范式法测定纤维素

原理
采用范氏(Van Soest)的洗涤纤维分析法测定中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF 原理:
植物性饲料经中性洗涤剂煮沸处理,不溶解的残渣为中性洗涤纤维,主要为细胞壁成分,其中包括半纤维素、纤维素、木质素和硅酸盐。植物性饲料经酸性洗涤剂处理,剩余的残渣为酸性洗涤纤维,其中包括纤维素、木质素和硅酸盐。酸性洗涤纤维经72%硫酸处理后的残渣为木质素和硅酸盐,从酸性洗涤纤维值中减去72%硫酸处理后的残渣为饲料的纤维素含量。将72%硫酸处理后的残渣灰化,在灰化过程中逸出的部分为酸性洗涤木质素(ADL)的含量。
试剂的配制
中性洗涤剂(3%十二烷基硫酸钠):准确称取18.6g乙二胺四乙酸二钠(EDTAC10H14O8Na2•2H2O,分析纯)和6.8g硼酸钠 Na2B4O7•10H2O,分析纯)放入烧杯中,加入少量蒸馏水,加热溶解后,再加入30g十二烷基硫酸钠(C12H25NaO4S,分析
纯)和 10ml乙二醇乙醚(C4H10O2,分析纯);再称取4.56 g无水磷酸氢二钠(Na2HPO4,分析纯)置于另一烧杯中,加入少量蒸馏水微微加热溶解后,倒入前一个烧杯中,在容量瓶中稀释至1000ml,其中pH 值约为6.9~7.1pH值一般勿需调整); 1N硫酸:量取约27.87 ml浓硫酸(分析纯,比重1.8498%),徐徐加入已装有500ml蒸馏水的烧杯中,冷却后注入1000ml容量瓶定容,标定; 酸性洗涤剂(2%十六烷三甲基溴化铵):称取20g十六烷三甲基溴化铵(CTAB,分析纯)溶于1000ml1N硫酸,必要时过滤;
中性洗涤纤维测定
准确称取1.0000g样品(通过40目筛)置于直筒烧杯中,加入100ml中性洗涤剂和数滴十氢化萘及0.5g无水亚硫酸钠。将烧杯套上冷凝装置于电炉上,在5~10min内煮沸,并持续保持微沸60min。煮沸完毕后,取下直筒烧杯,将烧杯中溶液倒入安装在抽滤瓶上的已知重量的玻璃坩埚中进行过滤,将烧杯中的残渣全部移入,并用沸水冲洗玻璃坩埚与残渣,直洗至滤液呈中性为止。用20ml丙酮冲洗二次,抽滤。将玻璃坩埚置于105℃烘箱中烘2h后,在干燥器中冷却30 min称重,直称至恒重。
酸性洗涤纤维测定
准确称取1.0000g样品(通过40目筛)置于直筒烧杯中,加入100 ml酸性洗涤剂和数滴十氢化萘及0.5g无水亚硫酸钠。将烧杯套上冷凝装置于电炉上,在5~10min内煮沸,并持续保持微沸60min。趁热用已知重量的玻璃坩埚抽滤,并用沸水反复冲洗玻璃坩埚及残渣至滤液呈中性为止。用少量丙酮冲洗残渣至抽下的丙酮液呈无为止,并抽净丙酮。将玻璃坩埚置于105℃烘箱中烘2h后,在干燥器中冷却30 min称重,直称至恒重。
   酸性洗涤木质素和酸不溶灰分(AIA)测定      试验平台 将酸性洗涤纤维加入72%硫酸,在20℃消化3h后过滤,并冲洗至中性。消化过程中溶解部分为纤维素,不溶解的残渣为酸性洗涤木质素和酸不溶灰分,将残渣烘干并灼烧灰化后即可得出酸性洗涤木质素和酸不溶灰分的含量。
结果计算
  中性洗涤纤维含量的计算:NDF%=W1W2/ W×100
  式中:
  W1—玻璃坩埚和NDF重(gW2—玻璃坩埚重(g W—试样重(g
  酸性洗涤纤维含量的计算:ADF%=G1G2/G×100
  式中:
  G1—玻璃坩埚和ADF重(g G2—玻璃坩埚重(g W—试样重(g
  半纤维素含量的计算:半纤维素(%=NDF%)-ADF%
  纤维素含量的计算:纤维素=ADF%)-经72%硫酸处理后的残渣(%
  酸性洗涤木质素(ADL)含量的计算:ADL%=残渣(%)-灰分(硅酸盐,%
酸性洗涤木质素和酸不溶灰分(AIA)测定的优化:把酸性洗涤纤维置于50ml烧杯中,加入5ml 72%硫酸,20℃水解3h,然后加水45ml,室温过夜,次日用已称恒重的3号砂芯漏斗过滤,水洗残渣至pH6.5,于60℃烘干,称重。把剩余残渣在马福炉中550℃经2.5h灰化,测得灰分重量。洗涤优化:经过实际试验,发现中性洗涤纤维测定和酸性洗涤纤维测定中用丙酮冲洗这步效果不大,测量精度要求不高时,可省略。
方法一:化学滴定法(我们测定出来的结果较文献报道偏低)
(一) 纤维素含量的测定
1. 所需溶液硝酸和醋酸的混合液,0.5N重铬酸钾溶液,试亚铁灵指示剂
0.1N硫酸亚铁铵溶液,浓硫酸,0.1N重铬酸钾溶液。
2. 实验步骤(1  配制所需的各种溶液,硫酸亚铁铵溶液在使用的一周内准备,并在使用当天测定其滴定度K。用该硫酸亚铁铵溶液滴定25mL 0.1N的重铬酸钾溶液,用去m mLK= 25×0.1/m
2  称取自然风干的生物质粉末0.05-0.06g,数值为n
3  装入离心管内,加入硝酸和醋酸的混合液5mL
4  塞住离心管,在沸水中煮沸25min,并定期搅拌
5  离心,倒去清液,加入蒸馏水离心洗涤沉淀,共洗三次
6  加入10mL 0.5N的重铬酸钾溶液和8mL浓硫酸,搅匀,放入开水中10min,并定期搅拌
7  冷却,倒入锥形瓶中,用少许蒸馏水冲洗沉淀,滴入3滴试亚铁灵试剂,用0.1N的硫酸亚铁铵溶液滴定,用去b mL,由黄经黄绿至红褐为终点
8  0.1N的硫酸亚铁铵溶液单独滴定加入8mL浓硫酸和10mL 0.5N重铬酸钾溶液,用去光电脉搏传感器a mL
9  生物质中纤维素的含量计算公式x% = 0.675×Kab/n
(二)半纤维素含量的测定
1. 所需溶液80%膨润土防水垫硝酸钙溶液,2N盐酸,酚酞指示剂,2N氢氧化钠溶液,碱性铜试剂,草酸-硫酸混合液,0.5%淀粉,0.01N硫代硫酸钠溶液。
2. 实验步骤
1  称取自然风干的生物质粉末0.1-0.2g,数值为n
2  装入小烧杯中,加入15mL 80%的硝酸钙溶液,盖好加热至沸腾,在慢慢沸腾的情况下加热5min
3  分步离心,分别用10mL热水洗涤沉淀三次
4  在沉淀中加入10mL 2N的盐酸,搅匀,沸水浴中搅拌情况下微沸45min
5  离心,残渣分别用10mL蒸馏水冲洗三次,冲洗后的水溶液合并在离心液中
6  加入1滴酚酞,用2N氢氧化钠溶液中和到显橙红
7  转入100mL的容量瓶,稀释到刻度
8  用干燥滤纸过滤到干燥烧杯中
9  移液管吸取10mL滤液,加入10mL碱性铜试剂,盖好在沸水中煮15min
10  冷却,加入5mL草酸-硫酸混合液,加入0.5mL 0.5%淀粉,用0.01N硫代硫酸钠溶液滴定至蓝消失,用去b mL
11  10mL碱性铜试剂,加5mL草酸-硫酸混合液,再加10mL滤液,加入0.5mL 0.5%的淀粉,0.01N硫代硫酸钠溶液滴定至蓝消失,用去a mL
12  生物质中半纤维素的含量计算公式x% = 0.9×100 [ 248-(ab]ab/10000×10×n
(三)木质素含量的测定
1. 所需溶液1%醋酸,丙酮,73%硫酸,10%氯化钡溶液,0.5N重铬酸钾溶液,浓硫酸,0.1 N硫酸亚铁铵溶液,试亚铁灵指示剂。
2. 实验步骤
1  标定新配的0.1N硫酸亚铁铵溶液, 滴定度为K
2  称取自然风干的生物质粉末0.05-0.1g,数值为n
3  装入离心管,加入10mL 1%醋酸,摇动5min混匀
4  离心,用5mL 1%醋酸洗沉淀
5  加丙酮3-4mL,在摇荡的情况下浸泡3min,洗三次
6  用玻璃棒将沉淀沿管壁分散开,将离心管放热水中使沉淀充分干燥
7  在干燥沉淀中加入73%硫酸3mL,用玻璃棒搅匀,挤压成均匀的浆液
8  室温下放置一夜
9  加入10mL蒸馏水,搅匀,置沸水中5min
10  冷却,加入0.5mL 10%氯化钡溶液,搅匀,离心,倒出清液,分别用10mL蒸馏水冲洗沉淀两次,每次要混匀
11  沉淀中加入10mL 0.5N的重铬酸钾溶液和8mL浓硫酸,放入沸水不时搅拌15min
12  冷却,倒入锥形瓶中,用少许蒸馏水冲洗沉淀,滴入3滴试亚铁灵试剂,用0.1N的硫酸亚铁铵溶液滴定,用去b mL,由黄经黄绿至红褐为终点(13  0.1N的硫酸亚铁铵溶液单独滴定加入8mL浓硫酸的10mL 0.5N重铬酸钾溶液,用去a mL14  生物质中木质素的含量计算公式x% = 0.433×Kab/n
合肥荣事达洗衣设备制造有限公司半纤维素含量的测定
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p      方法原理
     用沸腾的80%硝酸钙溶液使淀粉溶解,同时将干扰测定半纤维素的溶于水的其它碳水化合物除掉。将沉淀用蒸馏水冲洗以后,用较高浓度的盐酸,大大缩短半纤维素的水解时间,水解得到的糖溶液,稀释到一定体积,用氢氧化钠溶液中和,其中的总糖量用铜碘法测定
半纤维素含量的测定所需溶液
180%硝酸钙溶液(22 mol/l盐酸(3)酚酞指示剂(42 mol/l氢氧化钠溶液(5)碱性铜试剂(配置方法:称取无水Na2CO3 40g,溶于100ml蒸馏水中,溶后加酒石酸7.5g若不易溶解可稍加热,冷却后移入1000ml的容量瓶中。另取纯结晶CuSO4 4.5g200ml蒸馏水中,溶后再将此溶液倾入上述容量瓶内,加蒸馏水至1000ml刻度,放置备用)(6)草酸-硫酸混合液 酸雨采样器70.5%淀粉   80.1mol/l 硫代硫酸钠溶液
p      实验步骤(3个平行)
1)称取自然风干的生物质粉末0.1-0.2g,数值为n
2)装入10ml 离心管中,加入10mL 80%的硝酸钙溶液,盖好加热至沸腾,在慢慢沸腾的情况下加热5min
3)分步离心,分别用10mL热水洗涤沉淀3次,之后加5ml丙酮再洗3次。
4)在沉淀中加入10mL 2 mol/l的盐酸,搅匀,沸水浴中不停搅拌情况下微沸45min
5)离心,残渣分别用10mL蒸馏水冲洗三次,冲洗后的水溶液合并在离心液中。(注意:离心液千万别倒掉了,要倒在三角瓶中)
6)加入1滴酚酞,用2 mol/l氢氧化钠溶液中和到显橙红(或者成为玫瑰)
7)转入100mL的容量瓶,稀释到刻度
8)用干燥滤纸过滤到干燥烧杯中(注:抛弃最初滤出的少量滤液)
9)移液管吸取10mL滤液装入大试管中,加入10mL碱性铜试剂,盖好在沸水中煮15min
10)冷却,加入5mL草酸-硫酸混合液(加酸混合的时候必须在不断搅拌的情况下加入),再加入0.5mL 0.5%淀粉,用0.1 mol/l硫代硫酸钠溶液滴定至蓝消失,用去b mL
11)取10mL碱性铜试剂,加5mL草酸-硫酸混合液,再加10mL滤液,加入0.5mL 0.5%的淀粉,0.01N硫代硫酸钠溶液滴定至蓝消失,用去a mL(做空白对照)
12)生物质中半纤维素的含量计算公式
            x%=0.9×100×[248-(ab]ab/1000氢氧化锰×n
纤维素的测定方法
原理:
      生物质(浒苔、锯末和玉米秸秆)在加热的情况下用醋酸和硝酸的混合液处理,在这种情况下,细胞间的物质被溶解,纤维素也分解成单个的纤维,木质素、半纤维素和其它的物质也被除去。淀粉、多缩戊糖和其它物质受到了水解。用水洗涤除去杂质以后,纤维素在硫酸存在下被重铬酸钾氧化成二氧化碳和水。
C6H10O5+4K2Cr2O7+16H2SO4=6CO2+4Cr2(SO4)3+4K2SO4+21H2O
过剩的重铬酸钾用硫酸亚铁铵溶液滴定,再用硫酸亚铁铵滴定同量的但是未与纤维素反应
的重铬酸钾,根据差值可以求得纤维素的含量。
实验步骤(3个平行)
1)配制所需的各种溶液,硫代硫酸钠溶液在使用的一周内准备,并在使用当天测定其滴定度K。用该硫代硫酸钠溶液滴定25mL 0.1 mol/l的重铬酸钾溶液,用去m mL
      滴定度:K=25×0.1/m
2)称取自然风干的生物质粉末0.05-0.06g,数值为n
3)装入10 ml离心管内,加入硝酸和醋酸的混合液5mL
4)盖住离心管,在沸水中煮沸25min,并定期搅拌
5)离心,倒去清液,加入蒸馏水离心洗涤沉淀,共洗三次
6)加入 10mL 0.5mol/l的重铬酸钾溶液和8mL浓硫酸,搅匀,放入开水中10min,并定期搅拌
7)冷却,倒入锥形瓶中,用少许蒸馏水(10-15ml)冲洗沉淀,滴入3滴邻菲罗啉指示剂,用0.1mol/l的硫代硫酸钠溶液滴定,用去b mL,由绿转变为砖红为终点

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