木質(zhì)素是具有酚型結(jié)構(gòu)的天然高分子物質(zhì)，廣泛存在于木本植物、草本植物、維管植物中，是自然界中在數(shù)量上僅次于纖維素的第二大天然高分子材料，是工業(yè)上唯一能從可再生資源中獲取的芳香族化合物。木質(zhì)素在建材工業(yè)、石油工業(yè)、輕工業(yè)、農(nóng)業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。

1.木質(zhì)素也是人類(lèi)膳食纖維(Dietary fibres，DF)中的重要組成部分，能夠改變腸道系統(tǒng)中微生物的活性、降低血液中膽固醇和血糖的含量，具有預(yù)防心血管疾病的作用；木質(zhì)素還具有抗氧化活性、抑制癌細(xì)胞活性等功能。作為天然的抗氧化活性物質(zhì)，人們對(duì)木材和農(nóng)作物秸稈中木質(zhì)素的抗自由基活性進(jìn)行了廣泛的研究，而對(duì)蔬菜、水果等膳食纖維中木質(zhì)素的研究還不多見(jiàn)。從胡蘿卜中提取木質(zhì)素并對(duì)其結(jié)構(gòu)和抗氧化活性進(jìn)行研究，有望得一種天然、無(wú)毒副作用的抗氧化活性物質(zhì)，在食品工業(yè)、化妝、保健品等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。  木質(zhì)素的提取分離方法一般有酸、堿、超臨界、雙水相、離子液、有機(jī)溶劑等手段，其中有機(jī)溶劑法因其環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、易分離等特點(diǎn)成為近年來(lái)最受歡迎的提取分離方法。但是它大多需要高溫高壓的條件，目前完全工業(yè)化尚存許多技術(shù)困難，使其應(yīng)用受到很大限制。因此本文又介紹了幾種利用有機(jī)溶劑改良的方法，其中著重討論了高沸醇溶劑法提取胡蘿卜木質(zhì)素的提取分離的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。個(gè)人結(jié)合閱讀材料的論述，希望對(duì)大家有所幫助。 

2 木質(zhì)素的提取分離方法 

2.1 酸沉淀法  Klason[7]使用64%～72％的濃硫酸水解碳水化合物分離出木質(zhì)素，稱(chēng)為Klason木質(zhì)素。由于Klason木 質(zhì)素測(cè)量簡(jiǎn)便，使得它在很多測(cè)量當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用，但是，此方法不太適于木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)研究。Willstatter[8]首次使用40%～42％的發(fā)煙濃鹽酸在0℃下溶解纖維素，分離得到鹽酸木質(zhì)素或Willstatter木質(zhì)素，Klason木質(zhì)素相比，可以應(yīng)用于結(jié)構(gòu)性的研究。酸溶液雖然能使纖維素水解變成水溶液并使木質(zhì)素沉淀，然而這種分離方法自身卻有很大的不足。因?yàn)樵跍囟壬�高和質(zhì)子的作用下，木質(zhì)素在酸性條件下產(chǎn)生正碳離子。

2.2 堿析法      王三反等用堿析法處理不同蒸煮工藝造紙黑液的實(shí)驗(yàn)，證明用堿析法提取木質(zhì)素，是行之有效的。堿析法機(jī)理是：由于造紙黑液中的木質(zhì)素含有酚羥基、酚醇基、羧酸基、羰基等易螯合基團(tuán)，是一種典型的多基配位體，可與投加的金屬離子形成具“螯合作用”的木質(zhì)素螯合物。影響木質(zhì)素析出率的主要原因是pH值和金屬離子的投量。只有在堿性條件下投加高價(jià)金屬陽(yáng)離子，才可形成木質(zhì)素螯合物，木質(zhì)素的析 出率隨著pH值的增大而增大；投加的金屬離子價(jià)態(tài)越高，半徑越小，越易發(fā)生螯合，投量越大，木質(zhì)素析出率越大。

2.3 超濾法  木質(zhì)素是高分子化合物，原則上可用超濾法從造紙黑液中提取。李仲民等探討了用超濾法回收木質(zhì)素的可行性，實(shí)驗(yàn)證明，超濾方法可以有效地回收造紙黑液中的木質(zhì)素，回收率為95.5%；高濃度溶液比低濃度溶液的透過(guò)通量小，且達(dá)到恒定透過(guò)通量所需要的時(shí)間較短；用濃度為5 g/L 聚氧乙烯山梨醇單月桂酸酯表面活性劑處理超濾膜，可以減少溶質(zhì)在膜表面的沉積或被吸附，提高超濾膜的抗污染性能。

2.4超臨界萃取木質(zhì)素   利用超臨界條件下纖維素與木質(zhì)素在溶劑中的不同分配,選擇性的將纖維素與木質(zhì)素分離。由于使用有機(jī)溶劑作為助劑，隨著CO2壓力的的升高，超臨界萃取條件與有機(jī)溶劑萃取就變得越來(lái)越相似。但是，隨著助劑選擇的不斷優(yōu)化，CO2的操作壓力將不斷降低，超臨界萃取成為具有競(jìng)爭(zhēng)的分離過(guò)程。 

2.5 ABS兩水相萃取分離木質(zhì)素   兩水相萃取以其萃取條件緩和，被廣泛地用于生物活性物質(zhì)的提取當(dāng)中。使用ABS過(guò)程可以解決傳統(tǒng)制漿過(guò)程中化學(xué)藥品與能量的高消耗問(wèn)題，同時(shí)，溫度與壓力的操作較有機(jī)溶劑萃取相對(duì)容易。在Stock溶液PEG中加入不同濃度的K2CO3、(NH4 )2SO4以及NaOH，依據(jù)木質(zhì)素與纖維素兩水相中不同的分配系數(shù)，使木質(zhì)素與纖維素相互分離。使用兩水相萃取木質(zhì)素將有可能成為制漿脫木質(zhì)素過(guò)程的有力輔助手段。

2.6 有機(jī)溶劑法  目前，隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的廣泛認(rèn)同與接受，綠色化學(xué)過(guò)程成為研究的熱點(diǎn)。這就要求組分分離過(guò) 程既要做到分離產(chǎn)物的多級(jí)有效利用，而且還要考慮到分離藥劑更為有效的循環(huán)使用。在這樣的背景下有機(jī)溶劑受到廣泛關(guān)注。因?yàn)�，使用有機(jī)溶劑分離纖維素、半纖維素、木質(zhì)素與現(xiàn)有的堿法或酸法制漿比有許多優(yōu)勢(shì)：

（1）使用真空干燥，可以使萃取物與溶劑較為快速有效的分離；

（2）萃取液可以通過(guò)冷凝回收循環(huán)使用，減少了污染物對(duì)環(huán)境的排放；

（3）使用有機(jī)溶劑使萃取環(huán)境相對(duì)溫和，對(duì)木質(zhì)素的變性程度較少，便于后續(xù)的化學(xué)改性的實(shí)施。但是有機(jī)溶劑制漿仍然需要高溫高壓，目前完全工業(yè)化尚存許多技術(shù)困難，使其應(yīng)用受到很大限制。下面介紹幾種利用有機(jī)溶劑改良的方法。

無(wú)機(jī)堿性水溶液法和有機(jī)溶劑-水混合溶劑法工藝  福州大學(xué)采用的無(wú)機(jī)堿性水溶液法和有機(jī)溶劑-水混合溶劑法工藝，有效地從秸稈發(fā)酵的殘?jiān)�中分離 提取酶解木質(zhì)素。這種木質(zhì)素的分離、提取過(guò)程沒(méi)有經(jīng)過(guò)高溫高壓、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等化工過(guò)程，天然木質(zhì)化學(xué) 結(jié)構(gòu)保持較好，具有很高的化學(xué)反應(yīng)活性。福州大學(xué)采用的無(wú)機(jī)堿性水溶液法和有機(jī)溶劑-水混合溶劑工 藝，有效地從秸稈發(fā)酵的殘?jiān)�中分離、提取酶解木質(zhì)素。這種木質(zhì)素的分離、提取過(guò)程沒(méi)有經(jīng)過(guò)高溫高壓、 強(qiáng)酸強(qiáng)堿等化工過(guò)程，天然木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)保持較好，具有很高的化學(xué)反應(yīng)活性。

微波輻射為加熱源的高沸醇溶劑法(HBS)  從節(jié)能減排、節(jié)能降耗環(huán)境保護(hù)的角度以及符合當(dāng)前現(xiàn)實(shí)及綠色化的需要，研究以微波輻射為加熱源， 以高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑乙二醇為萃取劑，從胡蘿卜中提取木質(zhì)素，取得了較為滿(mǎn)意的結(jié)果．利用微波輻射作為加熱源，具有快速、節(jié)能、高效、清潔的優(yōu)點(diǎn)；萃取劑乙二醇水溶液，具有低毒、難揮發(fā)的特性，萃取后通過(guò)蒸餾回收，可重復(fù)使用，基本無(wú)污染物排出，具有零排放、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。該方法是在加熱條件下將不溶于水的木質(zhì)素溶于高沸點(diǎn)醇溶劑中而與纖維素分離，然后通過(guò)水沉法得到木質(zhì)素，可以較好地保持木質(zhì)素原有的結(jié)構(gòu)和活性，具有廣闊的應(yīng)用前景。以下是具體實(shí)驗(yàn)：

高沸醇溶劑法提取胡蘿卜木質(zhì)素的提取分離過(guò)程  將新鮮胡蘿卜沖洗干凈，室溫晾干。用潔凈的不銹鋼刀片將胡蘿卜切成0.5 mm厚片。室溫通風(fēng)條件下放置不同時(shí)間備用。將上述胡蘿卜片在120℃的鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行快速殺青，然后在60℃烘干至恒重，并研磨成粉末，過(guò)0.088 mm孔徑篩，得到胡蘿卜細(xì)粉，置于干燥皿中備用。稱(chēng)取16.3 g胡蘿卜粉，置于高壓反應(yīng)釜中。按一定的料液質(zhì)量比加入至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80％的乙二醇溶液后，升溫至一定溫度，反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻至60℃。將反應(yīng)混合液減壓過(guò)濾，濾餅以70℃的溫水洗滌，得到木質(zhì)素溶液。室溫下加入3倍體積的水?dāng)嚢?5 min，木質(zhì)素沉淀析出。減壓抽濾，并用60℃左右的溫水洗滌濾餅，得棕色粉末狀的粗木質(zhì)素。將0.5 g 粗木質(zhì)素用濾紙包好置于脂肪抽提器中，用V(苯)：V(乙醇)=1：l的混合溶劑浸提8 h，至從脂肪抽提器上部流向下部的萃取液為無(wú)色為止。將木質(zhì)素取出，真空干燥得0.46 g純化木質(zhì)素。  經(jīng)過(guò)對(duì)一系列試驗(yàn)條件的研究得出用高沸醇法提取胡蘿卜木質(zhì)素較適宜的條件為：以新鮮的胡蘿卜切片為原料，反應(yīng)物料質(zhì)量比1：6，反應(yīng)溫度為210℃，反應(yīng)時(shí)間2 h。在此條件下木質(zhì)素收率最高。

  3 木質(zhì)素的應(yīng)用  木質(zhì)素作為一種可再生的天然高分子有機(jī)化合物，其開(kāi)發(fā)與綜合利用對(duì)資源的合理利用，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)都有重要的意義。在農(nóng)業(yè)方面，用作農(nóng)藥緩釋劑。以木質(zhì)素為載體與殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、除草劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在特定條件下進(jìn)行物理吸附和化學(xué)反應(yīng)，可以制備木質(zhì)素緩釋農(nóng)藥。一方面，由于木質(zhì)素具有多種活性基團(tuán)與農(nóng)藥分子存在較強(qiáng)的結(jié)合作用，使農(nóng)藥的釋放速度降低。另一方面，由于木質(zhì)素在自然界中被微生物降解的速度較慢，也減緩了農(nóng)藥的釋放。所以，木質(zhì)素緩釋農(nóng)藥可以延長(zhǎng)藥效、降低毒性、提高農(nóng)藥利用率、減少對(duì)環(huán)境的污染在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中具有很大的應(yīng)用潛力。也可用于制造肥料。由于堿回收困難，非木材制漿的黑液往往被直接排放于自然環(huán)境中，造成排污處的土壤和河流嚴(yán)重的污染，解決問(wèn)題的主要方法就是木質(zhì)素的氨化反應(yīng)。目前，研究較多的是氧化氨解法制“氨氮木質(zhì)素”：在氧化性條件下，木質(zhì)素可發(fā)生氨化反應(yīng)，生成氮改性木質(zhì)素，可以作為一類(lèi)潛在的農(nóng)業(yè)氮肥或腐殖質(zhì)。 一般氮肥施后會(huì)迅速釋出，滲入地下水系統(tǒng)引起二次污染，而氮改性木質(zhì)素則具有長(zhǎng)效性和緩效性，且在一定程度上減少了環(huán)境的污染。另外，木質(zhì)素還可以制造功能性肥料：如螯合肥料、活化磷肥、改土肥等。由于木質(zhì)素可作為包膜材料。因此，可以制得木質(zhì)素包膜尿素，它比普通尿素具有更好的緩效性和增產(chǎn)效果，其緩釋特性比普通尿素具有較強(qiáng)的后效。能保持養(yǎng)分的持續(xù)、均衡供給，提高了氮肥的利用率，也減少了氮肥對(duì)環(huán)境的污染。除了在農(nóng)業(yè)中，木質(zhì)素在工業(yè)、建筑中均有廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)  以上材料表明，木質(zhì)素的分離提取純化已經(jīng)受到了廣泛關(guān)注，方法更是達(dá)到了百家爭(zhēng)鳴，百花齊放的程度。其中有機(jī)溶劑法提取木質(zhì)素技術(shù)的優(yōu)勢(shì)尤為明顯，由于有機(jī)溶劑具有良好的揮發(fā)性，通過(guò)蒸餾法可以回收有機(jī)溶劑和提純木質(zhì)素。回收的有機(jī)溶劑可以被反復(fù)循環(huán)利用，整個(gè)過(guò)程形成一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)，無(wú)廢水或少量廢水排放，是實(shí)現(xiàn)無(wú)污染或低污染“綠色環(huán)保”的有效技術(shù)途徑，也是提取木質(zhì)素，純化木質(zhì)素的有效途徑，為木質(zhì)素資源在工業(yè)上的大量開(kāi)發(fā)利用提供了一條新的途徑。木質(zhì)素的提取純化技術(shù)需要提高,做原料的木質(zhì)素純度高才能制得性能好的木質(zhì)素產(chǎn)品.我國(guó)雖在木質(zhì)素利用方面做了一些工作,但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未跟上國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要.有計(jì)劃的組織木質(zhì)素的研究工作,發(fā)展我國(guó)的木質(zhì)素工業(yè),迅速趕上國(guó)際先進(jìn)水平,將成為一件緊迫的工作。  另外人們對(duì)木材和農(nóng)作物秸稈中木質(zhì)素的抗自由基活性進(jìn)行了廣泛的研究，而對(duì)蔬菜、水果等膳食纖維中木質(zhì)素的研究還不多見(jiàn)。膳食纖維中木質(zhì)素在食品、化妝、保健品方面有重大意義，這正符合當(dāng)今人們對(duì)高質(zhì)量生活迫切需求的心態(tài)。所以對(duì)膳食纖維中木質(zhì)素的研究將是一個(gè)非常有前景的工作，我們應(yīng)該加大此項(xiàng)研究。