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摘要:天然橡膠(Naturalrubber)是異戊二烯單元(C5H8)n以1,4-順式構型連接在一起形成的生物高分子,具有高彈性、防震、耐壓等物理特性。通過裂解氣相色譜法以及質譜法對蒲公英(Taraxacumofficr-nale)進行定性及組分分析研究。結果表明,用裂解氣相色譜法對其聚合物萃取,并對其聚合物進行定性及組分,分析研究表明其主體成分為聚異戊二烯。在對聚合物進行組分分析時發現蒲公英含有植物醇及其異構體、環阿屯醇及烷基取代物和酯化物、一定量的飽和及不飽和的脂肪酸及酯化物、少量谷甾醇以及香樹素。
關鍵詞:天然橡膠;定性分析;組分分析
天然橡膠(NaturalRubber,NR)是異戊二烯單元(C5H8)n以1,4-順式構型連接在一起形成的生物高分子[1],被廣泛應用于工業、農業、醫療行業以及日常生活中[2]。天然橡膠主要是從橡膠樹的汁液中獲取,而橡膠樹的生長期較長,從栽下橡膠樹苗開始到第1次割膠的時間大約為5~7年。此外,橡膠樹很容易遭受到真菌的侵染,進而影響了橡膠樹的產膠量,甚至導致整片橡膠樹出現枯死的現象,從而無法滿足全球的使用需求[3]。蒲公英,菊科蒲公英屬,是一種用途廣泛的植物資源,提取天然橡膠后所剩余的廢渣可以用來發酵制取生物乙醇[4]。蒲公英植物組織中含有固體膠絲,而且膠管中含有較強的抗過敏性膠乳[5]。蒲公英橡膠是天然橡膠的重要來源,它可進行機械大面積種植及收割,具有生長周期短、產量大等特點,為此,眾多機構陸續開展了有關蒲公英的種植、提膠以及蒲公英橡膠的應用等方面的研究工作[6]。蒲公英的根部是NR存在的主要部位,橡膠的含量在2.89%~27.89%之間[6]。蒲公英的產膠量與種子的類型和栽培地區的環境有很大關系,生長期不同的蒲公英含膠量差距較大,通常一年生的含膠量不如多年生的含膠量[7]。蒲公英橡膠的分子結構為順式聚異戊二烯[4],橡膠分子量受很多因素的影響,包括生長期、品種、氣候和土壤條件等因素。不同研究機構所報道的蒲公英橡膠分子量有很大的差異。Lau等[8]測得分子量為2180000;張立群[9]對新疆采集的樣品利用凝膠滲透色譜發測得分子量為320000~380000之間。本研究的材料蒲公英來源于蒙古高原。
1實驗部分
1.1除木質素等雜質方法稱取已晾干的蒲公英樣品25g加入200mL質量分數為10%的NaOH溶液,在30Hz條件下超聲破碎4h,將超聲后的樣品倒入50mL離心管中,在5000r/min條件下常溫離心2min,棄掉上清液,在離心管中加入蒸餾水繼續離心,離心條件同上,如此反復至pH=7即可,將殘渣放入65℃烘箱中烘干。將烘干的殘渣以質量分數為95%的無水乙醇為萃取劑,在索氏提取器中除去葉綠素,置于65℃烘箱中烘干待用。去除樣品中的葉綠素、木質素等物質,降低在后續有機溶劑萃取過程中有機溶劑的使用量,從而增加經濟效益,降低生產成本[10]。
1.2聚異戊二烯的萃取方法稱取已除去木質素等雜質的樣品7g,以150mL正己烷為萃取劑,于80℃條件下索氏萃取10h,再將萃取液于35℃條件下水浴旋轉蒸發濃縮,濃縮后的物質用極少的正己烷沖洗并倒出,在通風廚中通風除去正己烷,萃取后的物質封存待用[11]。
1.3橡膠烴定量方法橡膠烴含量測定方法如下:(1)將生膠樣品用丙酮抽提,抽提后取0.2g左右樣品,用剪刀將樣品剪碎后放入100mL的容量瓶中,加入含有質量分數為10%三氯乙酸的苯溶液至刻度線,將生膠溶解待用。(2)精確吸取橡膠溶液10mL于300mL燒杯中,在燒杯中加入5mL三氯甲烷,2mL溴化液,在室溫條件下放在暗處溴化2h。(3)在溴化過程中每隔30min便要攪動一次燒杯中的溶液,溴化結束時迅速加入50mL質量分數為95%的乙醇溶液,并攪拌1min,使燒杯中的溶液澄清。(4)將已恒重的古氏坩堝中墊入石棉網,用真空抽氣過濾燒杯中的溶液,再用2mL質量分數為95%的乙醇溶液潤洗燒杯,洗液同樣倒入坩堝中過濾,過濾結束后,將坩堝置于65℃的烘箱中干燥至恒重。
2結果與討論
2.1裂解氣相色譜法對聚異戊二烯定性將蒲公英中萃取的物質采用裂解氣相色譜法進行聚合物定性,在2.5和12.5min處可以看見特征吸收峰,其裂解產物分別為異戊二烯和二聚體。因此,蒲公英的萃取物中其聚合物的主體成分為聚異戊二烯。
2.2有機物組分分析結果經質譜分析技術得到了蒲公英聚合物中化學組分的質譜圖,如圖2所示。對蒲公英有機物組分進行了分析,蒲公英的聚合物中共分離出39種成分,主要有右旋萜二烯、正二十八烷、鄰苯二甲酸二丁酯、香樹精、羽扇豆醇等。蒲公英聚合物中的主要成分包括環阿屯醇及烷基取代物和酯化物、一定量的飽和及不飽和的脂肪酸及酯化物、少量谷甾醇、羽扇豆醇、乙酸羽扇醇酯及香樹素。
2.3橡膠烴含量的測定通過溴化液法對蒲公英的橡膠烴含量進行了三次平行實驗,蒲公英的橡膠烴平均質量分數為12.39%。
3結論
本實驗材料選自蒙古高原植物蒲公英,采用有機溶劑萃取的方法萃取植物中聚異戊二烯,并對萃取物進行定性及組分分析,用溴化液法對含有聚異戊二烯的萃取物進行含量測定。裂解氣相色譜法對蒲公英萃取物組分分析,聚合物主體成分為聚異戊二烯。經質譜法對其化學組分分析,蒲公英聚合物中的主要成分包括環阿屯醇及烷基取代物和酯化物、一定量的飽和及不飽和的脂肪酸及酯化物、少量谷甾醇、羽扇豆醇、乙酸羽扇醇酯及香樹素。橡膠烴含量測定中表明,蒲公英的橡膠烴平均含量為12.39%。
作者:王燕飛;曹美環;王瑞剛 單位:內蒙古農業大學生命科學學院