摘  要：針對亞麻纖維中果膠的定量測試方法較多，但各方法準(zhǔn)確度差異較大的問題，采用質(zhì)量法、咔唑比色法、硫代硫酸鈉滴定法對果膠含量進(jìn)行測試和比較，探究測試亞麻纖維中果膠定量的最佳方案。研究表明，采用咔唑比色法定量分析亞麻纖維中的果膠含量最準(zhǔn)確，具體試驗方案為：亞麻試樣在回流4～6次/h的條件下經(jīng)丙酮提取4h；先后使用10g/L和5g/L草酸銨溶液回流煮沸3h和2h；采用鹽酸乙醇溶液沉淀果膠提取物；最后使用熱氨水溶液制備待測溶液，并采用咔唑比色法測試得到果膠含量。

關(guān)鍵詞：亞麻；果膠；咔唑比色法；硫代硫酸鈉滴定法；定量分析

 

亞麻纖維是應(yīng)用廣泛的紡織品原料［1］，來源于亞麻的莖，屬于韌皮纖維［2］。亞麻單纖維較短，平均長度為10～26mm，細(xì)度為1．25～5．57dtex，因此很難直接進(jìn)行紡紗［3］，需要依靠果膠將亞麻單纖維黏合成束，使纖維束達(dá)到紡紗所需的工藝長度。但若纖維束中果膠含量過多，會導(dǎo)致紗線或織物手感粗硬、吸水性較差，并影響染料對織物的上染及染色牢度；若果膠含量太少，則單纖維之間的結(jié)合力下降，導(dǎo)致纖維束強力下降，不利于紡紗，因此果膠含量對亞麻纖維加工具有重要影響［4－5］。

亞麻纖維中組成果膠結(jié)構(gòu)的基本單元主要為半乳糖醛酸，此外還有鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖等糖基類物質(zhì)［6－7］。果膠一般分為水溶性果膠與不溶性果膠。水溶性果膠可以溶于熱水中，水溶性果膠與不溶性果膠都可溶于草酸銨、檸檬酸銨和乙二胺四乙酸等金屬螯合劑溶液。常見的咔唑比色法和硫代硫酸鈉滴定法均是利用螯合劑提取亞麻纖維上的果膠物質(zhì)［8－12］。目前測試亞麻纖維果膠含量沒有一致的方法標(biāo)準(zhǔn)，常用的測試方法有GB/T5889—1986《苧麻化學(xué)成分定量分析》中的質(zhì)量法、咔唑比色法［8－11］、硫代硫酸鈉滴定法等［12］。但是不同檢測方法之間以及同種檢測法、不同果膠提取方式之間的差別較大，檢測結(jié)果及準(zhǔn)確度也有較大差異。本文通過對質(zhì)量法、咔唑比色法、硫代硫酸鈉滴定法3種亞麻纖維中果膠含量的測試方法以及不同果膠提取方式的比較研究，分析不同測試方法的優(yōu)缺點和可操作性，并依此擬定一種準(zhǔn)確度高、操作性強的測試方法。

 

1材料、儀器與試劑

1．1材料

亞麻打成麻，浙江金鷹(集團(tuán))有限公司生產(chǎn)。

1．2儀器

Lambda35型分光光度計(美國PE公司)、FA－2204型電子天平(上海衡平儀器儀表廠)、LH－277型索氏提取器(聯(lián)華玻璃儀器)、DHG－9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海市齊欣科學(xué)儀器有限公司)、DF－101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)。

1．3試劑

咔唑、乙醇、草酸銨、鹽酸、氨水、甲基橙指示劑、淀粉、硫代硫酸鈉、無水碳酸鈉、重鉻酸鉀、碘化鉀、硫酸、丙酮、檸檬酸銨、氫氧化鈉、醋酸、硫酸銅、半乳糖醛酸，以上試劑均為分析純。

1．4試劑準(zhǔn)備

1．4．1亞麻纖維中脂蠟質(zhì)的抽取

亞麻纖維表面存在不溶于水的脂蠟質(zhì)，這會影響金屬螯合劑和果膠的結(jié)合，為保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，需提前抽取脂蠟質(zhì)。準(zhǔn)確稱取3g(精確到0．0001g)烘干后的亞麻試樣，以丙酮作為有機溶劑，經(jīng)過索氏提取器提取4h(回流4～6次/h)后去除脂蠟質(zhì)，并在105℃下烘干至恒重。

1．4．2半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

稱取100mg半乳糖醛酸溶于去離子水中，定容至100mL，獲得1mg/mL半乳糖醛酸原液。分別移取上述原液0、2、4、6、8、10mL定容至100mL，得到質(zhì)量濃度分別為0、0．02、0．04、0．06、0．08、0．10mg/mL的半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)液；各取上述標(biāo)準(zhǔn)液1mL于試管中，加入98%的濃硫酸8mL，用冰水冷卻后放入75℃水浴中保溫15min；取出后冷卻至室溫，然后加入0．15%咔唑乙醇溶液0．2mL，充分搖勻后于暗處顯色30min，用紫外分光光度計在540nm波長下測定溶液吸光度。以半乳糖醛酸含量為橫坐標(biāo)、各吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1．4．3硫代硫酸鈉溶液的配制及標(biāo)定

稱取25g硫代硫酸鈉，溶于煮沸并冷卻后的去離子水中，加入0．3g無水碳酸鈉并定容至1000mL，在暗處放置1周后，使用間接碘量法對硫代硫酸鈉進(jìn)行標(biāo)定。

 

2試驗方案

2．1質(zhì)量法

參考GB/T5889—1986《苧麻化學(xué)成分定量分析方法》中“果膠物質(zhì)含量”部分的試驗要求，亞麻纖維在去除脂蠟質(zhì)和水溶性物質(zhì)后，在草酸銨溶液的作用下去除果膠，通過計算纖維失重率得到果膠含量。

將抽取脂蠟質(zhì)后的未烘干亞麻試樣置于100℃的150mL去離子水中預(yù)處理4h以去除亞麻中的水溶物，隨后將亞麻試樣在105℃下烘干至恒重，在干燥器中冷卻后精確稱重(精確到0．0001g)。

將纖維與150mL質(zhì)量濃度為5g/L的草酸銨溶液混合，移入圓底燒瓶中回流煮沸3h，取出試樣清洗、過濾，在105℃下烘干至恒重，在干燥器中冷卻后精確稱重(精確到0．0001g)，按照式(1)計算果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

 

式中：W———樣品中果膠物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

G0———樣品干重，g；

G1———樣品提取水溶物后的干重，g；

G2———樣品提取果膠后的干重，g。

2．2咔唑比色法

果膠在金屬螯合劑草酸銨的作用下轉(zhuǎn)化成可溶性銨鹽，并在鹽酸乙醇的作用下發(fā)生沉淀反應(yīng)，隨后在堿性環(huán)境中水解得到半乳糖醛酸。半乳糖醛酸在強酸條件下與咔唑發(fā)生縮合反應(yīng)生成紫紅色物質(zhì)，測定溶液在540nm波長處的吸光度從而得到果膠濃度。

將抽取脂蠟質(zhì)后的烘干亞麻試樣放入裝有100mL10g/L草酸銨溶液的燒瓶中，回流煮沸3h；過濾后獲得提取液，然后加入100mL的5g/L草酸銨溶液，回流煮沸2h，過濾得到提取液，合并兩次提取液；將提取液蒸發(fā)濃縮至70～80mL，冷卻后定容至100mL。搖勻并取25mL提取液于燒杯中，加入90mL鹽酸乙醇溶液(11mL質(zhì)量濃度為1．19g/mL的鹽酸溶于1000mL乙醇中)，攪拌后靜置12h，得到果膠沉淀物。用30mL鹽酸乙醇洗滌液分3次洗滌過濾后的沉淀物，隨后將沉淀物連同濾紙放入燒瓶中，加入75mL熱氨水溶液(75mL沸水與1．5mL質(zhì)量濃度為0．9g/mL的氨水混合)煮沸5min，過濾后倒入25mL熱水再煮沸5min，過濾，重復(fù)此操作2次。最后將所有濾液合并定容至250mL，待用。

取待用濾液1mL，按照2．4．2中咔唑比色法進(jìn)行吸光度測試，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到溶液濃度，并依據(jù)式(2)計算果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

 

式中：W———果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

G0———樣品干重，g；

Ve———提取原液體積，L；

C———半乳糖醛酸濃度，ug/mL。

2．3硫代硫酸鈉滴定法

果膠在金屬螯合劑檸檬酸銨的作用下形成果膠溶液，并在氫氧化鈉的作用下發(fā)生皂化反應(yīng)形成果膠酸鈉與醇，隨后與弱酸反應(yīng)形成果膠酸。果膠酸與硫酸銅反應(yīng)得到果膠銅沉淀，利用氨水溶解沉淀得到銅離子，通過硫代硫酸鈉滴定銅離子進(jìn)而計算出果膠含量。

2．3．1預(yù)處理法

將抽取脂蠟質(zhì)后的未烘干亞麻試樣放入100℃的150mL去離子水中煮20min進(jìn)行預(yù)處理，在105℃下烘干至恒重，隨后加入200mL質(zhì)量濃度為10g/L的檸檬酸銨溶液煮沸2h，過濾并洗滌，合并濾液定容1000mL。

向濾液中加入40mL濃度為0．5mol/L的氫氧化鈉溶液，密封靜置12h使果膠物質(zhì)皂化；之后加入60mL濃度為2mol/L的醋酸溶液和50mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫酸銅溶液，密封靜置2h，使果膠充分沉淀，過濾得果膠銅。利用10%氨水溶解果膠銅，并向溶液中加入2滴甲基橙指示劑，用72%硫酸調(diào)節(jié)溶液呈酸性，隨后加入50mL10%的KI溶液，搖晃均勻，靜置3min后，以淀粉作為指示劑，用0．01mol/L的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液至藍(lán)色消失。根據(jù)式(3)計算果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

 

式中：W———果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

C———硫代硫酸鈉濃度，mol/L；

V———消耗的硫代硫酸鈉體積，mL；

n———銅的物質(zhì)的量，mol，n=0．06355；

K———果膠與銅的折算系數(shù)，K=9．4；

G0———樣品干重，g。

2．3．2直接提取法

將抽取脂蠟質(zhì)后的烘干亞麻試樣與5g/L檸檬酸銨溶液混合，在100℃條件下反應(yīng)3h，過濾并用去離子水洗滌，將濾液定容至1000mL。之后按照3．3．1的方法進(jìn)行測試，并根據(jù)式(3)計算果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

 

3結(jié)果與討論

4種果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)測試方法的試驗結(jié)果見表1。

  

由表1可知，質(zhì)量法和預(yù)處理－硫代硫酸鈉滴定法提取的果膠含量明顯偏低，主要原因是兩種方法均采用了預(yù)處理，亞麻試樣在去離子水中煮沸時，水溶性果膠流失較多導(dǎo)致果膠含量測試值明顯偏低。咔唑比色法和直接提?。虼蛩徕c滴定法中，果膠提取與測試過程雖然不同，但均避免了水溶性果膠的流失，果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測試結(jié)果差別不大，可以實現(xiàn)較為準(zhǔn)確的測試。同時從表1中果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)變異系數(shù)CV值對比可以看出，咔唑比色法的CV值為1．14%，優(yōu)于另外3種方法，說明前者測試結(jié)果的離散程度最小，測得的亞麻纖維中果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)精確度更高。

 

4結(jié)語

本文研究比較了4種亞麻纖維中果膠含量的測試方法，分別為：質(zhì)量法、咔唑比色法、硫代硫酸鈉滴定法(預(yù)處理法和直接提取法)。研究結(jié)論如下：

(1)亞麻纖維中存在水溶性果膠，在預(yù)處理過程中水溶性果膠流失導(dǎo)致果膠含量測試值偏低。

(2)咔唑比色法和直接提取－硫代硫酸鈉滴定法都能較為準(zhǔn)確地測量果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且結(jié)果基本一致，咔唑比色法測試果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4．40%，滴定法測試果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4．51%。

(3)咔唑比色法測試所得果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)變異系數(shù)CV值為1．14%，明顯優(yōu)于其他3種方法，因此采用該方法測試亞麻纖維中果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的準(zhǔn)確度更好。

綜上所述，測試亞麻中果膠含量較為準(zhǔn)確的試驗方案為：亞麻試樣經(jīng)過丙酮索氏提取4h，回流4～6次/h；先后使用10g/L和5g/L草酸銨溶液回流煮沸3h和2h；采用鹽酸乙醇溶液沉淀果膠提取物；最后使用熱氨水溶液制備待測溶液，并采用咔唑比色法測試得到果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

 

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文章摘自：郭晉洲，李衛(wèi)東，劉雙等.亞麻纖維中果膠定量測試方法[J].上海紡織科技，2023，51(04)：45-47+55.DOI：10.16549/j.cnki.issn.1001-2044.2023.04.022.