摘要概述了光譜分析法、色譜分析法和核磁共振等現(xiàn)代儀器分析技術在植物纖維原料化學分析方面的應用。關鍵詞植物纖維原料；儀器分析技術；應用植物纖維原料的化學組成復雜，除了纖維素、半纖維素和木素這三種構(gòu)成了植物體骨架的主要成分（總質(zhì)量的80%?95%）外，還含有諸如單寧、果膠質(zhì)、樹脂、脂肪、臘以及不可皂化物等少量組分［1］。光譜分析法1.1紫外光譜法1.1.1木素含量的測定［3］先用苯醇混合物抽提纖維原料，排除色素等的干擾。稱取一定量的苯醇抽提物，用漠乙酰冰乙酸溶液（25%）加熱溶解，過量的試劑用氫氧化鈉溶液滴定分解；溶解反應過程中產(chǎn)生的漠及漠化物，通過加入鹽酸羥胺還原排除干擾。用冰醋酸稀釋溶解后的樣品到一定體積，用紫外分光光度計（空白溶液參比）在波長280nm處測定溶液吸光度。根據(jù)朗伯2比爾定律測出木素含量。1.1.2 聚戊糖含量的測定將原料試樣與12%（w/w）鹽酸共沸，使其中的聚戊糖轉(zhuǎn)化為糠醛，再用分光光度法定量測定出蒸餾出來的糠醛含量，然后換算成聚戊糖含量。另外，張曾、遲聰聰利用紫外2可見分光光度計的雙波長比色法，以戊糖、己糖的等摩爾吸收波長和戊糖的特征吸收波長為基礎，實現(xiàn)了闊葉木和草類原料半纖維素（聚戊糖含量高于聚己糖）提取液中總糖、戊糖和己糖含量的快速測定與分析［4］。1.2 紅外光譜法1.2.1 木素定性/定量分析［5］1.2.1.1 定性分析紅外光譜定性分析可分為功能基定性和結(jié)構(gòu)分析兩方面。功能基定性分析是根據(jù)木素的紅外光譜特征吸收譜帶測定它有哪些功能基，而結(jié)構(gòu)分析通常是紅外光譜與其他分析方法（如質(zhì)譜、核磁共振、X2射線衍射、元素分析等）相結(jié)合確定其結(jié)構(gòu)。木素的紅外光譜定性和結(jié)構(gòu)分析一般有如下步驟：試樣制備：采用適宜的方法將木素從原料或紙漿試樣中分離出來并加以純化，制備成純凈的木素試樣；制樣和繪制譜圖：木素分離試樣用KBr研壓制成透明的試片，并使用紅外分光光度計得到相應的一35—現(xiàn)代儀器分析技術在植物纖維原料化學分析中的應用紅外光譜圖；譜圖的解析：對木素所含基團的確定，通過所得試樣譜圖與前人證實的特征吸收峰加以對照比較來確定。紅外光譜法進行定性與結(jié)構(gòu)分析時，首先是在基頻區(qū)（即基團的特征頻率區(qū),波數(shù)：4000?1350cm-1）搜尋功能基的特征伸縮振動；再根據(jù)指紋區(qū)（波數(shù)：1350?650cm-1）的吸收情況進一步確認該基團的存在及與其它基團的結(jié)合方式。1.2.1.2 定量分析紅外光譜用于木素定量分析時，常以木素的芳環(huán)特征吸收峰，即波數(shù)為1500cm-1和1600cm-1處的吸收峰作為定量的依據(jù)；而糖類則在1200cm-1和1680cm-1處有特征吸收峰。測定簡要步驟如下：作標準曲線（木素含量與相對吸光度D曲線）：取幾種已知木素含量（化學法測定結(jié)果）的未漂紙漿試樣磨成粉，加亞鐵氤化鉀作內(nèi)標，與KBr研壓后制成透明薄片，在紅外分光光度計上得到紅外光譜圖。取木素在1595cm-1和亞鐵氤化鉀在2110cm-1處的特征吸收峰之比作為相對吸光度D，求出各種含量的木素與亞鐵氤化鉀的紅外特征吸收峰之比（D1596/D2110），并以此繪制出木素的含量與相對吸光度的工作曲線，或求出木素含量與相對吸光度的線性回歸方程；作樣品的紅外光譜圖：取待測紙漿樣品10mg，加入亞鐵氤化鉀1mg和KBr（過200目粉）300mg，在瑪瑙研缽中研磨（約120次）后，將其置于真空干燥箱中，在真空度約0.1MPa、70°C下烘干8h以上。經(jīng)烘干試樣在壓片模中（壓力：15t）壓制成透明薄片，在紅外分光光度計上進行掃描，得到紅外光譜圖。結(jié)果計算：根據(jù)紅外光譜圖得到相對吸光度值D（D1595/D2100），再由該值查標準曲線，即可求得木素的含量。紅外光譜用于木素定量測定時，測量譜帶強度常用基線法。例如：選用2250cm-1和1850cm-1吸收峰處分別平行于邊線的直線作為基線，分別計算相關強度。1.2.2纖維素結(jié)晶度的測定纖維素的結(jié)晶度指纖維素構(gòu)成的結(jié)晶區(qū)占纖維素整體的百分數(shù)，表征纖維素聚集態(tài)形成的結(jié)晶程度，在一定程度上反映了纖維的物理和化學性質(zhì)。測定纖維素結(jié)晶度的常用方法為：X2射線衍射法、紅外法和密度法，也可應用喇曼光譜和核磁共振作為輔助方法。紅外測定纖維素結(jié)晶度的方法有重氫取代法、沃康諾經(jīng)驗法及納爾森2沃康諾經(jīng)驗法。沃康諾結(jié)晶度指數(shù)和納爾森2沃康諾結(jié)晶度指數(shù)的測定步驟為：稱取經(jīng)粉碎的試樣（80?120目）3.5?4.0mg和350mgKBr（小于200目粉），將其放入瑪瑙研缽中和勻研細。稱取300mg混合物置于稱量瓶中，然后在60C、真空度接近760mmHg條件下烘4h。烘干后倒入壓片模，在10?100MPa壓力下加壓3min，可得到全透明壓片。然后，用紅外分光光度計測出樣品的紅外光譜。計算波峰為1372cm-1和2900cm-1（或1429cm-1和890cm-1）的兩個峰強度之比，即可得到纖維素的紅外結(jié)晶度指數(shù)N.O'KI（或O'KI）。據(jù)中國制漿造紙工業(yè)研究院對12種紙漿（包括不同制漿方法的木漿、草漿和麻漿）纖維素紅外結(jié)晶度指數(shù)的測定結(jié)果，N.O'KI指數(shù)為0.39?0.47，O'KI指數(shù)為1.0?1.9。1.3 近紅外光譜技術［6］近紅外光譜分析技術是光譜測量技術與化學計量學學科的有機結(jié)合，具有操作快捷、制樣簡單、不損壞樣品、可以對樣品的成分和結(jié)構(gòu)進行定性和定量分析的特點，已廣泛用于農(nóng)業(yè)、食品、石油化工、醫(yī)藥等。李小梅等采用近紅外漫反射測定方式，對植物纖維原料組成進行了測定，主要步驟如下：基礎數(shù)據(jù)測定：采用國標標準方法測定造紙植物纖維原料中各種成分的含量。43種纖維原料的各個化學成分以國家標準方法測定，所得數(shù)據(jù)為實測值。取31個樣品建立數(shù)學模型，并隨機從中抽取17個樣品進行內(nèi)部驗證。另外，取未參與建模的12個樣品進行外部驗證；光譜采集：將樣品裝于漫反射樣品槽中，在400?2500nm間掃描，每個樣品重復2次；校正方法：光譜數(shù)據(jù)采用WINISIII專用近紅外分析軟件進行全光譜(400?2500nm)處理，并建立數(shù)學模型一36—2010年第2期《黑龍江造紙》結(jié)果采用化學計量學中的偏最小二乘回歸法(PLS)處理驗證，根據(jù)MPLS回歸方法建立的數(shù)學模型樣品的近紅外值和實測值具有較好的線性關系，對造紙纖維原料主要成分含量測定是可行的。方法可靠、較準確，快捷，是一種環(huán)保、對樣品無損的分析測定方法。它對造紙纖維原料的快速鑒定和篩選利用具有重要的意義，為造紙纖維原料品質(zhì)的管理與“按質(zhì)論價”打下了良好的基礎，為提高紙漿及紙品的質(zhì)量提供了科學依據(jù)［4］。擾；紫丁香基、愈瘡木基，對香豆酸的峰分開，不受其他基團干擾。4結(jié)語儀器分析技術在植物纖維原料分析中已得到十分廣泛的應用，并且還在深入發(fā)展著。可以簡單概括為：紫外2可見光譜法(UV)與紅外光譜法(IR)在木素、半纖維素和纖維素的定性與定量方面的分析(紅外著重于結(jié)構(gòu)分析)；質(zhì)譜(MS)、核磁共振(NMR)、X2衍射能譜(EDXA)在木素和糖類結(jié)構(gòu)方面的分析；氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)用于碳水化合物各單糖組分的分離鑒定、木素降解產(chǎn)物及樹脂組分分析等；凝膠滲透色譜用于測定木素和纖維素的分子量及分布；掃描電子顯微鏡(SEM)和透視電子顯微鏡(TSM)用于顯微超微結(jié)構(gòu)研究，半纖維素在顯微細胞壁中的分布研究；掃描電鏡2X2射線能譜(TEM2EDXA)用于測定木素、硅和硫等在植物纖維細胞各形態(tài)區(qū)中的分析；電導分析(EC)中的非水電導滴定法測定木素中酚羥基、羧基、羰基和磺酸基等功能基含量等[13,14]。[參考文獻]楊淑蕙.植物纖維化學[M].北京：中國輕工業(yè)出版社,2001:528.⑵石淑蘭，何福望.制漿造紙分析與檢測[M].北京：中國輕工業(yè)出版社,2003:2922356.劉銘祥.應用紫外分光光度法測定造紙原料中木素含量 [J].中國造紙,1982(3):14217.張曾，遲聰聰.快速測定半纖維素提取液中戊糖和己糖含量的方法[P].中國專利：200910037365,2009-07-29.鐘穎，樊永明.儀器分析在木素化學中的應用[J].現(xiàn)代儀器,2006(3):11212.李小梅，黎慶濤，羅偉強，等.近紅外光譜法分析植物纖維原料的組成[J].紙和造紙,2008,27(5):58261.郭慧萍.色譜分析技術在造紙工業(yè)中的應用