ml 15.4％(w/w)硫酸中 100℃水解，以有效地避免硫酸溢出并增加硫酸水解反应速率。
本发明的一个优势在于其提供一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备及其方法，其中通过一离心管中快速固液分离，提高测定效率。特别地，因为硫酸浓度的提高，整个水解反应的体系缩小，所以可以置于一离心管中快速固液分离，提高测定效率。
本发明的一个优势在于其提供一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备及其方法，其中针对固定硫酸浓度和反应温度的条件下提出不同食用菌栽培基质的最适水解时间。
本发明的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。
依本发明，能够实现前述目的和其他目的和优势的本发明的一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备，包括:
一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置，其使一食用菌栽培基质样品于10mL 15.4％(w/w)硫酸溶液中100℃水解并形成一第二上清液和一第二残渣；
一液相阴离子色谱仪，其测试所述第二上清液单糖含量并计算纤维素和半纤维素；以及
一木质素反应装置，其对所述第二残渣测试并计算酸不溶木质素。
进一步，其中0.1g的所述食用菌栽培基质样品与10ml的蒸馏水形成一第一食用菌栽培基质混合液，并在所述食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置的一电热恒温水浴锅中以100℃保温2小时后冷却至25℃并以一台式离心机以3000rpm离心取得一第一残渣，所述第一残渣与所述硫酸溶液混合形成一第二食用菌栽培基质混合液。
进一步，所述第二食用菌栽培基质混合液放置于所述电热恒温水浴锅中以 100℃保温2小时后冷却至25℃并以所述台式离心机以3000rpm离心取得所述第二上清液和所述第二残渣。
进一步，所述木质素反应装置包括一砂芯漏斗，一箱式电阻炉，一循环水式多用真空泵，以及一烘箱，其中所述第二残渣经所述砂芯漏斗过滤和所述循环水式多用真空泵水洗，将留有残渣的所述砂芯漏斗置于所述烘箱中以100℃中3 小时并在冷却后称量砂芯漏斗的重量M1，以及将砂芯漏斗置于所述箱式电阻炉中以550℃高温灼烧3小时并在冷却后称量砂芯漏斗的重量M2。
进一步，所述食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置还包括一作动夹爪装置，其抓夹并放置一离心管于各所述装置之间，其中所述离心管适用于容纳所述第一食用菌栽培基质混合液和所述第二食用菌栽培基质混合液。
本发明还提供以上所述的一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，包括下述步骤：
(A)混合一食用菌栽培基质样品和一蒸馏水形成一第一食用菌栽培基质混合液，并置于100℃的一电热恒温水浴锅；
(B)通过一台式离心机将所述第一食用菌栽培基质混合液形成一第一上清液和一第一残渣；
(C)混合所述第一残渣与一硫酸溶液形成一第二食用菌栽培基质混合液，并置于100℃的一电热恒温水浴锅；
(D)通过所述台式离心机将所述第二食用菌栽培基质混合液形成一第二上清液和一第二残渣；以及
(E)测定所述第二次上清液的纤维素、半纤维素和将所述第二次残渣进行酸不溶木质素反应测试。
进一步，根据步骤(A)，所述食用菌栽培基质样品为0.1g，所述蒸馏水为10ml，其中所述第一食用菌栽培基质混合液置于所述电热恒温水浴锅中以100℃保温 2小时。
进一步，根据步骤(B)，所述第一食用菌栽培基质混合液冷却至25℃时，所述台式离心机以3000rpm进行离心10分钟。
进一步，根据步骤(C)进一步包括：
(C1)将所述第一残渣水洗3或4次后，以100℃干燥5小时；
(C2)加入1ml 72％硫酸溶液于干燥的所述第一残渣，并于30℃所述电热恒温水浴锅中放置1小时；以及
(C3)入9mL蒸馏水将硫酸溶液稀释至1.2mol/L 15.4％(w/w)，形成所述第二食用菌栽培基质混合液；以及
(C4)所述第二食用菌栽培基质混合液放置于所述电热恒温水浴锅中以 100℃保温2小时，使所述食用菌栽培基质样品中的纤维素和半纤维素在硫酸溶液的催化作用下水解为阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖。
进一步，根据步骤(E)，利用所述高效液相阴离子色谱仪测定所述第二次上清液的单糖含量，并计算纤维素、半纤维素含量，其中计算公式：
纤维素含量＝葡萄糖x 0.9x 100％。
半纤维素＝(阿拉伯糖+木糖)x0.88x100％+(半乳糖+甘露糖)x0.9x100％。进一步，根据步骤(E)，以一砂芯漏斗抽滤所述第二残渣并水洗至中性后，以100℃干燥3小时，称量留有残渣的所述砂芯漏斗的重量M1，并将所述砂芯漏斗以高温550℃灼烧3小时，在称量留有残渣的所述砂芯漏斗的重量M2。
进一步，计算酸不溶木质素含量，其公式：
本发明还提供以上所述的一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，包括下述步骤：
(a)称取一食用菌栽培基质样品于一离心管；
(b)加入蒸馏水形成一第一食用菌栽培基质混合液于所述离心管，并置于一电热恒温水浴锅；
(c)通过一台式离心机对所述第一食用菌栽培基质混合液进行离心处理，以获得一第一残渣；
(d)将所述第一残渣水洗并干燥；
(e)将干燥的所述第一残渣与一硫酸溶液混合并静置；
(f)稀释步骤(e)之溶液形成一第二食用菌栽培基质混合液，并置于一电热恒温水浴锅；
(g)通过所述台式离心机对所述第二食用菌栽培基质混合液进行离心处理，以获得一第二次上清液和一第二残渣；以及
(h)测定所述第二次上清液的纤维素、半纤维素和对所述第二次残渣进行酸不溶木质素反应测试.
进一步，根据步骤(b)，通过一漩涡混合器300摇晃0.1g的所述食用菌栽培基质样品与10ml的所述蒸馏水，使均匀混合形成所述第一食用菌栽培基质混合液。
进一步，根据步骤(e)，干燥的所述第一残渣与1ml 72％硫酸溶液通过一漩涡混合器300水平震荡摇匀后，于30℃所述电热恒温水浴锅101中放置1小时。
进一步，根据步骤(f)，加入9mL蒸馏水将硫酸溶液稀释至1.2mol/L 15.4％ (w/w),所述第二食用菌栽培基质混合液放置于100℃所述电热恒温水浴锅中 2小时,使所述食用菌栽培基质样品中的纤维素和半纤维素在硫酸溶液的催化作用下水解为阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的食用菌栽培基质木质纤维素组分测定设备的逻辑示意图。
图2是根据本发明的一个优选实施例的食用菌栽培基质木质纤维素组分测定设备的电热恒温水浴锅的立体示意图。
图3是根据本发明的一个优选实施例的食用菌栽培基质木质纤维素组分测定设备的台式离心机的立体示意图。
图4是根据本发明的一个优选实施例的食用菌栽培基质木质纤维素组分测定设备的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置的立体示意图。说明离心管通过作动夹爪装置移动。
图5是根据本发明的一个优选实施例的食用菌栽培基质木质纤维素组分测定设备的箱式电阻炉的立体示意图。
图6是根据本发明的一个优选实施例的食用菌栽培基质木质纤维素组分测定设备的烘箱的立体示意图。
图7是根据本发明的一个优选实施例的食用菌栽培基质木质纤维素组分测定设备的高效液相阴离子色谱仪的立体示意图。
图8是根据本发明的一个优选实施例的食用菌栽培基质木质纤维素组分测定设备的立体示意图。说明离心管通过作动夹爪装置移动。
图9和图10是根据本发明的一个优选实施例的食用菌栽培基质木质纤维素组分测定方法的流程示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1至图10所示，是根据本发明的一个较佳实施例的一种食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备及其方法，以适用于大批量测定样品。所述食用菌栽培基质木质纤维素组分测定设备1包括一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置100，一电子天平200，一漩涡混合器300，一电热鼓风干燥箱400，一木质素反应装置500，以及一高效液相阴离子色谱仪600。
所述食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置100包括一电热恒温水浴锅101以及一台式离心机102，其中所述台式离心机102包括至少一离心管1021，以用于容纳一食用菌栽培基质样品和一蒸馏水，并形成一第一食用菌栽培基质混合液，其中所述食用菌栽培基质样品为0.1g，所述蒸馏水为10ml，然后将容纳有所述第一食用菌栽培基质混合液的所述离心管1021先放置于100℃的所述电热恒温水浴锅101后，再利用所述台式离心机102形成一第一上清液和一第一残渣，然后所述第一残渣与一硫酸溶液混合形成第二食用菌栽培基质混合液，其中硫酸溶液的浓度为10ml 15.4％(w/w)。然后将所述第二食用菌栽培基质混合液放置于100℃的所述电热恒温水浴锅101后，再利用所述台式离心机 102形成一第二上清液和一第二残渣。通过所述高效液相阴离子色谱仪600检测并计算纤维素、半纤维素。通过所述木质素反应装置500检测并计算酸不溶木质素。
值得一提的，如图4所示，所述食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置100,其中还包括一作动夹爪装置103，其抓夹所述离心管1021于所述电热恒温水浴锅101和所述台式离心机102之间。所述作动夹爪装置103具有六轴移动模块，可依需求进行XYZ轴方向移动和转动，以将所述离心管1021传送到各设备。
进一步地说，通过所述电子天平200称取所述食用菌栽培基质样品，其重量为0.1g，其准确记录质量m(精确到0.0001g)。通过所述漩涡混合器300混合所述第一食用菌栽培基质混合液和所述第二食用菌栽培基质混合液。所述第一残渣通过所述电热鼓风干燥箱400进行干燥。特别地是，通过所述高效液相阴离子色谱仪600测定纤维素、半纤维素；而通过所述木质素反应装置500对所述第二次残渣将进一步地进行加工，以取得酸不溶木质素。所述木质素反应装置500包括一砂芯漏斗501，一箱式电阻炉502，一循环水式多用真空泵503，一烘箱504。当中通过所述砂芯漏斗501过滤所述第二残渣，并利用所述循环水式多用真空泵503水洗和利用所述烘箱504干燥所述第二残渣后，通过所述箱式电阻炉502灼烧，并计算出酸不溶木质素之含量。值得一提的，如图8所示，经由所述作动夹爪装置103使所述离心管1021于各设备之间移动。另外，值得一提的，可利用真空干燥装置代替所述烘箱504，亦可利用烤箱代替所述烘箱504，这不为本发明的限制。
更进一步地说，利用所述电子天平200称取0.1g的所述食用菌栽培基质样品，其准确记录质量m到0.0001g，并将0.1g的所述食用菌栽培基质样品放置于所述离心管1021中，其中所述离心管1021的尺寸为15ml。然后在加入10ml 的蒸馏水于所述离心管1021，并通过所述漩涡混合器300摇晃使所述食用菌栽培基质样品与所述蒸馏水均匀混合形成所述第一食用菌栽培基质混合液。将内含所述第一食用菌栽培基质混合液的所述离心管1021置于100℃的所述电热恒温水浴锅101中保温2小时。然后使其冷却至25℃并将所述离心管1021放置所述台式离心机102以3000rpm进行离心10分钟后，丢弃所述第一上清液，留下所述第一残渣。再将所述第一残渣利用蒸馏水离心水洗3或4次后，放入所述电热鼓风干燥箱400以100℃干燥5小时。取出干燥所述第一残渣，再加入1ml 72％硫酸溶液，以所述漩涡混合器300水平震荡摇匀后，于30℃所述电热恒温水浴锅101中放置1小时，再加入9mL蒸馏水将硫酸溶液稀释至1.2mol/L 15.4％ (w/w)，然后通过所述漩涡混合器300混匀后形成所述第二食用菌栽培基质混合液，并将所述第二食用菌栽培基质混合液放置于100℃所述电热恒温水浴锅101 中2小时，以使所述食用菌栽培基质样品中的纤维素和半纤维素在硫酸的催化作用下水解为阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖，然后再冷却至25℃且通过所述台式离心机102以3000rpm进行10分钟离心处理，以形成所述第二次上清液和所述第二次残渣。这时利用所述高效液相阴离子色谱仪600测定所述第二次上清液的单糖含量，以测定纤维素、半纤维素。而所述第二次残渣则再进行酸不溶木质素反应。特别地，所述第二食用菌栽培基质混合液放置于100℃所述电热恒温水浴锅101为2小时，其中本发明将将以1.2mol/L硫酸溶液水解时间设置6个梯度，其分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0小时，以测定各食用菌栽培基质的不同水解时间纤维素、半纤维素、酸不溶木质素含量的变化，以确定最适水解时间。
另外，所述不溶木质素反应是通过所述砂芯漏斗501抽滤所述第二残渣，并利用所述循环水式多用真空泵水洗在所述砂芯漏斗501的所述第二残渣至中性后，利用所述烘箱504以100℃将水洗过留有残渣的所述砂芯漏斗501烘干3 小时，并在冷却后以所述电子天平200准确称量所述砂芯漏斗501的重量M1。接着在将所述砂芯漏斗501置于所述箱式电阻炉502高温550℃灼烧3小时，待完全冷却后再次以所述电子天平200准确称量所述砂芯漏斗501的重量M2，计算差值，即以M1-M2，从而取得酸不溶木质素。
值得一提的，所述食用菌栽培基质样品实施为草腐菌双孢蘑菇(Agaricusbisporus)、草菇(Volvariella volvacea)、木腐菌金针菇(Flammulina velutipes)、斑玉蕈(Hypsizygus marmoreus)、香菇(Lentinus edodes)、刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)、灵芝(Ganoderma lucidum)的栽培基质，其中草腐菌双孢蘑菇(Agaricus bisporus)、草菇(Volvariella volvacea)栽培基质为二次发酵结束未播种的培养料。木腐菌金针菇(Flammulina velutipes)、斑玉蕈(Hypsizygus marmoreus)、香菇(Lentinus edodes)、刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)、灵芝(Ganoderma lucidum)栽培基质为灭菌完未播种的培养料。双孢蘑菇的配方为70％麦草、18％鸡粪、4％菜籽饼、8％石膏。草菇的配方为80％稻草、18％金针菇菌渣、2％石灰。金针菇的配方为35％玉米芯、35％米糠、10％麸皮、10％大豆皮、5％棉籽壳、5％玉米粉。斑玉蕈的配方为35％木屑、20％米糠、15％玉米芯、 13％棉籽壳、12％麸皮、5％玉米粉。香菇的配方为79％木屑、20％麸皮、1％石膏。刺芹侧耳的配方为30％木屑、25％棉籽壳、18％玉米芯、15％麸皮、5％玉米粉、5％豆粉、1％石膏。灵芝的配方为39％木屑、39％棉子壳、20％玉米粉、1％石膏、1％蔗糖。所有栽培基质风干粉碎后过40目筛备用。
本发明以1.2mol/L硫酸溶液水解放置于100℃所述电热恒温水浴锅101的所述第二食用菌栽培基质混合液。随着水解时间的增加，双孢蘑菇、斑玉蕈、刺芹侧耳、灵芝基质的水解液中的纤维素含量呈现明显的先增加后降低趋势。而草菇、香菇、金针菇基质的水解液中纤维素含量随时间延长增加至最高值后，后面的纤维素含量先降低随后又增加。基质水解液中半纤维素含量随时间变化出现较明显先增加后降低趋势的食用菌有香菇、双孢蘑菇、斑玉蕈、金针菇、刺芹侧耳，草菇、灵芝的半纤维素含量变化趋势不明显。对酸不溶木质素来说，草菇、双孢蘑菇基质中的含量随水解时间延长下降至最低值后基本维持不变，刺芹侧耳基质中出现先增加后降低再增加的趋势，除了这3个基质之外，其他食用菌基质的酸不溶木质素含量趋势均为明显的先降低再增加。综合考虑不同水解时间纤维素、半纤维素、酸不溶木质素含量的变化，草菇、香菇、双孢蘑菇、金针菇、斑玉蕈的最适水解时间确定为1.5小时，刺芹侧耳、灵芝的最适水解时间确定为2小时。
值得一提的是，本发明包括一单糖测试方法，其利用所述高效液相阴离子色谱仪800，一色谱分离柱，一保护柱进行，其中柱温为30℃，进样量25μL，流动相及梯度洗脱条件见表1。
表1流动相及梯度洗脱条件
Table 1Mobile phase and gradient elution condition
流动相A：水；流动相B：4nmol/L氢氧化钠溶液；流动相C：1mol/L醋酸钠溶液
Mobile phase A:H2O；mobile phase B:4nmol/L NaOH solution；mobile phaseC:1mol/L NaAC solution
另外，本发明亦提供一单糖回收率测试方法，其中分别准确称取177.9mg 阿拉伯糖、166.8mg半乳糖、150.3mg葡萄糖、152.2mg木糖、157.3mg甘露糖溶于10mL超纯水中，分别配成浓度为118.2μmol/mL的阿拉伯糖、 92.56μmol/mL的半乳糖、83.41μmol/mL的葡萄糖、101.4μmol/mL的木糖、87.29 μmol/mL的甘露糖的单糖标准溶液。然后分别取已配制好的上述单糖标准溶液各 0.2mL，共计1mL，加入1mL 72％硫酸溶液及8mL超纯水，100℃水解2小时，以测定水解后的单糖溶液浓度，并计算单糖回收率。
参照NREL建立的方法计算阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖的回收率及样品中各单糖的含量，按照下列公式计算样品中纤维素、半纤维素、木质素的含量。
纤维素含量＝葡萄糖x 0.9x 100％
半纤维素＝(阿拉伯糖+木糖)x0.88x100％+(半乳糖+甘露糖)x0.9x100％
另外，值得一提的，单糖标准溶液于100℃处理2h后，阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖的平均回收率分别为100.2％、100.9％、100.6％、101.0％、 101.2％，表明在该反应条件下，单糖没有损失。
另外，本发明提供一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其包括下述步骤：
(A)混合一食用菌栽培基质样品和一蒸馏水形成一第一食用菌栽培基质混合液，并置于100℃的一电热恒温水浴锅101；
(B)通过一台式离心机102将所述第一食用菌栽培基质混合液形成一第一上清液和一第一残渣；
(C)混合所述第一残渣与一硫酸溶液形成一第二食用菌栽培基质混合液，并置于100℃的一电热恒温水浴锅101；
(D)通过所述台式离心机102将所述第二食用菌栽培基质混合液形成一第二上清液和一第二残渣；以及
(E)测定所述第二次上清液的纤维素、半纤维素和将所述第二次残渣进行酸不溶木质素反应测试。
根据步骤(A)，所述食用菌栽培基质样品为0.1g，所述蒸馏水为10ml，并置于15ml的一离心管1021。
根据步骤(A)，所述第一食用菌栽培基质混合液置于100℃的所述电热恒温水浴锅101中2小时。
根据步骤(B)，所述第一食用菌栽培基质混合液冷却至25℃时，所述台式离心机102以3000rpm进行离心10分钟。
根据步骤(C)进一步包括：
(C1)将所述第一残渣水洗3或4次后，以100℃干燥5小时；
(C2)加入1ml 72％硫酸溶液于干燥的所述第一残渣，并于30℃所述电热恒温水浴锅101中放置1小时；以及
(C3)入9mL蒸馏水将硫酸溶液稀释至1.2mol/L 15.4％(w/w)，形成所述第二食用菌栽培基质混合液；以及
(C4)所述第二食用菌栽培基质混合液放置于100℃所述电热恒温水浴锅101 中2小时。
根据步骤(C)，使所述食用菌栽培基质样品中的纤维素和半纤维素在硫酸的催化作用下水解为阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖。
根据步骤(D)，所述第二食用菌栽培基质混合液冷却至25℃时，所述台式离心机102以3000rpm进行离心10分钟。
根据步骤(E)，利用所述高效液相阴离子色谱仪600测定所述第二次上清液的单糖含量，并计算纤维素、半纤维素含量，其中计算公式：
纤维素含量＝葡萄糖x 0.9x 100％。
半纤维素＝(阿拉伯糖+木糖)x0.88x100％+(半乳糖+甘露糖)x0.9x100％。
所述酸不溶木质素反应测试，进一步包括：
(E1)抽滤所述第二残渣；
(E2)水洗所述第二残渣至中性；
(E3)干燥所述第二残渣，并称量其重量M1；
(E4)高温灼烧，并称其重量M2；以及
(E5)计算差值，M1-M2。
根据步骤(E1)，以一砂芯漏斗501抽滤所述第二残渣。
根据步骤(E3)，以100℃干燥抽滤并水洗过的所述第二残渣3小时，并在冷却后以一电子天平200准确称量所述砂芯漏斗501的重量M1。
根据步骤(E4)，将所述砂芯漏斗501置于一箱式电阻炉502在高温550℃灼烧3小时，待完全冷却后再次以所述电子天平200准确称量所述砂芯漏斗501 的重量M2。
根据步骤(E)，计算酸不溶木质素含量，其公式：
另外，本发明提供一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其包括下述步骤：
(a)称取一食用菌栽培基质样品于一离心管1021；
(b)加入蒸馏水形成一第一食用菌栽培基质混合液于所述离心管1021，并置于一电热恒温水浴锅101；
(c)通过一台式离心机102对所述第一食用菌栽培基质混合液进行离心处理，以获得一第一残渣；
(d)将所述第一残渣水洗并干燥；
(e)将干燥的所述第一残渣与一硫酸溶液混合并静置；
(f)稀释步骤(e)之溶液形成一第二食用菌栽培基质混合液，并置于一电热恒温水浴锅101；
(g)通过所述台式离心机102对所述第二食用菌栽培基质混合液进行离心处理，以获得一第二次上清液和一第二残渣；以及
(h)测定所述第二次上清液的纤维素、半纤维素和对所述第二次残渣进行酸不溶木质素反应测试。
根据步骤(a)，所述食用菌栽培基质样品为0.1g，其质量m精确到0.0001g。
根据步骤(a)，所述离心管1021的尺寸为15ml。
根据步骤(b)，所述蒸馏水为10ml。
根据步骤(b)，通过一漩涡混合器300摇晃0.1g的所述食用菌栽培基质样品与10ml的所述蒸馏水，使均匀混合形成所述第一食用菌栽培基质混合液。
根据步骤(b)，将内含所述第一食用菌栽培基质混合液的所述离心管1021放置100℃的所述电热恒温水浴锅101中保温2小时。
根据步骤(c)，所述第一食用菌栽培基质混合液冷却至25℃时，所述台式离心机102以3000rpm进行离心10分钟。
根据步骤(d)，利用蒸馏水离心水洗3或4次，利用一电热鼓风干燥箱400 以100℃干燥5小时。
根据步骤(e)，干燥的所述第一残渣与1ml 72％硫酸溶液通过一漩涡混合器 300水平震荡摇匀后，于30℃所述电热恒温水浴锅101中放置1小时。
根据步骤(f)，加入9mL蒸馏水将硫酸溶液稀释至1.2mol/L 15.4％(w/w)。
根据步骤(f)，所述第二食用菌栽培基质混合液放置于100℃所述电热恒温水浴锅101中2小时。
根据步骤(f)，使所述食用菌栽培基质样品中的纤维素和半纤维素在硫酸溶液的催化作用下水解为阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖。
根据步骤(g)，所述第二食用菌栽培基质混合液冷却至25℃时，所述台式离心机102以3000rpm进行离心10分钟。
根据步骤(h)，利用所述高效液相阴离子色谱仪600测定所述第二次上清液的单糖含量并计算其中纤维素、半纤维素含量。
根据步骤(h)，纤维素含量计算公式：纤维素含量＝葡萄糖x 0.9x 100％。
根据步骤(h)，半纤维素含量计算公式：半纤维素＝(阿拉伯糖+木糖)x0.88x100％+(半乳糖+甘露糖)x0.9x100％。
所述酸不溶木质素反应测试，进一步包括：
(h1)一砂芯漏斗501抽滤所述第二残渣并水洗至中性；
(h2)留有残渣的所述砂芯漏斗置于100℃的一烘箱504中烘干3小时。
(h3)冷却后准确称量所述砂芯漏斗501的重量M1；
(h4)砂芯漏斗置于550℃的一箱式电阻炉502中高温灼烧3小时；以及
(h5)完全冷却后再次准确称量砂芯漏斗重量M2。
根据步骤(h)，计算酸不溶木质素的含量公式：
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。
本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (16)
1.一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备，其特征在于，包括：
一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置，其使一食用菌栽培基质样品于10mL 15.4％(w/w)硫酸溶液中100℃水解并形成一第二上清液和一第二残渣；
一液相阴离子色谱仪，其测试所述第二上清液单糖含量并计算纤维素和半纤维素；以及
一木质素反应装置，其对所述第二残渣测试并计算酸不溶木质素。
2.根据权利要求1所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备，其中0.1g的所述食用菌栽培基质样品与10ml的蒸馏水形成一第一食用菌栽培基质混合液，并在所述食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置的一电热恒温水浴锅中以100℃保温2小时后冷却至25℃并以一台式离心机以3000rpm离心取得一第一残渣，所述第一残渣与所述硫酸溶液混合形成一第二食用菌栽培基质混合液。
3.根据权利要求2所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备，其中所述第二食用菌栽培基质混合液放置于所述电热恒温水浴锅中以100℃保温2小时后冷却至25℃并以所述台式离心机以3000rpm离心取得所述第二上清液和所述第二残渣。
4.根据权利要求3所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备，其中所述木质素反应装置包括一砂芯漏斗，一箱式电阻炉，一循环水式多用真空泵，以及一烘箱，其中所述第二残渣经所述砂芯漏斗过滤和所述循环水式多用真空泵水洗，将留有残渣的所述砂芯漏斗置于所述烘箱中以100℃中3小时并在冷却后称量砂芯漏斗的重量M1，以及将砂芯漏斗置于所述箱式电阻炉中以550℃高温灼烧3小时并在冷却后称量砂芯漏斗的重量M2。
5.根据权利要求2至4中任一所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试设备，其中所述食用菌栽培基质木质纤维素组分测试用反应装置还包括一作动夹爪装置，其抓夹并放置一离心管于各所述装置之间，其中所述离心管适用于容纳所述第一食用菌栽培基质混合液和所述第二食用菌栽培基质混合液。
6.一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其特征在于，包括下述步骤：
(A)混合一食用菌栽培基质样品和一蒸馏水形成一第一食用菌栽培基质混合液，并置于100℃的一电热恒温水浴锅；
(B)通过一台式离心机将所述第一食用菌栽培基质混合液形成一第一上清液和一第一残渣；
(C)混合所述第一残渣与一硫酸溶液形成一第二食用菌栽培基质混合液，并置于100℃的一电热恒温水浴锅；
(D)通过所述台式离心机将所述第二食用菌栽培基质混合液形成一第二上清液和一第二残渣；以及
(E)测定所述第二次上清液的纤维素、半纤维素和将所述第二次残渣进行酸不溶木质素反应测试。
7.根据权利要求6所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其中根据步骤(A)，所述食用菌栽培基质样品为0.1g，所述蒸馏水为10ml，其中所述第一食用菌栽培基质混合液置于所述电热恒温水浴锅中以100℃保温2小时。
8.根据权利要求6所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其中根据步骤(B)，所述第一食用菌栽培基质混合液冷却至25℃时，所述台式离心机以3000rpm进行离心10分钟。
9.根据权利要求6所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其中根据步骤(C)进一步包括：
(C1)将所述第一残渣水洗3或4次后，以100℃干燥5小时；
(C2)加入1ml 72％硫酸溶液于干燥的所述第一残渣，并于30℃所述电热恒温水浴锅中放置1小时；以及
(C3)入9mL蒸馏水将硫酸溶液稀释至1.2mol/L 15.4％(w/w)，形成所述第二食用菌栽培基质混合液；以及
(C4)所述第二食用菌栽培基质混合液放置于所述电热恒温水浴锅中以100℃保温2小时，使所述食用菌栽培基质样品中的纤维素和半纤维素在硫酸溶液的催化作用下水解为阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖。
10.根据权利要求9所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其中根据步骤(E)，利用所述液相阴离子色谱仪测定所述第二次上清液的单糖含量，并计算纤维素、半纤维素含量，其中计算公式：
纤维素含量＝葡萄糖x 0.9 x 100％。
半纤维素＝(阿拉伯糖+木糖)x0.88x100％+(半乳糖+甘露糖)x0.9x100％。
11.根据权利要求6所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其中根据步骤(E)，以一砂芯漏斗抽滤所述第二残渣并水洗至中性后，以100℃干燥3小时，称量留有残渣的所述砂芯漏斗的重量M1，并将所述砂芯漏斗以高温550℃灼烧3小时，在称量留有残渣的所述砂芯漏斗的重量M2。
12.根据权利要求11所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其中计算酸不溶木质素含量，其公式：
13.一食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其包括下述步骤：
(a)称取一食用菌栽培基质样品于一离心管；
(b)加入蒸馏水形成一第一食用菌栽培基质混合液于所述离心管，并置于一电热恒温水浴锅；
(c)通过一台式离心机对所述第一食用菌栽培基质混合液进行离心处理，以获得一第一残渣；
(d)将所述第一残渣水洗并干燥；
(e)将干燥的所述第一残渣与一硫酸溶液混合并静置；
(f)稀释步骤(e)之溶液形成一第二食用菌栽培基质混合液，并置于一电热恒温水浴锅；
(g)通过所述台式离心机对所述第二食用菌栽培基质混合液进行离心处理，以获得一第二次上清液和一第二残渣；以及
(h)测定所述第二次上清液的纤维素、半纤维素和对所述第二次残渣进行酸不溶木质素反应测试。
14.根据权利要求13所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其中根据步骤(b)，通过一漩涡混合器300摇晃0.1g的所述食用菌栽培基质样品与10ml的所述蒸馏水，使均匀混合形成所述第一食用菌栽培基质混合液。
15.根据权利要求13所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其中根据步骤(e)，干燥的所述第一残渣与1ml 72％硫酸溶液通过一漩涡混合器300水平震荡摇匀后，于30℃所述电热恒温水浴锅101中放置1小时。
16.根据权利要求13所述的食用菌栽培基质木质纤维素组分测试方法，其中根据步骤(f)，加入9mL蒸馏水将硫酸溶液稀释至1.2mol/L 15.4％(w/w),所述第二食用菌栽培基质混合液放置于100℃所述电热恒温水浴锅中2小时,使所述食用菌栽培基质样品中的纤维素和半纤维素在硫酸溶液的催化作用下水解为阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖。
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