Способ количественного определения лигнино-целлюлозного комплекса в растениях
Изобретение относится к аналитической химии природных соединений, в частности к способу определения лигнино-целлюлозного комплекса в растениях . Изобретение позволяет сократить время анализа при определении лигниноцеллюлозного комплекса в 7 раз по сравнению со всеми известными способами. Сокращение времени анализа достигается экстракцией лигнина из образца 1,5-2,0%- ным раствором NaOH при 155-165°С в течение 1,5-2 ч и определением целлюлозы по ее массе после отделения мешающих примесей неорганических и органических веществ последовательной промывкой негидролизованного остатка 3-5%-ным раствором HCI и ацетоном до прекращения выделения окрашенных веществ. 3 табл. со
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 33/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ цф ЯЩЯ Ъ (21) 4845456/13 (22) 05.06.90 (46) 30.06.92. Бюл, N. 24 (71) Научно-исследовательский институтживотноводства Лесостепи и Полесья УССР (72) Н,А.Романов и H.Â.Âåðÿãèíà (53) 631.5/9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 11441111666655,, к л, 6 01 N 33/00, 1988.
Журавлев Е.М. Руководство по зоотехническому анализу кормов, M. Изд. сельскохозяйственной лит-ры, 1963, с. 86-88 (прототип). (54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИГНИНО-ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО
КОМПЛЕКСА В РАСТЕНИЯХ
Изобретение относится к аналитической химии природных соединений, в частности к способу определения лигнино-целлюлозного комплекса в растениях.
Известен способ количественного определения лигнина в растениях, включающий экстракцию лигнина щелочным гидролизом, отделение зкстрагированного лигнина от негидролизованного остатка фильтрацией, подкисление фильтрата лигнина солянбй кислотой до образования осадка лигнина, выделение лигнина на хроматографической колонке, элюирование лигнина из колонки диметилсульфоксидом с последующим спектрофотометрическим определением.
Недостатком известного способа является то, что он не позволяет проводить одновременное определение лигнина и„, SU„„1744648 А1 (57) Изобретение относится к аналитической химии природных соединений. в частности к способу определения лигнино-целлюлозного комплекса в растениях. Изобретение позволяет сократить время анализа при определении лигниноцеллюлозного комплекса в 7 раз по сравнению со всеми известными способами.
Сокращение времени анализа достигается экстракцией лигнина из образца 1,5-2,0%ным раствором Na0H при 155-165 С в течение 1 5-2 ч и определением целлюлозы по ее массе после отделения мешающих примесей неорганических и органических веществ последовательной промывкой негидролизованного остатка 3-5%-ным раствором HCI u ацетоном до прекращения выделения окрашенных веществ. 3 табл, целлюлозы (лигнино-целлюлозного комплекса) в растениях, а для оценки питательности растительных кормов требуется определение лигнино-целлюлозного комплекса, Известен способ определения лигниноцеллюлозного комплекса, включающий обезжиривание образца, высушивание после обезжиривания, гидролиз с 2%-ной соляной кислотой, отделение лигнина и целлюлозы фильтрованием, высушивание остатка, гидролиз с 72%-ной серной кислотой, отделение и отмывку лигнина, высушивание лигнина, определение золы и азота в лигнине для поправки к содержанию лигнина и определение целлюлозы по образовавшейся глюкозе.
Недостатком способа является его длительность (48 ч или 7 рабочих дней), 1744648
Цель изобретения — сокращение времени анализа при определении лигнино-целлюлозного комплекса в растениях.
Поставленная цель достигается тем, что в способе количественного определения лигнино-целлюлозного комплекса в растениях, включающем гидролиз образца, отделение лигнина от целлюлозы фильтрацией и последующий анализ лигнина и целлюлозы, экстракцию лигнина из образца осуществляют 1,5-2 -ным раствором NaOH при 155165 С в течение 1,5-2 ч, а негидролизованный остаток после фильтрования последовательно промывают 3-50 ным раствором HCI и ацетоном до превращения выделения окрашенных веществ, полученный остаток высушивают и по его массе определяют в образце количество целлюлозы.
Использование изобретения позволяет сократить время анализа при определении лигнино-целлюлозного комплекса в растениях в 7 раз по сравнению с известным способом.
Сокращение времени анализа при определении лигнино-целлюлозного комплекса предлагаемым способом достигается за счет проведения щелочного гидролиза с последующим отделением растворенного лигнина от мешающих примесей на хроматографической колонке и его спектрофотометрическим определением, Одновременно при щелочном гидролизе. в раствор переходят мешающие определению целлюлозы жиры, белки, низкомолекулярныеуглеводы, пентазаны и основная часть окрашенных пигментов, а из негидролизованного остатка после несложной операции последовательной промывки его раствором
HCI и ацетоном получается чистая целлюлоза, количество которой определяется по ее массе. При этом исключаются имеющиеся в прототипе такие длительные и сложные операции как обезжиривание образца, многократный гидролиз кислотами разной концентрации, определения золы и азота для введения поправки к содержанию лигнина и определение целлюлозы по образовавшейся глюкозе с использованием реакций превращения окиси меди в закись восстановлением глюкозой, восстановления закисью меди железа (III) и оттитровки полученного железа (Il) перманганатом калия.
Способ количественного определения лигнино-целлюлозного комплекса в растениях является новым так как впервые для строго количественного определения лигнино-целлюлозного комплекса используют щелочной гидролиз с 1,5-2 -ным раство55 обеспечивает возможность одновременного определения лигнина и целлюлозы в анализируемых растениях, Промывка негидролизованного остатка после фильтрационного отделения экстрагированного лигнина 3-5%-ным раствором
HCI необходима для отделения адсорбирором NaOH при 155-165ОС в течении 1,5-2 ч, а негидролизованный остаток после фильтрационного отделения последовательно промывают 3-5 -ным раствором HCI и аце5 тоном до прекращения выделения окрашенных веществ. При этом отделяются адсорбированные на целлюлозе и мешающие ее определению труднорастворимые неорганические и органические соединения
10 и обеспечивается возможность определения целлюлозы.
В изобретении щелочной гидролиз растений при определении лигнино-целлюлозного комплекса проводят с 1,5-2,0 -ным
15 раствором при 155-165 С в течение 1,5-2 ч.
Использование концентрации гидроксида натрия, температуры гидролиза и времени гидролиза меньших, чем нижние границы установленных интервалов, приводит к не20 полному отделению целлюлозы от сопутствующих компонентов растений и получению завышенных результатов. Использование концентрации гидроксида натрия, температуры гидролиза и времени гидролиза боль25 ших, чем верхние границы указанных интервалов, приводит к частичному разрушению целлюлозы и получению заниженных результатов (табл.1).
Полное выделение лигнина достигается
30 при щелочном гидролизе растений с 1-2 ным раствором NaGK при 150-165 С в течение 1-3 ч, Использование концентрации гидроксида натрия, времени гидролиза и температуры меньших, чем нижние границы
35 установленных интервалов, приводит к неполному выделению лигнина из растений.
Использование концентраций гидроксида натрия, времени гидролиза и температуры гидролиза больших, чем верхние границы
40 указанных интервалов, приводит к снижению растворимости лигнина, что объясняется вторичной конденсацией гидролизованного лигнина.
Выход лигнина и целлюлозы контроли45 ровали способом кислотного гидролиза и предлагаемым способом. Аналогичные результаты получены при исследовании других растительных кормов — соломы и силоса, Исходя из оптимальных условий выде50 ления лигнина и целлюлозы из растений следует, что проведение щелочного гидролиза растений с 1,5-2,0%-ным раствором
NaOK при 155-165 С в течение 1,5-2,0 ч
1744648 ванных на целлюлозе труднорастворимых неорганических соединений (гидроксидов, фосфатов, фитатов металлов и других соединений) после щелочного гидролиза, которые как установлено экспериментально, могут давать на 1-5 завышенное содержание целлюлозы. Использование для промывки соляной кислоты с меньшей концентрацией не обеспечивает быстрой отмывки труднорастворимых неорганических соединений с поверхности целлюлозы, Использование
10 более высокой концентрации соляной кислоты не целесообразно, так как скорость отмывки адсорбированных труднораство15 римых неорганических соединений остается без изменения, а расход соляной кислоты увеличивается.
Промывка негидролизованного остатка после фильтрационного отделения экстра20 гированного лигнина ацетоном необходима для отделения адсорбированных на целлюлозе водонерастворимых органических соединений, которые, как было установлено экспериментально, могут давать завышенное содержание целлюлозы на 5-10; . Использование ацетона обеспечивает быстрое отделение адсорбированных органических соединений и ускоряет последующее высушивание полученной целлюлозы.
Использование других, водонерастворимых органических растворителей (хлороформ, гексан, бензол и др.) не обеспечивает быстрого смачивания насыщенного водой негидролизованного остатка, в результате чего
30 продолжительность отмывки адсорбированных на целлюлозе, сопутствующих органических соединений увеличивается в 3-5. раз, Использование водорастворимых орга35 нических растворителей (метанол, этанол) не обеспечивает быстрой отмывки адсорбированных органических соединений в связи с их худшей растворимостью в спиртах(продолжительность отмывки увеличивается в 2
50 вается время высушивания полученной целлюлозы.
Пример конкретного определения лигнино-целлюлозного комплекса в растениях.
Навеску растительного материала 0,250,5 г заливают 10-20 мл 1,7-1,8 -ного рас55 раза по сравнению с отмывкой ацетоном). 45
Использование водорастворимых диметилсульфоксида, диоксана, диметилформамида нецелесообразно, так как эти растворители высококипящие, в результате чего увеличитвора NaOH и выдерживают в течение 1,71,8 ч при 160 С в герметически закрытой емкости. Полученный щелочной раствор лигнина отфильтровывают и используют фильтрат для отделения лигнина от мешающих примесей на хроматографической колонке с последующим спектрофотометрическим
on ределением.
Негидролизованный остаток на фильтре промывают 20-30 мл 3-5o íoão раствора
HCI и 40-50 мл ацетона. Отмытый остаток высушивают при 105 С в течение 2,5 ч, взвешивают и по массе остатка определяют содержание целлюлозы.
Результаты определения лигнино-целлюлозного комплекса в люцерновом сене, соломе и кукурузном силосе приведены в табл,З.
В качестве добавки целлюлозы используется беззольная фильтровальная бумага, Аналогично on ределяют лигнино-целлюлозный комплекс в других растениях, При этом относительное стандартное отклонение не превышает 0,05, Таким образом, изобретение позволяет в 7 раз сократить продолжительность времени анализа при определении лигниноцеллюлозного комплекса в растениях по сравнению с известным способом, что дает возможность широко использовать предлагаемый способ в сельскохозяйственном производстве для оперативного контроля за содержанием лигнино-целлюлозного комплекса при организации рационального кормления сельскохозяйственных животных и заготовке кормов.
Формула изобретения
Способ количественного определения лигнино-целлюлозного комплекса в растениях, включающий гидролиз образца, экстрагирование, отделение лигнина от целлюлозы фильтрацией, последующий анализ, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени анализа, экстракцию лигнина из образца осуществляют
1,5-2 -ным раствором NaQH при 150-165 С в течение 1,5-2 ч, а негидролизованный остаток после фил ьтрационного отделения последовательно промывают 3-5 -ным раствором HCI и ацетоном до прекращения выделения окрашенных веществ, полученный остаток высушивают, а определение целлюлозы в образце осуществляют по массе высушенного остатка.
1744648
Табли ца 1
Выход целлюлозы из люцерны (от исходного содержания) в зависимости от концентрации NaOH, температуры и продолжительности гидролиза (п=5) Время, ч
Концентрация ИаОН,Z
1,5 2,0
2,5
1,0
Т = 150 С
127,53
123,26
117,91
105, 16
100,70
124,55
120,78
108,54
102,87
98,79
116,25 !
08,60
100,70
95,28
89,29
104,78
100,70
95,22
91,97
86,04
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
131,17
128,17
121,16
110,96
104,40
Т = 155 С
129,38
121,16
»4,85
109,88
100, 70
108,41
100,51
99,68
97, 71
92,73
108,22 t00,06
99,74
96,56
92,4г
Т = 160 С
102,04
97,64
95,03
91,27
S8,91
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
97,77
93,82
86,30
82,85
80,31
101,34
100,25
99,36
94,90
88,91
128,68
118,99
113,77
97.77
94, 71
101,02
99,94
99,36
90,57
83, 17
Т = 165 С
99, 94
99,87
99,94
88, 14
70, 11
Т = 170 С
95,09
89,29
89,33
86,04
78,65
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
91,01
89,23
86,04
79,03
71,38
75,27
74,31
71, 32
64, t2
69,60
125,68
112,94
101,98
92,0)
91,?1
85,79
85,15
81,45
71,38
67,49
100,57
100,06
99,94
90,82
78,27
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
83, 62
78, 39
65,65
58,76
55,13
92,42
89,28
84,38
77,18
64,31
76,99
73,29
62,46
58,00
54,24
76,55
70,81
62,08
56,91
51,11
110 39
97,13
94,90
85,21
70,36
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
1744648
Та бли ца 2
Выход лигнина (3 от исходного содержания) в зависимости от концентрации NaOH, температуры и продолжительности гидролиза (n = 3) Время, ч
Концентрация
NaOH, 7
0,5 1,0
3,0 4,0
2,0
140 С
150 С
160 С
165" С
170" С
0,5
1,0
1 5
2,0
3,0
0,5
1,0
1,5
2,0
3,0
0,5
1,0
1,5
2,0
3,0
0,5
1,0
1,5
2,0
3,0
0,5
1,0
1,5
2,0
3,0
79
88
89
94
94
94
01
94
96
96
96
84
92
94
88
09
99
99
93
99
99
94
98
99
99
94
93
94
91.
96
94
97
96
Т =
92, 99
97
Т =
96
92
Т =
92
Т =
91
92
93
91
86
93
92
100 l 00 . 100
94
99
86
83
82
86
83
92
94
94
94
93
93
93
93
94
94
82
76
71
1744648
Таблица 3
Результаты определения лигнино-целлюлозного комплекса в растительных кормах
Примечание. *)- В качестве добавки целлюлозы используется беззольная фильтровальная бумага.
Составитель Е.Ильин
Редактор И.Касарда Техред М.Моргентал Корректор 3.Салка
Заказ 2196 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
