紫莖澤蘭水溶性研究

摘要：紫莖澤蘭是一種生長能力特別強的外來有害植物，由于量太多而影響了生態和環境，也影響了工農業生產；紫莖澤蘭中含有豐富的纖維素和木質素，因此這種有害的植物也是一種豐富的資源；用水處理紫莖澤蘭粉末后得到的水煮渣中幾乎只含纖維素和木質素。本文研究了用水處理紫莖澤蘭的一系列過程，包括水抽提、蒸爆、水煮；建立了水處理紫莖澤蘭的最優條件。

關鍵詞：紫莖澤蘭 水煮 抽提 蒸爆

Water Soluble Study of Eupatorium Adenophorum

Abstract:Eupatorium adenophorum is a kind of harmful alien plant with strong growth ability， its big abundance not only affect the ecology and environment， but the industrial and agricultural production as well. Eupatorium adenophorum contains an abundant of cellulose and lignin， this harmful plant is therefore an abundant resource. The aqueous solvent from dissolving of eupatorium adenophorum powder in water contains high content of cellulose and lignin. In the present study， the optional approach of water treatment of eupatorium adenophorum has been established by a series of procedures such as water extraction， steam extraction and boiling water.

Key Words:Eupatorium adenophorum， boiling water， water extraction， steam extraction.

1、前言

紫莖澤蘭是一種危害極大的外來有害植物，已經對我國西南地區的生態造成了巨大的和難以恢復的破壞，并嚴重影響工農業生產和地方經濟的發展，已被國家有關部門列入我國首批外來入侵物種，并排在第一位。據資料介紹，紫莖澤蘭系菊科、澤蘭屬，多年生草本[1]，適應能力極強，干旱、瘠薄的荒坡隙地，甚至石縫和樓頂上都能生長，侵占農田、林地，與農作物和林木爭水、肥、陽光和空間，能分泌化感物，排擠鄰近多種植物；堵塞水渠，阻礙交通。紫莖澤蘭在我省的涼山州和攀枝花市等地已經呈蔓延之勢，嚴重威脅著原本脆弱的高原生態和自然環境。據政府組織的專家調查結果顯示，紫莖澤蘭正以每年數十公里的速度向外圍擴散[2]，其危害越來越嚴重。

用來對付紫莖澤蘭的方法，總體上來說有兩種，一種是用生物的方法控制它的生長，目前還沒有大的突破；另一種方法是開發和利用它。已研發的紫莖澤蘭的利用主要包括：（1）作為飼料資源[3，4]：據報道，紫莖澤蘭幼嫩主莖干基中的粗蛋白質含量達20%左右，并含16種氨基酸，所以是一種潛在的飼料原料。紫莖澤蘭含有有毒成分，在四川省的涼山州就有很多牛羊等牲畜吃后死亡，所以不可能直接作為飼料，但是紫莖澤蘭經過復合菌種處理，好氧發酵后，能顯著降解其有毒物質，可作為飼料；紫莖澤蘭，特別是成年的紫莖澤蘭中，幼嫩主莖部分含量少，所以開發成飼料時，能用部分少，大部分都不能用。（2）作為能源資源[3]：可以用來生產沼氣、碳棒，或粉碎后作為燃料，紫莖澤蘭產氣穩定，甲烷含量高，具有一定的開發價值。（3）提煉香精和木糖醇[5]，黃酮[6]：紫莖澤蘭的香氣能夠成為制造香精的香料源，也經過幾種酵母發酵后，用于生產木糖醇。（4）加工成碳黑：西昌市引進用紫莖澤蘭加工碳黑的新技術，在西昌市建成了碳黑加工廠；每4噸紫莖澤蘭能加工出1噸的碳黑，成本低廉，比用稻草加工碳黑的還低廉。碳黑的工業用途廣泛，可作為生產橡膠、黑渣油和墨水等產品的原料。紫莖澤蘭含有大量的纖維素，半纖維素和木素[7]，在制漿造紙領域也有相關研究[8]，從生物多樣性角度來看，雜草具有其它植物不可替代的前景，開發和利用紫莖澤蘭所花費的人力、物力絕不會比消滅它付出的代價大。

通過分析發現紫莖澤蘭和很多的植物秸稈相似，含有豐富的纖維素和木質素，而纖維素和木質素在現代工業中有很重要的開發前景，所以這種有害植物也是一種豐富的資源，可以進行高附加值開發和利用。通過紫莖澤蘭的高附加值利用新技術研發，讓廣大農民自愿收割交售并獲得經濟收入，這樣的話紫莖澤蘭這種有害的植物就能夠變成有用的資源，這種開發既有利于生態和環保，也有利于地方經濟建設。

在紫莖澤蘭的開發利用中，用環保的手段分離所含的纖維素和木質素很有意義，由于紫莖澤蘭的水抽提物含量可達34.13%，而用水處理后的渣基本上就是纖維素和木質素，所以可以考慮將紫莖澤蘭用水作簡單的處理成纖維素和木質素的半成品。

2、原料及實驗

2. 1 原料及試劑

本實驗所用紫莖澤蘭取自四川省西昌市郊區瀘山腳下西昌學院南校區旁。選擇莖的長度為0.7~1.5m的成年紫莖澤蘭，去掉葉子和根部，取莖部剪成1.5-2 cm長，置于烘箱里于100 ±5℃下烘干，用粉碎機粉碎，過40目篩，作為樣品。經測定樣品的灰分含量為4.82%；綜纖維素的含量為60.81%；酸不溶木素的含量為13.59%；苯醇（苯-95%乙醇混合液:2:1)抽提物的含量為5.26%；聚戊糖含量為12.59%[3]。取27g樣品，用80目分樣篩篩分時篩上物為13g而篩下物為14g。

所用化學試劑均為分析純，水為蒸餾水。

2.2 實驗

2.2.1水抽提實驗

精確稱取3±0.2g(精確至0.0001g)已在100 ±2℃下烘干的試樣，用預先經水抽提1小時的定性濾紙包好，放入150ml索氏提取器中，加入水的量為超出益流水平并多加20ml左右。水沸騰速度控制在每小時抽提4次左右，抽提6h。冷卻后，拆下裝置，取出試樣包， 將水蒸去，取下燒瓶，檫凈后置入105±2℃的烘箱中烘5h后稱重(燒瓶預先經恒重稱量)。

水抽出物含量X(%)按下式計算：

式中: m0 — 空抽提燒瓶的質量，g；

m1 — 抽提燒瓶加烘干后的抽出物質量，g；

m2 — 風干試樣的質量，g；

測得的實驗結果為：水抽提物含量是34.13%。

2.2.2蒸爆實驗

將干燥的紫莖澤蘭粉末試樣，于3.0Mp、325℃的水蒸氣蒸爆25min；用水洗滌后于105℃烘干16個小時；稱取5g蒸爆過的樣品（呈棕色），置于500ml燒杯中，用200ml水煮沸4小時（中途不斷的補加水，保持體積不變）；抽濾，濾液的顏色為很深的棕色，將濾渣置于脂肪抽提器中，用水抽提4小時，抽提液已經無色，但渣還是有很深的棕色；將此渣在105℃下烘干后測得綜纖維素的含量為73.17%。

2.2.3水煮實驗

稱取5g樣品，置于500ml燒杯中，用200ml水煮沸2～4小時（中途不斷的補加水，保持體積不變）；抽濾，將濾渣于105℃下烘干，稱量，實驗結果為：

將已經煮了4小時的濾渣置于脂肪抽提器中，用水抽提4小時，抽提液已經無色，將抽提后的渣在105℃下烘干后測得綜纖維素的含量為80.07%。

將已經煮了4小時的渣置于500ml燒杯中，用200ml水煮沸3小時（中途不斷的補加水，保持體積不變），抽濾，濾渣在105℃下烘干后得3.25g。二次水煮的渣率為65%，二次水煮的渣中經測定綜纖維素含量為82.92%，木質素含量為17.90%。

2.3 實驗結果

通過紫莖澤蘭的水溶性實驗研究發現：與其它農作物的秸稈相比，紫莖澤蘭的水溶性成分含量比較大，水抽提物含量達到34.13%。用水處理紫莖澤蘭粉末，容易分離其中的水溶 物，得到纖維素和木質素，但是蒸爆技術不適合用來處理紫莖澤蘭。

四川省科技廳應用基礎研究項目資助，項目編號：2009JY0064

參考文獻：

[1]中國科學院昆明植物研究所.云南植物志（第十三期）[M].北京：科學出版社，2004：42

[2]傅昀，宋啟示，方綺軍.紫莖澤蘭化學成分及其生物活性研究進展[J].云南農業大學學報，1999，14（4） ： 411-415

[3]陳永霞 紫莖澤蘭的危害與開發利用[J].草業與畜牧 2009，3

[4]尹芳，胡覺，張無敵，李建昌，徐銳，陳玉保，劉士清.紫莖澤蘭產氫產甲烷聯合發酵的研究 科學通報[J].2010，55（36）：3469-3476.

[5]高志勇，郭秦嶺，孫強.紫莖澤蘭研究概況 陜西師范大學學報（自然科學版）[J].2005年6月 第33期

[6]楊郭，顏杰，馬燮，彭鍵，楊強強.二次回歸正交設計優化紫莖澤蘭中黃酮的提取工藝 安徽農業科學[J].2009， 37（3）：917-919

[7 ]呂立志.我國對3種外來入侵植物的利用[J].生物學通報，2005，40（10）：11-12

[8] 陳海燕.利用紫莖澤蘭制漿的可行性研究[J].中國造紙，2007， 25（10）：67-69