本發(fā)明涉及甜高粱秸稈中物質(zhì)含量的測量方法，具體地，涉及一種測定甜高粱秸稈殘?jiān)邢礈炖w維含量的方法，屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，會產(chǎn)生大量的生物質(zhì)廢棄物，長期以來這些廢棄物的資源化能源化利用一直是研究的熱點(diǎn)。甜高粱是一種可再生的綠色能源作物，大多數(shù)的研究集中在利用甜高粱的莖稈汁液發(fā)酵產(chǎn)乙醇，但是其秸稈殘?jiān)彩且环N資源，可以進(jìn)一步開發(fā)利用。
經(jīng)過現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮镃N 201110091984.5、公開號為CN 102735566A，名稱為：牧草中酸性洗滌纖維含量的測定方法，該專利的自述為：(1)將重量為A的所述牧草和酸性洗滌液混合后置于保存瓶中，將所述保存瓶置于微波爐中進(jìn)行脫氣；(2)將所述保存瓶進(jìn)行封口后置于壓力鍋中進(jìn)行加壓，得到混合液；(3)用重量為B的過濾器進(jìn)行過濾步驟(2)得到的混合液，得到的濾餅即為所述酸性洗滌纖維；(4)將所述過濾器和濾餅干燥至恒重C，然后按照式(I)進(jìn)行計(jì)算即得則所述牧草中所述酸性洗滌纖維含量ADF(％)。該項(xiàng)技術(shù)的不足之處在于：需要使用壓力容器(壓力鍋)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟比較繁瑣。一次測定只能計(jì)算出酸性洗滌纖維的含量。
中國專利申請?zhí)枮镃N201510121434.1、公開號為CN104655784A，名稱為：一種測定植物秸稈木質(zhì)纖維素組分含量的方法，該專利的自述為：首先選取供試材料的植株秸稈進(jìn)行預(yù)處理，接著進(jìn)行72％濃硫酸和4％稀硫酸兩步酸解，將植物秸稈中的木質(zhì)纖維素組分降解、分離，然后通過HPLC方法精確測定纖維素以及半纖維素的含量，利用UV方法測定降解液中酸可溶木質(zhì)素的含量，通過灼燒法測定酸不溶木質(zhì)素的含量。該項(xiàng)技術(shù)的不足之處在于：需要使用高相液相色譜儀(HPLC)和紫外分光光度計(jì)(UV)等精密儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟比較繁瑣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種測定甜高粱秸稈殘?jiān)邢礈炖w維含量的方法，步驟簡單，可以方便快捷的測定甜高粱秸稈殘?jiān)械闹行韵礈炖w維含量，酸性洗滌纖維含量，酸性洗滌木質(zhì)素含量，纖維素含量，半纖維素含量，木質(zhì)素含量等多種參數(shù)，為其資源化的利用提供數(shù)據(jù)和理論支持。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種測定甜高粱秸稈殘?jiān)邢礈炖w維含量的方法，包括如下步驟：
S1：甜高粱秸稈的預(yù)處理：將甜高粱秸稈收獲后除去根，穗和葉子部分，進(jìn)行干燥處理，甜高粱秸稈的殘?jiān)鼧悠?，用于后續(xù)的測定；
S2：稱取適量所述甜高粱秸稈的殘?jiān)鼧悠?，用中性洗滌劑消煮，抽濾并用丙酮沖洗，干燥后得到中性洗滌纖維的含量；所述中性洗滌劑為25-35g/L的十二烷基硫酸鈉溶液；
S3：重新稱取所述甜高粱秸稈的殘?jiān)鼧悠罚盟嵝韵礈靹┫?，抽濾并用丙酮沖洗，干燥后得到固體，計(jì)算得到酸性洗滌纖維含量；所述酸性洗滌劑為十六烷三甲基溴化銨和硫酸的混合水溶液；
S4：在S3得到的固體中，加入質(zhì)量百分比濃度為68-75％的硫酸，攪拌呈糊狀，靜置，蒸餾水沖洗后干燥并稱重；
S5：把S4的到的固體，進(jìn)行灰化處理，灰化冷卻后稱重，計(jì)算得到酸性洗滌木質(zhì)素含量，纖維素含量，半纖維素含量，木質(zhì)素含量。
優(yōu)選地，所述的S1，步驟為：
S101：將甜高粱秸稈收獲后除去根部，穗子和葉子，通過榨汁碾壓機(jī)，擠壓獲得甜高粱的汁液和甜高粱秸稈殘?jiān)?/p>
S102：將S101得到的甜高粱秸稈殘?jiān)L(fēng)干處理后，研磨后過篩得到40-60目的生物質(zhì)樣品；
S103：將S102得到的生物質(zhì)樣品，按照蒸餾水與生物質(zhì)樣品質(zhì)量比例5-50，把生物質(zhì)樣品洗滌三次，除去生物質(zhì)樣品上殘留的蔗糖、葡萄糖和果糖物質(zhì)；
S104：對經(jīng)S103處理后的物質(zhì)進(jìn)行的處理，在60℃的烘箱內(nèi)干燥24小時，在干燥器中冷卻到室溫后，用密封袋封存，以免纖維素酶等物質(zhì)對生物質(zhì)樣品的降解，對結(jié)果造成誤差。
優(yōu)選地，所述中性洗滌劑，配置方法為：
稱取乙二胺四乙酸二鈉Na2EDTA、四硼酸鈉Na2B4O7·10H2O，加入蒸餾水，加熱溶解，得到溶液A；
稱取十二烷基硫酸鈉、乙二醇乙醚，加入蒸餾水，加熱溶解，得到溶液B；
稱取十二水磷酸氫二鈉，加入蒸餾水，加熱溶解，得到溶液C；
將上述溶液A、溶液B、溶液C冷卻后混合，調(diào)節(jié)PH為7.0，制備成25-35g/L的十二烷基硫酸鈉溶液。
優(yōu)選地，所述的酸性洗滌劑，配置方法為：
稱取十六烷三甲基溴化銨，溶解在質(zhì)量百分比濃度為0.5％的硫酸溶液中，制備得到十六烷三甲基溴化銨和硫酸的混合水溶液。
優(yōu)選地，所述的中性洗滌纖維的含量，測定方法為：
取適量甜高粱秸稈的殘?jiān)鼧悠?，稱重為M1，加入取0.5倍M1質(zhì)量的無水硫酸鈉無水亞硫酸鈉；加入適量中性洗滌劑和取M1質(zhì)量的1-辛醇，消煮，抽濾，沸水沖洗，抽濾，用丙酮沖洗抽濾，105℃干燥過夜，樣品稱重為M2。
優(yōu)選地，所述酸性洗滌纖維含量，測定方法為：
取適量甜高粱秸稈的殘?jiān)鼧悠罚瑯悠贩Q重為M3；加入適量酸性洗滌劑和加入M3質(zhì)量的1-辛醇；消煮，抽濾，沸水沖洗，抽濾，用丙酮沖洗抽濾；105℃干燥過夜，樣品稱重為M4；樣品中加入質(zhì)量百分比濃度為68-75％的硫酸，攪拌呈糊狀，靜置；適量蒸餾水沖洗三次，105℃干燥過夜，冷卻后樣品稱重為M5；500℃灰化2h，冷卻后樣品稱重為M6。
優(yōu)選地，所述的洗滌纖維，計(jì)算方法為：
中性洗滌纖維W(NDF)＝M2/M1·100％
細(xì)胞內(nèi)容物W1＝1-W(NDF)
酸性洗滌纖維W(ADF)＝M4/M3·100％
半纖維素W2＝W(NDF)-W(ADF)
纖維素W3＝(M4-M5)/M3·100％
酸性洗滌木質(zhì)素W(ADL)＝(M5-M6)/M3·100％
不可溶的灰分W4＝M6/M3·100％
木質(zhì)素W5＝1-W1–W2–W3–W4。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
本發(fā)明的測定甜高粱秸稈殘?jiān)邢礈炖w維含量的方法有以下優(yōu)點(diǎn)：樣品經(jīng)過預(yù)處理，干擾測定的雜質(zhì)被排除。實(shí)驗(yàn)操作步驟簡單，利用實(shí)驗(yàn)室常備儀器如電加熱爐和抽濾裝置，即可一次測定計(jì)算出中性洗滌纖維含量，酸性洗滌纖維含量，酸性洗滌木質(zhì)素含量，纖維素含量，半纖維素含量，木質(zhì)素含量，結(jié)果精確可靠，在生物質(zhì)類木質(zhì)纖維素成分分析，生物能源等領(lǐng)域具有應(yīng)用及參考價值。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明測試原理：中性洗滌劑使植物細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)容物溢出(包括蛋白質(zhì)，脂肪，可溶性的碳水化合物，可溶性的灰分物質(zhì))，而纖維素類物質(zhì)如纖維素，木質(zhì)素，半纖維素和不溶性灰分部分則保留下來，主要是細(xì)胞壁的組分，稱為中性洗滌纖維。酸性洗滌劑可以溶解生物質(zhì)中的內(nèi)容物成分和半纖維素成分，剩余的殘?jiān)饕抢w維素，半纖維素和硅酸鹽成分，因此半纖維素的含量可以通過中性洗滌纖維的含量和酸性洗滌纖維含量的差值得到。68-75％的硫酸(優(yōu)選72％的硫酸)可以溶解酸性洗滌纖維中的纖維素成分，因此纖維素的含量可以通過計(jì)算72％的硫酸處理前后的失重百分比得到。樣品經(jīng)過酸性洗滌及和72％硫酸處理后，剩余的成分主要為木質(zhì)素和硅酸鹽類，再經(jīng)過500℃灰化后，酸性洗滌木質(zhì)素被燃盡逸出，剩余成分主要為灰分和硅酸鹽。因此酸性洗滌木質(zhì)素的含量可以通過計(jì)算灰化前后的失重百分比得到。因?yàn)槔w維素，半纖維素，木質(zhì)素，細(xì)胞內(nèi)容物和不可溶的灰分含量相加等于1。因此木質(zhì)素的含量可以通過1減去纖維素，半纖維素，細(xì)胞內(nèi)容物和不可溶的灰分含量得到。
以下實(shí)施例中按照以下實(shí)施步驟進(jìn)行，實(shí)際中，中性洗滌劑、酸性洗滌劑、68-75％的硫酸(72％硫酸)配置可以在整個預(yù)處理之前，也可以采用現(xiàn)有成熟產(chǎn)品。
步驟1：預(yù)處理步驟，得到測定秸稈殘?jiān)鼧悠?/p>
步驟2：配置中性洗滌劑
步驟3：配置酸性洗滌劑
步驟4：配置72％硫酸
步驟5：稱取秸稈殘?jiān)鼧悠罚瑴y定中性洗滌纖維
步驟6：稱取秸稈殘?jiān)鼧悠?，測定其他指標(biāo)
本發(fā)明以下實(shí)施例中，預(yù)處理步驟中研磨過篩等，可以使樣品均一，粒徑變小，方便后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作；
本發(fā)明以下實(shí)施例中，預(yù)處理步驟中蒸餾水洗滌的作用為：去除試驗(yàn)中雜質(zhì)干擾；
本發(fā)明以下實(shí)施例中，預(yù)處理步驟中烘干密封袋封存的作用為：避免秸稈殘?jiān)母癄€變質(zhì)，組成成分變化；
本發(fā)明以下實(shí)施例中，采用1-辛醇作為消泡劑，可以防止在樣品消煮過程中，隨泡沫溢出容器，造成實(shí)驗(yàn)的誤差和錯誤；
本發(fā)明以下實(shí)施例中，采用試劑的分步溶解和配置，使物質(zhì)溶解充分，避免溶解度和溶解性不同的物質(zhì)在配置中相互干擾。
實(shí)施例一：
1.甜高粱秸稈的預(yù)處理：將甜高粱秸稈收獲后除去根部和葉子，進(jìn)行干燥處理；
將甜高粱秸稈收獲后除去根部和葉子，通過榨汁碾壓機(jī)，擠壓獲得甜高粱的汁液和秸稈生物質(zhì)。把秸稈生物質(zhì)在進(jìn)行風(fēng)干處理后，研磨后過篩得到40-60目的生物質(zhì)樣品。然后按照蒸餾水與甜高粱莖稈10:1的比例把秸稈洗滌三次，除去莖稈生物質(zhì)上殘留的蔗糖、葡萄糖和果糖等物質(zhì)。然后在60℃的烘箱內(nèi)干燥24小時，在干燥器中冷卻到室溫后，用密封袋封，以免纖維素酶等物質(zhì)對生物質(zhì)的降解，對實(shí)驗(yàn)造成誤差。
2.配置中性洗滌劑
所述中性洗滌劑采用25-35g/L的十二烷基硫酸鈉溶液，優(yōu)選30g/L的十二烷基硫酸鈉。
取100ml的燒杯稱取18.61g乙二胺四乙酸二鈉(Na2EDTA)，6.81g四硼酸鈉(Na2B4O7·10H2O)，加入蒸餾水，加熱溶解；取500ml燒杯稱取30g十二烷基硫酸鈉，10ml乙二醇乙醚，加入蒸餾水，加熱溶解；取100ml燒杯，稱取11.72g十二水磷酸氫二鈉，加入蒸餾水，加熱溶解；冷卻后混合，調(diào)節(jié)PH為7.0，定容至1000ml；
3.配置酸性洗滌劑
所述酸性洗滌劑為十六烷三甲基溴化銨和硫酸的混合水溶液，優(yōu)選20g/L十六烷三甲基溴化銨。
配置質(zhì)量濃度0.5％硫酸溶液，取250ml燒杯，加入適量水，放在天平上清零，稱取49g濃硫酸，沿玻璃杯壁加入，不斷攪拌，定容至1000ml；取1000ml燒杯，稱取20g十六烷三甲基溴化銨；室溫下溶解。
4.配置72％硫酸：清洗烘干1000ml量筒、試劑瓶、容量瓶；量筒稱取652ml濃硫酸；溶解在300ml的蒸餾水中，冷卻；室溫下，1000ml容量瓶定容；
5.取適量樣品(經(jīng)過預(yù)處理后的甜高粱秸稈殘?jiān)?，稱重為0.551g(M1)，加入0.5g無水亞硫酸鈉；加入適量中性洗滌劑和1ml 1-辛醇(消泡劑)；在電加熱爐上消煮60min；抽濾，沸水沖洗，抽濾，用20ml丙酮沖洗抽濾；105℃干燥過夜，樣品稱重為0.3675g(M2)；
6.取適量樣品(經(jīng)過預(yù)處理后的甜高粱秸稈殘?jiān)?，樣品稱重為1.0488g(M3)；加入適量酸性洗滌劑和1ml 1-辛醇(消泡劑)；在電加熱爐上消煮60min；抽濾，沸水沖洗，抽濾，用20ml丙酮沖洗抽濾；105℃干燥過夜，樣品稱重為0.4681g(M4)；樣品中加入72％硫酸，攪拌呈糊狀，靜置3h；適量蒸餾水沖洗，105℃干燥過夜，冷卻后樣品稱重為0.0862g(M5)；500℃灰化2h，冷卻后樣品稱重為0.0085g(M6)；
7.洗滌纖維計(jì)算方法為：
中性洗滌纖維W(NDF)＝M2/M1·100％＝0.3675/0.551·100％＝66.70％
細(xì)胞內(nèi)容物W1＝1-W(NDF)＝1-66.70％＝33.3％
酸性洗滌纖維W(ADF)＝M4/M3·100％＝0.4681/1.0488·100％＝44.63％
半纖維素W2＝W(NDF)-W(ADF)＝22.07％
纖維素W3＝(M4-M5)/M3·100％＝(0.4681-0.0862)/1.0488·100％＝36.41％
酸性洗滌木質(zhì)素W(ADL)＝(M5-M6)/M3·100％＝(0.0862-0.0085)/1.0488·100％＝7.41％
不可溶的灰分W4＝M6/M3·100％＝0.0085/1.0488·100％＝0.81％
木質(zhì)素W5＝1-W1–W2–W3–W4＝1–33.3％–22.07％–36.41％–0.81％＝7.41％
實(shí)施例二：
1.甜高粱秸稈的預(yù)處理，經(jīng)預(yù)處理后得到甜高粱秸稈殘?jiān)?/p>
將甜高粱秸稈收獲后除去根部和葉子，通過榨汁碾壓機(jī)，擠壓獲得甜高粱的汁液和秸稈生物質(zhì)。把秸稈生物質(zhì)在進(jìn)行風(fēng)干處理后，研磨后過篩得到40-60目的生物質(zhì)樣品。然后按照蒸餾水與甜高粱莖稈10:1的比例把秸稈洗滌三次，除去莖稈生物質(zhì)上殘留的蔗糖、葡萄糖和果糖等物質(zhì)。然后在60℃的烘箱內(nèi)干燥24小時，在干燥器中冷卻到室溫后，用密封袋封，以免纖維素酶等物質(zhì)對生物質(zhì)降解，對實(shí)驗(yàn)造成誤差。
2.配置中性洗滌劑(30g/L的十二烷基硫酸鈉)配置方法為：取100ml的燒杯稱取18.61g乙二胺四乙酸二鈉(Na2EDTA)，6.81g四硼酸鈉(Na2B4O7·10H2O)，加入蒸餾水，加熱溶解；取500ml燒杯稱取30g十二烷基硫酸鈉，10ml乙二醇乙醚，加入蒸餾水，加熱溶解；取100ml燒杯，稱取11.72g十二水磷酸氫二鈉，加入蒸餾水，加熱溶解；冷卻后混合，調(diào)節(jié)PH為7.0，定容至1000ml；
3.配置酸性洗滌劑(20g/L十六烷三甲基溴化銨)配置方法為：配置0.5％硫酸溶液，取250ml燒杯，加入適量水，放在天平上清零，稱取49g濃硫酸，沿玻璃杯壁加入，不斷攪拌，定容至1000ml；取1000ml燒杯，稱取20g十六烷三甲基溴化銨；室溫下溶解；
4.配置72％硫酸配置方法為：清洗烘干1000ml量筒、試劑瓶、容量瓶；量筒稱取652ml濃硫酸；溶解在300ml的蒸餾水中，冷卻；室溫下，1000ml容量瓶定容；
5.取適量樣品(甜高粱秸稈殘?jiān)?，稱重為0.548g(M1)，加入0.5g無水亞硫酸鈉；加入適量中性洗滌劑和1ml 1-辛醇(消泡劑)；在電加熱爐上消煮60min；抽濾，沸水沖洗，抽濾，用20ml丙酮沖洗抽濾；105℃干燥過夜，樣品稱重為0.3638g(M2)；
6.取適量樣品(甜高粱秸稈殘?jiān)?，樣品稱重為1.0099g(M3)；加入適量酸性洗滌劑和1ml 1-辛醇(消泡劑)；在電加熱爐上消煮60min；抽濾，沸水沖洗，抽濾，用20ml丙酮沖洗抽濾；105℃干燥過夜，樣品稱重為0.4504g(M4)；樣品中加入72％硫酸，攪拌呈糊狀，靜置3h；冷水沖洗，105℃干燥過夜，冷卻后樣品稱重為0.0814g(M5)；500℃灰化2h，冷卻后樣品稱重為0.0073g(M6)；
7.洗滌纖維計(jì)算方法為：
中性洗滌纖維W(NDF)＝M2/M1·100％＝0.3638/0.548·100％＝66.39％
細(xì)胞內(nèi)容物W1＝1-W(NDF)＝1-66.39％＝33.61％
酸性洗滌纖維W(ADF)＝M4/M3·100％＝0.4504/1.0099·100％＝44.60％
半纖維素W2＝W(NDF)-W(ADF)＝21.79％
纖維素W3＝(M4-M5)/M3·100％＝(0.4504-0.0814)/1.0099·100％＝36.54％
酸性洗滌木質(zhì)素W(ADL)＝(M5-M6)/M3·100％＝(0.0814-0.0073)/1.0099·100％＝7.34％
不可溶的灰分W4＝M6/M3·100％＝0.0073/1.0099·100％＝0.72％
木質(zhì)素W5＝1-W1–W2–W3–W4＝1–33.61％–21.79％–36.54％–0.72％＝7.34％
綜上，本發(fā)明利用實(shí)驗(yàn)室常備儀器如電加熱爐，抽濾裝置等，即可一次測定可以計(jì)算出中性洗滌纖維含量，酸性洗滌纖維含量，酸性洗滌木質(zhì)素含量，纖維素含量，半纖維素含量，木質(zhì)素含量。整個方法步驟簡單，結(jié)果精確可靠。本發(fā)明研究甜高粱秸稈殘?jiān)邢礈炖w維的含量，為其資源化的利用提供數(shù)據(jù)和理論支持。
以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。