吉林省5種特色野生闊葉木材的化學組成分析

·闊葉材化學組分·

作者簡介：王玥，在讀碩士研究生；主要從事木質纖維素多組分反應及其應用等方面的研究。

關鍵詞：野生闊葉木；纖維素；半纖維素；木質素中圖分類號：TS71 文獻標識碼：A DOI： 10.11980/j.issn.0254-508X.2025.08.002

Chemical Composition Analysis of Five kinds of Wild Hardwood Species in Jilin Province

WANG YueSONG Tao*YUE FengxiaREN JunliLIUChuanfu （ScholofLightIdustryndEngering，tteKeyLabofdancedPapekingandPapebasedMaterials，ouhCinaUsityf Technology，Guangzhou， Guangdong Province，510640） （ E-mail：songt@scut. edu.cn）

Abstract：TeainhicalomposioandeyaracteristsoflocellosfrindsofidardoodspciesinJlrovee characterizedusingtechiquesincludingtheNatioalRenewableEnergyLaboratory（NREL）mtod，tioacidolysis，ig-perforanceliqud chromatograpy（HC），ndhoatogayC），casedsuls，epotetialplicatiosofteplantfersina ingandotherfielsedicusdandcompadThrsultsshowdthatthecelloecontetofte5idsofoodtypswassilaile the hemicellulose and lignin contents ranged from 16. 68 % to 24.88 % and 17.82% to 26.15 % ，respectively. The average degree of polymerization （DP）of the isolated cellulose was 1 O21～1 7O8，and the weight-average molecular weight （ M_w ） of hemicellulose was 45.83～73.78 kDa. Hemiceluloseprimarilycosistedofvarous tyesofyns（withgucanseingsecondary）Acid-insolubleligninasdominatinginthligni of5kindsofhardwoodwiththeS/GratioangedfromO.21to3.92.Comprehensiveaalysisindicates hatCrataeguspinatifid（motain hawthorn）isthostsuitableawaterialamongte5indsofhardwdsinthepulpingandpapemakingfeld，hilerbuspoahesis （Sorbus species） is the most suitable one applied in the lignocellulose-based biorefinery field.

Keywords：wild hardwood;cellulose;hemicellulose;lignin

制漿造紙工業(yè)常被視為“社會和經濟的晴雨表”，其生產和消費水平反映了一個國家的科技與發(fā)展水平。木材纖維作為制漿造紙工業(yè)的關鍵原料之一，其供應與品質至關重要。據《中國造紙工業(yè)2024年度報告》，2024年全國紙漿生產總量為9454萬t，消耗總量達12415萬t；其中，木漿占比 41% ，再生紙漿占比 55% 3]。然而，隨著國內用紙需求的持續(xù)增長，以及對紙張質量和功能特性要求的提高，現(xiàn)有國產木材纖維在總量和種類上均存在顯著缺口，超過 50% 的木漿依賴進口。同時，“禁廢令”和“雙碳”等國家政策進一步加劇了我國對優(yōu)質造紙原料的迫切需求，亟需發(fā)掘新型、優(yōu)質的木質纖維生物質資源，并實現(xiàn)其高效開發(fā)與合理利用。

我國植物資源極其豐富，擁有高等植物3.8萬余種，分布廣泛，覆蓋全國，可利用的生物質資源種類繁多。吉林省作為全國重點林業(yè)省份和重要的木材戰(zhàn)略儲備基地及東北生態(tài)屏障，林木資源稟賦突出。截至2023年，全省林地面積達882.98萬 hm² ，森林覆蓋率為 45.42% 。據統(tǒng)計，吉林省可用綠化木本植物共計200余種，其中可用的針闊葉木混交林和落葉闊葉林占總量的 94.03%^[7] 。盡管植物種類豐富，受生長環(huán)境制約及政策調控影響，闊葉木蓄積量約占總量的40% 。更為關鍵的是，由于對多數野生闊葉木纖維資源主要化學組分（如纖維素、半纖維素、木質素等）的系統(tǒng)分析數據匱乏，目前能實現(xiàn)完全資源化利用的闊葉木種僅40余種。大部分闊葉木主要用于家具制造、觀賞園藝，以及藥用和食用研究等領域。如紅瑞木以其醒目的枝干色澤具有重要觀賞價值，山里紅、修枝莢蒾和花楸樹則因其內部富含檸檬酸、多酚、黃酮類等生物活性成分而在藥食領域受到關注，黃檗則因其富含喹啉類生物堿成為名貴藥材，同時也是高端家具用材。值得注意的是，在上述植物資源應用過程中（尤其是以提取山里紅、修枝莢蒾、花楸樹和黃檗等樹種中小分子化學組分為主要目的時），往往產生大量的木材纖維廢棄物，導致寶貴的生物質資源未能得到整體、高效利用，造成極大浪費。因此，系統(tǒng)解析這些特色闊葉木纖維的主要化學組成，不僅可為我國制漿造紙工業(yè)篩選潛在的優(yōu)質木材纖維原料提供科學依據，緩解原料短缺壓力；同時，也將極大地充實我國野生闊葉木植物纖維資源的化學組分基礎數據庫，為其高值化、全組分綜合利用奠定基礎，推動產業(yè)向可持續(xù)、低碳化方向發(fā)展。

基于此，本研究選取吉林省5種特色野生闊葉木木質部纖維（修枝莢蒾、黃檗、花楸樹、紅瑞木、山里紅）為研究對象，綜合運用多種分析檢測技術，系統(tǒng)測定其核心化學組分（包括抽出物、纖維素、半纖維素、木質素含量等）及關鍵特性（如半纖維素分子質量、木質素S/G比例、纖維素聚合度、單糖組成等）。基于詳實的分析數據，進一步評估并探討上述植物纖維在制漿造紙及其他領域的應用潛力。本研究填補了吉林省野生闊葉木資源的基礎物性數據，為區(qū)域生物質原料多元化開發(fā)提供了科學依據，有望為相關行業(yè)緩解原料供需矛盾。

1實驗

1.1實驗原料及試劑

5種闊葉木纖維原料：修枝莢蒾、黃檗、花楸樹、紅瑞木和山里紅，均采自吉林省，樹齡2年。選取去皮后的木質部纖維，經風干并研磨粉碎，過篩粒徑 0.250～0.425mm （40～60目）備用。

實驗試劑：雙氫氧化乙二胺銅（II）溶液、乙硫醇、三氟化硼乙醚、 N₂O -雙（三甲基硅烷基）三氟乙酰胺（BSTFA）、1，4二氧六環(huán)，均為分析純，上海麥克林生化科技股份有限公司；冰醋酸、亞氯酸鈉、無水乙醇、氫氧化鈉、鹽酸、硫酸、丙酮等，均為分析純，廣州化學試劑廠；4，4’-亞乙烯聯(lián)苯酚（EBP），分析純，上海源葉生物科技有限公司。

1. 2 主要儀器及設備

BSA224S-CW電子天平（德國Sartorius公司）；F-P2000行星球磨儀（湖南弗卡斯實驗儀器有限公司）；2.5-10T馬弗爐（上海慧泰儀器制造公司）；MA37-1CN水分測定儀（賽多利斯科學儀器（北京）有限公司）；YX-24HDD高壓滅菌鍋（江陰濱江醫(yī)療設備有限公司）；NYI恒溫振蕩器（上海安戈公司）；AllegraX-30Centrifuge離心機（廣州皇河儀器科技有限公司）；FDU-2110冷凍干燥機（EYELA）；G3旋轉蒸發(fā)儀（德國Heidolph公司）；DionexICS-3000戴安離子色譜儀（戴安（中國）有限公司）；HPLC1260高效液相色譜儀（美國安捷倫公司）；GC-MS-TQ8040氣相色譜質譜聯(lián)用儀（日本島津公司）；Agilent1260凝膠色譜儀（美國安捷倫公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 化學組分測定

1.3.1.1 抽出物含量測試

按照GB/T2677.6—1994和GB/T2677.4—1993分別 測試苯-醇抽出物含量和熱水抽出物含量。所得抽出 物干燥后稱量質量，按式（1）進行計算。

抽出物含量 （%）=（m₁/m）×100%

式中， m₁ 為苯-醇抽出物和熱水抽出物總質量，g； m 為原料質量，g。

1. 3.1. 2 木質纖維和灰分含量測試

采用美國國家可再生能源實驗室（NREL）生物質分析方法測定木材原料的木質纖維（纖維素、半纖維素和木質素）和灰分含量3]。按式（2）～式（5）進行計算。

式中， m₀ 為樣品的絕干質量； C_glu 、 C_xyl 、 C_ua 分別為葡萄糖、木糖、葡萄糖醛酸質量濃度； m₂ 為空址蝸和灰分的質量； m₃ 為空坩蝸的質量； V 為溶液體積。

1.3.1. 3 木質素S/G比例

各類木材原料木質素結構單體含量通過硫醇酸解法進行測定，具體計算見參考文獻[14-15]。

1.3.2 化學組分分離提取

1.3.2.1 抽提綜纖維素

按照GB/T2677.10—1995測定原料綜纖維素 含量。

1.3.2.2半纖維素和纖維素分離

半纖維素：取適量綜纖維素置于 250mL 燒杯中，按照氫氧化鈉：綜纖維素 20：1 （ Ψ_v：Ψ_m. ）的比例，將質量分數 5% 的 NaOH 溶液加入燒杯中與綜纖維素混合均勻，常溫下以 300r/min 的轉速攪拌 2h 。充分反應后，使用布氏漏斗進行抽濾，再用適量去離子水洗滌濾渣（粗纖維素），轉移濾液至 1000mL 燒杯中。使用 6mol/L 的鹽酸調節(jié)濾液 pH 值至5.5。待 pH 值穩(wěn)定后，將濾液緩慢加人裝有質量分數 95% 乙醇的3000mL 燒杯中（按體積比 1：3 ），同時使用玻璃棒攪拌均勻，用保鮮膜覆蓋后靜置 10h 。棄去上清液，將沉淀物轉至 250mL 離心管，在 4200r/min 轉速的離心作用下離心 10min 進行固液分離。再次棄去上清液且重復洗滌、離心3次即可得到固體半纖維素粗產物。將所得固體半纖維素粗產物置于通風櫥，待乙醇完全揮發(fā)后通過冷凍干燥得到半纖維素并記錄質量。

纖維素：用去離子水洗滌粗纖維素至濾液pH呈中性，轉移至燒杯并加入無水乙醇浸泡1h進行水分置換。對樣品抽濾完成后將其轉移至干凈容器內且使其均勻分散。待乙醇揮發(fā)完畢，用無塵紙封口后通過冷凍干燥得到纖維素，并記錄質量。

1.3.2.3半纖維素主要單糖組分測試

采用離子色譜法對已純化的半纖維素進行單糖組分測試。具體操作為：稱取 0.1g 半纖維素置于 5mL 燒杯，加入 1.5mL 質量分數 72% 硫酸溶液與之混合均勻并反應 90min 。待反應結束后，將其轉移至100mL 藍口玻璃瓶中，并加入適量去離子水進行稀釋。將藍口瓶放入高溫高壓滅菌鍋中，在 121^°C 的條件下滅菌 90min 后取出藍口瓶，冷卻至室溫。用G4坩蝸對藍口瓶中的懸濁液進行抽濾。所得濾液稀釋至0.1～10mg/L ，吸取適量濾液并用 0.22μm 的水相膜進行過濾，最后注入進樣瓶中，得到待測樣品

采用配備CarboPacPA10色譜柱（直徑 2mm× 長度 250mm ）和PAD脈沖安培檢測器的戴安離子色譜儀（DionexICS-3000）分析半纖維素中不同中性糖及糖醛酸的含量。采用L-阿拉伯糖、D-葡萄糖、D-木糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖醛酸及D-半乳糖醛酸的標準溶液進行校準。

1.3.2.4半纖維素分子質量測試

使用磷酸鹽酸緩沖溶液（ 0.01mol/L ）作為流動相，通過示差檢測器和凝膠滲透色譜柱的高壓液相色譜儀測定半纖維素分子質量。具體操作為：稱取6mg 半纖維素完全溶于 3mL 磷酸緩沖溶液中，超聲處理 10min ，通過水性過濾膜（ 0.22μm ， 13mm ）過濾，然后注入玻璃瓶中進行測定。檢測條件為：流動相（濃度為 5mmol/L ， pH 值為7.5的硫酸緩沖溶液，含 0.02mol/LNaCl） ，進樣量為 50μL ，色譜柱和檢測器溫度 35^°C ，示差檢測器，流速 0.6mL/min ，分析時間 45min^[16] 。用具有準確分子質量的右旋糖酐做標準曲線。

1.3.2.5纖維素聚合度測試

按照GB/T5888—1986測定纖維素聚合度。

2 結果與討論

2.1不同闊葉木主要化學組分含量分析

為了對本研究中闊葉木纖維原料在制漿造紙及生物質轉化等相關領域的應用潛力與利用價值進行評估，對原料中的纖維素、半纖維素、木質素、抽出物和灰分含量進行了測定分析和比較]。5種野生木材原料的各化學組分含量如圖1所示。由圖1可知，各原料中的纖維素含量十分相近，為 36.76%～39.74% ，半纖維素含量差異也相對較小，為 16.68%～24.88% 。整體而言，所有原料的綜纖維素含量均在 53.84% ）62.69% 范圍內，低于典型闊葉木綜纖維素的含量（70% ）。較高的綜纖維素含量有利于提高木材在制漿過程中紙漿得率或制糖工業(yè)的糖轉化率[18-20]。本研究中山里紅的綜纖維素含量最高（ 62.69% ），相比本研究中其他闊葉木，初步判斷山里紅在制漿造紙和制糖工業(yè)領域將具有更大的利用潛力。黃檗綜纖維素含量最低（ 53.84% ），但黃檗作為國家Ⅱ級重點保護野生植物，發(fā)展其應用在制漿造紙等大宗化生產領域的前景較為受限。

圖15種野生闊葉木原料的組分含量

5種原料中，山里紅的半纖維素含量最高24.88% ），花揪樹和修枝莢蒾次之（略高于 20% ），而黃檗和紅瑞木中半纖維素含量相近，分別為16.95% 和 16.68% ，均接近或略低于目前所報道的典型闊葉木半纖維素含量（ 20%～35% ）[21-22]。制漿造紙過程中適量的半纖維素對于提升纖維素之間連接的緊密程度、提高紙張的不透明程度、紙漿產率，以及促進纖維分離和帚化等方面均有積極作用[23-24]，較高含量的半纖維素在生物質化學品和能源轉化方面會有較大的應用前景，但具體的應用會根據半纖維素種類的不同而有差異。

木質素含量的高低影響其在不同領域中的應用。在制漿造紙工業(yè)中，高含量木質素的植物原料在制漿漂白等過程對化學品、能耗的需求相對較高。除此之外，約 90% 的木質素會在蒸煮過程中溶于黑液，少量殘余在成品紙張中的木質素因環(huán)境變化將影響紙張白度和老化，導致紙張使用壽命的降低[25]。另一方面，在生物質轉化領域，將高含量木質素的植物作為原料可以從中分離出更高得率的木質素產品，從而利于其后續(xù)轉化和應用的發(fā)展。本研究中花揪樹木質素含量明顯較高（ 26.15% ），其他原料中的木質素含量差異很小，為 17.82%～20.87% ，均在已報道的常見闊葉木中木質素含量的范圍（ 15%～30% ）內[26-27]

所有原料中只有修枝莢蒾的抽出物含量近 15% 1 14.68% ），其他原料中的抽出物含量均在 10% 以下。過高的抽出物含量將不利于蒸煮過程中藥液的滲透，影響蒸煮效率，同時還會影響紙漿性能和白度[28。紅瑞木含有明顯較高的灰分含量（ 6.52% ），其他原料中的灰分含量僅有 0.52%～1.24% 。在生物質精煉中，較低的灰分和抽出物含量將對化學品消耗、處理時間及產物純度等方面產生積極的影響[29]

綜合上述分析，本研究中5種特色野生闊葉木中的主要化學組分與已報道的典型闊葉木中的化學組分相一致，初步判斷在制漿造紙領域均具有一定的利用潛力。其中，得益于較高的綜纖維素（ 62.69% ），較低的木質素（ 19.78% ）、抽出物（ 7.53% ）和灰分（1.19% ）含量，山里紅木材纖維相比其他4種闊葉木材在該領域具有更大的優(yōu)勢[30-311；而花揪樹中木質纖維的含量最高（ 86.12% ），初步判斷其在生物質精煉領域會有更大優(yōu)勢。然而，對本研究中闊葉木纖維的應用價值和可應用領域的推斷還需要進一步對其木質素、纖維素和半纖維素重要特性的詳細測試和具體分析而確定。

2.2不同闊葉木中木質素分析

2. 2.1 酸溶木質素和酸不溶木質素含量

5種闊葉木原料中的酸不溶木質素含量顯著高于酸溶木質素（圖2）。酸溶木質素含量均低于 5% ，且集中在 1%～2.5% 。從木質素含量來看，整體符合闊葉材中木質素的規(guī)律[24]。

圖25種野生闊葉木原料中酸不溶木質素和酸溶木質素含量

Fig.2 Acid-insolubleligninand acid-soluble lignin contentsof5kindsofwild hardwood rawmaterials

2.2.2 木質素S/G比例

闊葉木中主要是紫丁香基丙烷（S）和愈創(chuàng)木基丙烷（G），此外，還含有極少量的對羥苯基丙烷（H）基本結構單元[32]。據研究顯示，木質素中紫丁香基與愈創(chuàng)木基（S/G）比例是用于評價制漿造紙脫木質素過程中的重要參數，S/G比例越高，意味著木質素分子中因甲氧基取代帶來的結構特性越突出，其可降解性也會相應提升，有利于后續(xù)制漿等加工過程中的木質素脫除[33-34]

本研究通過硫醇酸解對5種野生闊葉木中木質素的S/G比例進行測定，結果如圖3所示。由圖3可知，修枝莢蒾、山里紅和黃檗的S/G比例均超過2，其中，黃檗的S/G比例高達3.92；花楸樹（0.68）和紅瑞木（0.21）的比例較低，其中木質素以G型基本結構單元為主。Studer等35在關于木質素含量對糖類降解的研究中表明，當S/G比例低于2時，二者之間存在強負相關，然而當S/G比例越高，木質素的負面影響越不顯著。由于半纖維素中木糖傾向于與木質素結合，高 S/G比例將影響木糖的產率3。同時，S/G比例較高，即紫丁香基丙烷基本結構單元含量多，又由于闊葉木中紫丁香基丙烷基本結構單元上連接多1個甲氧基，在 ClO₂^- 的作用下，會形成活性較大的氯化木質素，取代苯環(huán)羥基鄰位，使闊葉木的纖維原料易于分離和分絲帚化[24]。

圖35種野生闊葉木原料中木質素的S/G比例

基于木質素S/G比例結果，初步判斷修枝莢蒾、山里紅和黃檗更適合作為木材纖維原料應用于制漿造紙領域。然而結合上述3種闊葉木原料中主要化學組分（圖1）含量的結果進一步分析，山里紅中木質素、抽出物和灰分含量均處于較低水平，綜纖維素含量較高，因此，山里紅相比于其他2種原料，在制槳造紙領域具有更大的優(yōu)勢，黃檗次之。而花揪樹和紅瑞木在本研究5種原料中最不適用于制漿造紙領域。

2.3不同闊葉木木材中半纖維素分析

2.3.1半纖維素糖單元構成

吉林省5種闊葉木木材中的半纖維素組分構成如圖4所示。從圖4可知，木糖在5種原料的半纖維素中占據主導地位，其比例為 55%～76% ，且集中在 70% 276% ，沒有檢測出甘露糖單元，表明所有原料中的半纖維素以木聚糖為主，與已報道闊葉木中的主要半纖維素類型一致[]。其中，修枝莢蒾、黃檗和花揪樹中半纖維素的單糖構成相近，皆以木糖為主要單糖（75%～76% ），半乳糖醛酸次之（ 10%～13% ），其他為鼠李糖（ 3%～6% 、葡萄糖醛酸 （4%～5% ）和極少量的半乳糖、葡萄糖及阿拉伯糖，初步推測上述3種闊葉木中的半纖維素類型是以聚鼠李糖半乳糖醛酸木糖為主，伴有少量的聚葡萄糖醛酸木糖類半纖維素。紅瑞木和山里紅中的主要單糖組分雖然也是木糖，但其他單糖構成與上述3種區(qū)別較大。其中，紅瑞木半纖維中的木糖比例最高（ 55% ），葡萄糖（ 16% ）和半乳糖醛酸（ 12% ）次之，其余單糖為鼠李糖（ 6% 、葡萄糖醛酸（ 5% ）和更少量的半乳糖及阿拉伯糖，推測紅瑞木中半纖維素主要類型可能是聚鼠李糖半乳糖醛酸木糖，聚木糖葡萄糖次之，伴有少量的聚葡萄糖醛酸木糖。山里紅中的木糖比例相比紅瑞木較高L 70% ，比前3種闊葉木半纖維素中的木糖略低，但含有更高比例的葡萄糖醛酸（ 10% ）。除此之外，山里紅半纖維素還有較高比例的葡萄糖（ 10% ）和鼠李糖（8%） ，極低比例的半乳糖和阿拉伯糖，沒有半乳糖醛酸。據此，推測山里紅中主要的半纖維素類型為聚葡萄糖醛酸木糖，聚木糖葡萄糖次之。

圖45種野生闊葉木原料中半纖維素組分含量

Fig.4Hemicellulose composition of5kindsof wild hardwood rawmaterials

綜上所述，本研究中5種闊葉木的主要半纖維素組分是木聚糖，但具體木聚糖的類型差異較大。更為準確的半纖維素類型還需要通過進一步的半纖維素分離純化及紅外、核磁和質譜等檢測手段來綜合判定。

在工業(yè)制漿過程，半纖維素對酸、堿和熱的耐受程度較弱，整體過程中會有 70% 以上的半纖維素隨白水和黑液而流失浪費[38]。因此，在制漿前將半纖維素從植物原料中分離出來并加以利用是實現(xiàn)制漿造紙行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑[3。目前，對半纖維素的利用主要體現(xiàn)在六碳糖（如葡萄糖）在生物乙醇和五碳糖（如木糖）在化學品轉化兩方面。本研究5種闊葉木中，修枝莢蒾、黃檗和花楸樹半纖維素的木糖比例均高于 75% ，幾乎沒有葡萄糖，因此三者未來在生物質化學品方面會有更大的優(yōu)勢，如木糖醇、糠醛及其大量的衍生化學品的轉化和利用。紅瑞木和山里紅中半纖維素雖然也以木聚糖為主，同時也有較高比例的聚葡萄糖，通過生物質精煉技術將二者分離后在生物乙醇和化學品兩方面將均得到較好的轉化應用[40]。

2.3.2半纖維素分子質量

分子質量是半纖維素重要的物理特性，對其溶解性、成膜性、可降解性及功能化改性等方面具有極大影響[41-42]。表1為5種野生闊葉木半纖維素分子質量。如表1所示，5種闊葉木原料的半纖維素質均分子質量（M_w） ）均高于 ，但其多分散性系數（PDI）為1.57～1.81，表明分子質量分布較寬，均勻性稍差。分子質量從高到低依次為：黃檗 gt; 花楸樹 gt; 修枝莢蒾 gt; 紅瑞木 gt; 山里紅。

表15種野生闊葉木半纖維素分子質量

Table1 Hemicellulosemolecular weight of 5kinds of wild hardwoods

注 M_? 為數均分子質量。

不同分子質量的半纖維素會在不同領域發(fā)揮不同的作用，如高分子質量半纖維素在材料和化工領域開發(fā)利用中可能具有獨特優(yōu)勢，而分子質量相對較低的半纖維素在能源和化學品轉化方面將具有較大的潛力和實用價值，后續(xù)可針對進一步的研究其在相關領域的應用[43]。

2.4不同闊葉木木材中纖維素聚合度分析

纖維素聚合度（DP）對纖維的理化性質，以及在造紙、輕紡和其他纖維素基材料等領域的應用起著決定性作用，是衡量纖維機械強度的重要指標44。其中，DP對紙張耐折度、撕裂度、耐破度、拉伸強度、韌性等力學性能有顯著影響，增大纖維素聚合度有利于增強紙張的物理性能，同時能延長紙張的使用時間[45]。天然纖維素具有很高的聚合度，然而由于纖維素分離和聚合度測定整體過程中不可避免的發(fā)生降解，所得到的纖維素聚合度通常較低。

圖3為5種野生闊葉木原料中纖維素的平均聚合度。由圖3可知，通過相同的分離、純化和測定方法，不同闊葉木中纖維素的聚合度均有較大的降解，且呈現(xiàn)明顯差異。5種原料中纖維素聚合度在 1000～ 1700之間，與文獻報道的相一致[3]。其中，修枝莢蒾、花楸樹和山里紅纖維素的聚合度均高于1640。考慮到所有闊葉木纖維的分離、純化、測定方法和條件相同，該結果表明，上述3種纖維中的天然纖維素分子鏈相較于黃檗和紅瑞木纖維的纖維素更長，聚合程度更高，或者其纖維素在分離純化和測定過程中的化學穩(wěn)定性更高。這類高聚合度纖維素纖維能夠表現(xiàn)出更好的機械性能4，在制漿造紙工業(yè)中能賦予紙張優(yōu)異的抗張強度，適用于生產對強度要求較高的紙張，如包裝用紙、印刷書寫紙等[47]。黃檗和紅瑞木纖維中的纖維素聚合度均約1000，表明這2種闊葉木纖維具有比上述3種纖維更短的纖維素分子鏈，或者其纖維素在分離純化和測定過程中的化學穩(wěn)定性較差，更容易發(fā)生降解。然而，低聚合度的纖維素能被腸道微生物選擇性代謝，為人體帶來諸多健康益處。同時，還具備獨特的抗菌和技術功能特性，因此其在食品、制藥和化工等領域具有廣闊的應用前景[48]。此外，低聚合度或化學穩(wěn)定性較低的纖維素在其納米化解纖效率和能耗方面，相比高聚合度和化學穩(wěn)定性較高的纖維素更具有優(yōu)勢[49]

圖55種野生闊葉木原料中纖維素的平均聚合度

Fig.5AverageDP ofcellulose in the5kindsof wild hardwoodrawmaterials

3結論

本研究以吉林5種野生闊葉木材（修枝莢蒾、黃檗、花楸樹、紅瑞木和山里紅）為研究對象，對其主要的化學組分及木質纖維的重要特性進行了檢測和分析，并基于所測結果對其應用進行了推測和比較。3.15種闊葉木木材的化學組分大致相同，但木質纖維素的重要特性區(qū)別較大。其中，纖維素含量十分相近（ 36.76%～39.74% ，但分離出的纖維素聚合度為 1 021～1 708 ；半纖維素含量為 16.68%～24.88% ，分離出的半纖維素質均分子質量為45.83～73.78kDa，主要半纖維素種類在不同原料中有明顯的區(qū)別，但主要包括聚鼠李糖半乳糖醛酸木糖、聚葡萄糖醛酸木糖和聚木糖葡萄糖；木質素的含量為17.82%～26.15% ，S/G比例在0.21～3.92之間；灰分和抽出物含量較低。綜合分析，本研究中闊葉木木材的化學組分與已報道的典型闊葉木相一致。

3.2不同組分含量和重要特性的差異影響原料在不同領域發(fā)揮優(yōu)勢，其中，山里紅的纖維素（ 37.80% ）和綜纖維素（ 62.69% ）含量在所有原料中均處于較高水平，而抽出物（ 7.53% ）、灰分（ 1.19% ）和木質素（ 19.78% ）含量相對較低， S/G 比例為2.32，綜合比較本研究中5種纖維原料，推測山里紅在制漿造紙領域應用前景最好；花楸樹中的木質纖維素總含量為 86.12% ，在所有原料中最高，且其灰分和抽出物含量在本研究所有原料中最低，但由于花楸樹中的木質素含量最高（ 26.15% ），且其S/G比例僅0.68，不適用于制漿造紙領域，因此推測花揪樹最適用于以木質纖維素為主的生物質精煉領域。

3.3修枝莢蒾、黃檗和紅瑞木在制漿造紙和生物質轉化領域也具有較好的潛力，但由于各自不同的原因，其潛力較弱于山里紅和花楸樹。如修枝莢蒾的木質素含量較高，導致制漿過程中更多化學品和能源的消耗，但適用于木質素為主的生物質轉化領域；紅瑞木木質素的S/G比例偏低，不利于木質素的脫除；黃檗作為國家Ⅱ級重點保護野生植物，蓄積量也較低，在制漿造紙等大宗化生產領域的發(fā)展前景較為受限，但得益于其較低的抽出物、灰分和木質素含量及其較高的S/G比例（3.92），以及富含喹啉類生物堿的優(yōu)勢，未來如果能夠政策性實現(xiàn)人工培育，將在制槳造紙和生物質精煉領域均有較好的應用前景。然而，上述植物在造紙行業(yè)和生物質轉化領域的應用，僅是基于當前組分數據所進行的初步推測，具體產業(yè)化路徑仍需結合工程化研究推進。

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（責任編輯：董鳳霞）