1、生物質中纖維素、半纖維素和木質素含量的測定一 實驗目的 1. 掌握生物質中主要化學成分含量的經典分析方法和原理。2. 了解纖維素、半纖維素以及木質素這三種主要化學成分在生物質熱裂解中的作用。二 實驗原理植物的主要化學成分是纖維素、半纖維素和木質素這三部分。它們是構成植物細胞壁的主要組分。其中，纖維素組成微細纖維，構成纖維細胞壁的網狀骨架，而半纖維素和木質素是填充在纖維和微細纖維之間的“粘合劑”和“填充劑”。 1. 纖維素 生物質粉末在加熱的情況下用醋酸和硝酸的混合液處理，在這種情況下，細胞間的物質被溶解，纖維素也分解成單個的纖維，木質素、半纖維素和其它的物質也被除去。淀粉、多縮戊糖和其它物質受

2、到了水解。用水洗滌除去雜質以后，纖維素在硫酸存在下被重鉻酸鉀氧化成二氧化碳和水。C6H10O5 + 4K2Cr2O7 + 16H2SO4 = 6CO2 + 4Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 21H2O過剩的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵銨溶液滴定，再用硫酸亞鐵銨滴定同量的但是未與纖維素反應的重鉻酸鉀，根據差值可以求得纖維素的含量。K2Cr2O7 + 6FeSO4+ 7H2SO4 = 3 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O2. 半纖維素 用沸騰的80硝酸鈣溶液使淀粉溶解，同時將干擾測定半纖維素的溶于水的其它碳水化合物除掉。將沉淀用蒸餾水沖洗以后，用較高濃度的鹽

3、酸，大大縮短半纖維素的水解時間，水解得到的糖溶液，稀釋到一定體積，用氫氧化鈉溶液中和，其中的總糖量用銅碘法測定。 銅碘法原理：半纖維素水解后生成的糖在堿性環(huán)境和加熱的情況下將二價銅還原成一價銅，一價銅以Cu2O的形式沉淀出來。用碘量法測定Cu2O的量，從而計算出半纖維素的含量。 測定還原性糖的銅堿試劑中含有KIO3和KI，它們在酸性條件下會發(fā)生反應，也不會干擾糖和銅離子的反應。加入酸以后，會發(fā)生反應釋放出碘：KIO3 + 5KI +3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 +3H2O 加入草酸以后，碘與氧化亞銅發(fā)生反應：Cu2O + I2 + H2C2O4 = CuC2O4 + CuI2 +

4、 H2O過剩的碘用Na2S2O3溶液滴定：2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI3. 木質素 先用1的醋酸處理以分離出糖、有機酸和其它可溶性化合物。然后用丙酮處理，分離葉綠素、擬脂、脂肪和其它脂溶性化合物。將沉淀用蒸餾水洗滌以后，在硫酸存在下，用重鉻酸鉀氧化水解產物中的木質素：C11H12O4 + 8K2Cr2O7 + 32H2SO4 = 11CO2 + 8K2SO4 + 8Cr2(SO4)3 + 32H2O過量的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵銨溶液滴定。方法和測定纖維素相同。三 實驗所需試劑和儀器1. 實驗試劑硫酸亞鐵銨 分析純， 重鉻酸鉀 分析純， 硫代硫酸鈉 分析純， 硝酸鈣

5、分析純， 硫酸銅 分析純， 碘化鉀 分析純，可溶性淀粉 分析純， 氯化鋇 分析純， 鄰菲啰啉 分析純，丙酮 分析純， 碘酸鉀 分析純， 草酸 分析純，酒石酸 分析純， 濃硫酸 分析純， 鹽酸 分析純，冰醋酸 分析純， 硝酸 分析純， 酚酞 2. 所需儀器50mL酸式滴定管，50mL堿式滴定管，10mL離心試管若干支，不同型號燒杯若干個，250mL錐形瓶若干個，電爐，離心沉淀器。四 實驗步驟（一） 纖維素含量的測定(需時5-6 h)1. 所需溶液硝酸和醋酸的混合液，0.5N硫酸-重鉻酸鉀溶液，試亞鐵靈指示劑濃硫酸，0.1N莫爾氏鹽溶液，0.1N重鉻酸鉀溶液。2. 實驗步驟（1） 配制所需的各種溶

6、液，0.1N莫爾氏鹽溶液在使用的一周內準備，并在使用當天測定其滴定度K。測定辦法：取25mL 0.1000N（精確到小數點后四位，真實濃度設為c N）的重鉻酸鉀溶液，加入5ml濃硫酸和3-5滴試亞鐵靈試劑，用該莫爾氏鹽溶液滴定，用去m mL。K= 25 × c / m（2） 稱取自然風干的生物質粉末0.05-0.06g，數值為n（3） 裝入離心管內，加入硝酸和醋酸的混合液5 mL（4） 塞住離心管，在沸水中煮沸25 min，并定期攪拌（5） 離心，潷去清液，加入蒸餾水離心洗滌沉淀，共洗三次（10ml×3）（6） 沉淀中加入10 mL 0.5 N的硫酸-重鉻酸鉀溶液，沉淀溶解

7、。攪勻，放入開水中10 min，并定期攪拌（7） 冷卻，倒入潔凈的250ml錐形瓶中，用少許蒸餾水（約10-15ml）沖洗沉淀，洗滌液合并到錐形瓶中溶液，冷卻后滴入3滴試亞鐵靈試劑，用0.1N莫爾氏鹽溶液滴定，用去b mL，由黃色經黃綠色至紅褐色為終點（8） 對照試驗： 取10 mL 0.5N硫酸-重鉻酸鉀溶液，稀釋至15ml，冷卻后滴入3滴試亞鐵靈試劑，用0.1N莫爾氏鹽溶液單獨滴定，用去a mL（9） 生物質中纖維素的含量計算公式x% = 0.00675×K（ab）/n ×100%x%：纖維素含量；K：莫爾氏鹽滴定度；a：滴定10ml 0.5N硫酸-重鉻酸鉀對照液所耗0

8、.1N莫爾氏鹽溶液的體積；b：纖維素測定所耗0.1N莫爾氏鹽溶液的體積；n：分析材料樣品重（g）；0.00675：纖維素的標準滴定度（二）半纖維素含量的測定(需時7-8 h)1. 所需溶液80%硝酸鈣溶液，2 N鹽酸，酚酞指示劑，2 N氫氧化鈉溶液，堿性銅試劑草酸-硫酸混合液，0.5%淀粉，0.01 N硫代硫酸鈉溶液。2. 實驗步驟（1） 稱取自然風干的生物質粉末0.1-0.2g，數值為n（2） 裝入小燒杯中，加入15 mL 80%的硝酸鈣溶液，蓋好燒杯，加熱至沸騰，在慢慢沸騰的情況下加熱5 min（3） 微沸加熱結束后，加入20ml 蒸餾水并洗滌燒杯蓋。分步離心，分別用10 mL熱水洗滌沉淀

9、三次（10ml×3）（4） 在沉淀中加入10 mL 2 N的鹽酸，攪勻，沸水浴中攪拌情況下微沸45 min，使半纖維素水解完全（5） 離心，殘渣分別用10 mL蒸餾水沖洗三次（10ml×3），沖洗后的水溶液合并在先前的酸性離心液中（6） 在第（5）步所得溶液中加入1滴酚酞，用2 N氫氧化鈉溶液中和到顯橙紅色（7） 燒杯溶液充分轉入100 mL的容量瓶，稀釋到刻度（8） 用干燥濾紙過濾到干燥燒杯中，最初濾出的少量溶液拋棄（9） 用移液管吸取10 mL濾液到大試管中，加入10 mL堿性銅試劑，蓋好試管蓋，在沸水中煮15 min（10） 冷卻，在不斷攪拌下逐漸加入5 mL草酸-硫

10、酸混合液，加入0.5 mL 0.5%淀粉，用0.01 N硫代硫酸鈉溶液滴定至藍色消失，用去b mL（11） 對照試驗：取10 mL堿性銅試劑，加5mL草酸-硫酸混合液，再加未煮的10 mL濾液，加入0.5 mL 0.5%的淀粉，0.01 N硫代硫酸鈉溶液滴定至藍色消失，用去a mL（12） 生物質中半纖維素的含量計算公式x% = 0.009×100 248（ab）（ab）/10000×10×n×100%x%：半纖維素含量；n：分析材料樣品重（g）；a：滴定對照液所耗0.01 N硫代硫酸鈉溶液的體積（ml）；b：滴定分析液所耗0.01 N硫代硫酸鈉溶液的體

11、積（ml）；0.009：己糖換算為纖維素的系數（三）木質素含量的測定(需時23-24 h)1. 所需溶液1%醋酸，丙酮，73%硫酸，10%氯化鋇溶液，0.5 N硫酸-重鉻酸鉀溶液0.1N莫爾氏鹽溶液，試亞鐵靈指示劑。2. 實驗步驟（1） 標定新配的0.1 N硫酸亞鐵銨溶液, 滴定度為K（2） 稱取自然風干的生物質粉末0.05-0.1g，數值為n（3） 生物質粉末裝入離心管，加入10 mL 1醋酸，搖動5 min混勻（4） 離心，潷出上層清液。沉淀用5 mL 1醋酸浸泡洗滌，離心，潷出上層清液（5） 加丙酮3-4 mL，在搖蕩的情況下浸泡3 min，洗三次（3-4 mL×3）（6） 用

12、玻璃棒將沉淀沿管壁充分分散開，將離心管置于沸水中使沉淀充分干燥，要特別注意防止沉淀跳濺出管外（7） 在干燥沉淀中加入73硫酸3 mL，用玻璃棒攪勻，擠壓成均勻的漿液（8） 室溫下放置一夜（約16h），使纖維素溶解徹底（9） 離心管中加入10 mL蒸餾水，攪勻，置沸水中5 min（10） 冷卻，加入0.5 mL 10%氯化鋇溶液，攪勻，離心，潷出上層清液，分別用10 mL蒸餾水沖洗沉淀兩次，每次要混勻（10mL×2）（11） 沉淀中加入10 mL 0.5 N硫酸-重鉻酸鉀溶液，放入沸水不時攪拌15 min（12） 冷卻，將離心管中內容物全部轉入錐形瓶中，用少許蒸餾水（10-15ml）沖

13、洗沉淀，沖洗液合并入錐形瓶中，滴入3滴試亞鐵靈試劑，用0.1N莫爾氏鹽溶液滴定，用去b mL，由黃色經黃綠色至紅褐色為終點（13） 對照試驗：以試亞鐵靈試劑為指示劑，用0.1N莫爾氏鹽溶液單獨滴定10 mL 0.5 N硫酸-重鉻酸鉀溶液，用去a mL（14） 生物質中木質素的含量計算公式x% = 0.00433×K（ab）/n×100%x%：木質素含量；K：莫爾氏鹽滴定度；a：滴定10ml 0.5N硫酸-重鉻酸鉀對照液所耗0.1N莫爾氏鹽溶液的體積；b：木質素測定所耗0.1N莫爾氏鹽溶液的體積；n：分析材料樣品重（g）；0.433：木質素的標準滴定度附：溶液配制：A110m

14、L硝酸和醋酸的混合液：取10ml比重為1.4（質量分數約為70）的硝酸加入到100ml 80% 的醋酸中，充分混合，保存于磨口玻璃瓶中。需要質量分數70的硝酸10mL、冰醋酸80mL、二次水20mL、100mL或以上的磨口玻璃廣/細口瓶1個公用：250mL燒杯1個、10mL或者25mL的量筒1個、100mL的量杯1個、玻璃棒1個測定一個生物質樣品需要mL。B1050mL 0.5N硫酸-重鉻酸鉀溶液：準確稱取重鉻酸鉀（化學純）25g（精確到0.01g），溶解于250ml蒸餾水中，裝入容積不小于2L 的燒瓶中。在冰水浴的條件下，逐漸加入800 ml比重為1.84（質量分數約為9798）的濃硫酸，仔

15、細混勻，充分搖振溶解。冷涼后裝入磨口玻璃瓶中，保存于暗處。需要重鉻酸鉀（化學純）25g、濃硫酸800mL、二次水250mL、2L的磨口玻璃圓底燒瓶1個（帶磨口瓶塞）公用：冰、耐酸堿手套1付、天平、水盆1個、800mL以上的量杯1個防硫酸腐蝕測定一個生物質樣品需要mLC100mL 試亞鐵靈指示劑： 稱取1.458g 鄰菲啰啉(C12H8N2·H2O，1,10-phenanthroline)，0.695g 硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）溶解于水中，稀釋至100ml，貯存于棕色瓶內。需要鄰菲啰啉1.5g、七水合硫酸亞鐵1g、二次水100mL、100mL 棕色瓶細口瓶1個（帶膠頭

16、滴管）公用：100mL或者250mL的燒杯1個、100ml容量瓶1個、玻璃棒1個、膠頭滴管1個、測定一個生物質樣品需要mLD1L 0.1N莫爾氏鹽溶液（硫酸-硫酸亞鐵銨溶液）：稱取40g莫爾氏鹽（硫酸亞鐵銨，FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O），溶解于蒸餾水中，加入20ml 濃硫酸，用蒸餾水稀釋到1L，混勻。該溶液需在使用前的一周內準備，并在使用當天測定其滴定度。需要硫酸亞鐵銨40g、濃硫酸20mL、二次水1000mL、1L的容量瓶1個、公用：250mL的燒杯1個、10mL或者25mL的量筒1個、玻璃棒1個、膠頭滴管1個、防硫酸腐蝕，現用現配測定一個生物質樣品需要mL

17、E1L 0.1N重鉻酸鉀溶液：準確稱取重鉻酸鉀（化學純）4.9035g，溶解于水中，轉移至1L的容量瓶中，加水至刻度，仔細混勻。需要重鉻酸鉀（化學純）5g、二次水1000mL、1L的容量瓶1個、公用：250mL的燒杯1個、天平、膠頭滴管1個、玻璃棒1個測定一個生物質樣品需要mLF250mL 80% 硝酸鈣溶液：用粗天平稱取200g硝酸鈣（Ca(NO3)2·4H2O），置于燒杯中，用70ml 蒸餾水溶解（不溶可稍加熱溶解），用水將溶液體積補充到250ml，混勻。需要硝酸鈣200g、二次水250mL、250mL的容量瓶1個、公用：250mL的燒杯1個、天平、膠頭滴管1個、玻璃棒1個、電爐

18、測定一個生物質樣品需要mLG1L 2 N鹽酸：吸取比重為1.19（質量濃度38.3）的鹽酸167ml于1L的容量瓶中，用蒸餾水稀釋到刻度，混勻。需要濃鹽酸170mL、二次水850mL、1L的容量瓶1個、公用：200mL以上的量杯1個、膠頭滴管1個測定一個生物質樣品需要mLH1L 2 N氫氧化鈉溶液：用粗天平稱取80g分析純的氫氧化鈉，溶解于1L蒸餾水中，加熱至沸，并煮沸30分鐘，然后冷卻。用無氨蒸餾水補足到1L，仔細混勻，并保存在有良好瓶塞（木塞等）的玻璃瓶中。 注：無氨蒸餾水：將蒸餾水煮沸，用奈氏試劑檢查至無明顯黃色，即為無氨蒸餾水。需要氫氧化鈉（分析純）80g、二次水1000mL、1L的容

19、量瓶1個公用：1L燒杯1個、100或者250mL燒杯1個、膠頭滴管1個、天平、電爐測定一個生物質樣品需要mLI：1L 堿性銅試劑：稱取75g 無水碳酸鈉（NaCO3），用400ml 蒸餾水溶解于1L的燒杯中。稱取12g 硫酸銅（CuSO4·5H2O）和21g酒石酸（C4H6O6），用400ml 蒸餾水溶解于另一個燒杯中 在攪拌條件下將硫酸銅-酒石酸溶液逐漸注入碳酸鈉溶液中，這是為了避免碳酸以二氧化碳形式逸出。再向溶液中加入0.890g 碘酸鉀（KIO3）和8g 碘化鉀（KI），攪拌使鹽溶解。所得溶液轉入1L的容量瓶中，用蒸餾水稀釋到刻度，混勻 將溶液轉入2L的燒杯中，蓋上漏斗，置于盛

20、有冷水的水浴鍋中。加熱使水沸騰并保持5分鐘。之后，停放一夜使其冷卻靜置澄清，第二天將透明溶液轉入玻璃瓶中保存。需要無水碳酸鈉75g、硫酸銅12g、酒石酸21g、碘酸鉀1g、碘化鉀8g、二次水1000mL、1L的細口或者廣口瓶1個公用：1L容量瓶1個、2L燒杯1個、1L燒杯2個、玻璃棒1個、天平、電爐測定一個生物質樣品需要mLG. 1L 草酸-硫酸混合液：稱取60g草酸（C2H2O4），溶解于800ml 蒸餾水中，加入比重為1.84的濃硫酸70ml，將溶液用蒸餾水稀釋到1L。需要草酸60g、濃硫酸70mL、二次水1L、1L的細口或者廣口瓶1個公用：1L容量瓶1個、100mL的量杯1個、玻璃棒1個

21、、膠頭滴管1支測定一個生物質樣品需要mLK500mL 0.5%淀粉溶液：稱取2.5g 可溶性淀粉和10mg HgI（防腐），放入研缽，加少量水研磨，再倒入500ml 沸水中煮沸1分鐘。如果需要，再過濾。需要淀粉2.5g、HgI10mg、二次水500mL、500mL的滴瓶1個（帶膠頭滴管）公用：天平、研缽測定一個生物質樣品需要mLL：1L 0.01 N硫代硫酸鈉溶液：稱取2.5g硫代硫酸鈉（Na2S2O3·5H2O）溶解于預先溶解有0.2g碳酸鈉的蒸餾水中，然后用蒸餾水稀釋至1L，仔細混勻。需要硫代硫酸鈉2.5g、碳酸鈉0.2g、二次水1000mL、1L容量瓶1個公用：天平、膠頭滴管1

22、支測定一個生物質樣品需要mL 其滴定度K的測定辦法：取2.5mL 0.1N的重鉻酸鉀溶液入錐形瓶，加入0.5ml 20% 的碘化鉀溶液（KI），1.0ml 濃硫酸（1：9）和0.1ml 0.5% 的淀粉溶液，用制備的0.01 N硫代硫酸鈉溶液滴定，用去m mL。則其滴定度為K= 25 × 0.1 / m。M：1L 1%醋酸：量取10ml 冰醋酸，用蒸餾水稀釋到1L，混勻。需要冰乙酸10mL、二次水1000mL、1L容量瓶1個公用：10mL或者25mL量筒1個、膠頭滴管1支測定一個生物質樣品需要mLN：270mL 73%硫酸：在冰水浴情況下，向100ml 蒸餾水緩慢加入170ml 濃硫

23、酸。當溶液冷卻到20時，用比重計測定其密度，并通過補加入濃硫酸或蒸餾水使其密度等于1.630。最后，溶液保存在磨口玻璃瓶中。需要濃硫酸170mL、二次水100mL、300mL磨口玻璃瓶1個公用：比重計1個、250mL量杯1個、膠頭滴管1支測定一個生物質樣品需要mLO：100mL 10%氯化鋇溶液：稱取10 g氯化鋇（BaCl2·2H2O），充分溶解于40ml 蒸餾水中，將溶液用蒸餾水稀釋到100ml，混勻。需要氯化鋇10g、二次水100mL、100mL滴瓶1個公用：50mL燒杯1個、100mL容量瓶1個、天平、膠頭滴管1支測定一個生物質樣品需要mLP：100mL 20% 碘化鉀溶液：稱取20g 分析純的碘化鉀（KI），充分溶解于蒸餾水中，再加1ml 2N 的氫氧化鈉溶液，用蒸餾水補充至100ml，保存在棕色瓶中，置于陰暗處。需要碘化鉀20g、2N NaOH溶液1mL、100mL棕色滴瓶1個公用：50mL燒杯1個、100mL容量瓶1個、天平、膠頭滴管1支測定一個生物質樣品需要mL單個樣品全程測定的藥品儀器使用情況參考：1. 所需溶液a. 硝酸和醋酸的混合液，15ml（1.5ml硝酸+11.5ml 醋酸）110mLb. 0.5N硫酸