1、GC-MS在木質素結構分析中的應用人類利用纖維素歷史悠久，然而木質素至今卻未得到廣泛應用。木質素是天然最豐富的芳香高聚物，它和纖維素、半纖維素一起以木素碳水化合物復合體的形式存在于植物的細胞壁中，形成具有立體網狀結構的巨大分子。一般情況，木素都被視為廢棄物，它的利用相當有限，據估計，大部分來源于制漿廢液中的木質素都被排放掉，僅有1%2%用作制造其他特殊產品I。如今，木素由于其特殊的芳香酚型結構，正逐漸被人們所認識，并作為化學工業的基礎原料加以開發和利用。隨著資源短缺和能源危機的加劇，資源危機和環境污染已成為人類社會面臨的兩大挑戰，對木素開發并加以利用不僅節約了大量資源，而且減少了環境污染，因此

2、，具有重要的經濟意義和社會意義2。要想對木素加以開發并利用，對木素的結構分析及研究必不可少。1木質素的結構木素的結構一般認為木素的結構是由醚鍵連接的甲氧化的苯酚環構成的，用放射性碳元素標記進行的大量研究證實木素有3種苯丙烯醇結構：對羥基苯丙烯醇，也叫對香豆醇；松柏醇；芥子醇。它們是所有木質素的基本前體和構造單元。下圖是木素的3種基本結構單元：畏1木素3溥基本第欄單兀1.1木素的分類研究木素的結構，往往需要將木素從其他的木質成分中分離出來，在該分離過程中盡量不破壞其本身的結構，這在木素化學上仍是一個主要問題。事實上，木質素的特性主要來自于分子結構和它在細胞壁中的定位，因此，對木素的分離不改變構成

3、而完全保存結構特點，是不可能實現的。用于分析的木素按照分離方法的不同，可大致分為兩大類：一類是使木質素以外的成分進行降解；另一種是選用與木素不起反應的溶劑。1.1.1使木質素以外的成分進行降解使木質素以外的成分進行降解是除去聚糖（纖維素和半纖維素），木質素作為不溶物質沉淀下來，如硫酸木素和鹽酸木素，該方法分離的木素其結構已發生變化。1.1.2選用與木素不起反應的溶劑選用與木素不起反應的溶劑，將木材中的木素抽提出來或將木素轉變成可溶性的衍生物，再用適當溶劑抽提，從而使木質素與纖維素分離，得到木質素，如布勞恩木素、纖維素分解酶木素、貝克曼木素、二氧六環木素等，該方法往往不能得到木素量的全部。2木素

4、的分析方法近幾十年來，各種分析技術已被用于木素結構研究中，目前所獲得的所有關于木素結構的信息都來源于對木素降解產物或是直接對分離出的木素本身進行的各種分析方法的研究。目前，用于木素結構分析的分析方法主要有紫外光譜、紅外光譜、高效液相色譜、質譜、核磁共振技術等，而且更新的分析技術也將進一步應用于木素的結構分析中。2.1質譜質譜分析是現代物理、化學以及材料領域內使用的一個極為重要的工具，已有80年歷史。早期的質譜儀器主要用于測定原子質量、同位素的相對豐度以及研究電子碰撞過程等物理領域。質譜分析方法是通過對樣品離子的質量和強度的測定來進行成分和結構分析的一種方法。質譜基本原理：被分析的樣品首先離子化

5、，然后利用離子在電場或磁場中的運動性質，將離子按質荷比（m/e）分開并按質荷比大小排列成譜圖形式，所以根據質譜圖即可確定樣品成分、結構和相對分子質量。應用熱裂解質譜或熱裂解氣相色譜質譜，可分別獲得不同高分子結構特征的熱裂產物，從而進一步揭示聚合物的鏈節以及序列分布。質譜對木素降解產物的鑒定起著重要作用。根據木質素的對羥基苯丙烷基單元（H）、愈創木基苯丙烷單元（G）和紫丁香基苯丙烷單元（S）的比率的不同3-5,可通過熱解氣相色譜質譜分析技術對木質素樣品進行分析確定。對木素的熱解的降解研究事實上就是利用質譜作為分析技術來處理。質譜由于在速度、特異性和靈敏度方面具有優勢，結合大量的對木素的化學降解和

6、熱降解技術，它已成為一個非常強大的木質素的結構解析技術。作為首選的檢測技術，它不僅能夠展現木素降解產物的外形，而且對于涉及脫氫產物所表現出的大分子組成結構，也能從大量的不確定的信息中找出來。此外，隨著質譜技術的發展，最近的噴霧電離（ESII）-MS和基質輔助激光解吸/電離（MALDI-MS）也為非降解木質素大分子的分析提供了可能性6。這些新技術的應用必將為木素的研究開辟一條新途徑。如，何靈燕在2008年采用GC及GC-MS研究了DFRC法降解的堿法木質素原料和木質素類藥物樣品的成分。結果顯示：樣品木質素和木質素藥物類降解產物中包含有四類化合物，即2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）,單糖,

7、有機酸，相關木質素單元。通過探討這四類化合物在樣品木質素中的聯接情況并模擬了樣品椴木木質素的大分子結構。根據所得到的樣品木質素和木質素類藥物降解產物的生物活性，推測木質素類藥物的藥效作用可能是因為木質素類藥物在人體內分解為BHT、阿魏酸和甘油單元結構。采用元素分析、灰分測定、紅外光譜和甲氧基含量的測定表征了原料和木質素類藥物，輔證了GC-MS的結果。參考文獻：LORAJH，CLASSERWC.Recentindustrialapplicationsoflignins；Asustainablealternativetonon-renewablematerialsJJPolymEnviron,20

8、02,1（01/2）：39-48鄭大峰.木質素的結構及其化學改性進展J.精細化工，2005,22（4）：249251BRACEWELLJM，ROBERTSONGW，WILLIAMSBL.PyrolysismassspectrometrystudiesofhumificationinapeatandapeatypodzolJ.JA-nalApplPyrolysis，1980，2：5362.FAIXO，BEINHOFFO.Improvedcalibrationofhighperformancesize-ex-clusionchromatographyofligninsusinglignin-likemodelcompoundsJ.Holzforschung，1992，46：355356.CALLETTIGC，BOCCHINIPPyrolysis/gaschromatography/massspec-trometryoflignocelluloseJRapidCommunMassSpectrom，1995，9：815826REAL