木质素

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《常用非木材纤维碱法制浆实用手册》第64页（1785字）

木质素是芳香族化合物，它是由苯丙烷结构单元构成的具有三度空间结构的天然高分子化合物。木质素与半纤维素间有化学联结，与纤维素无化学联结。

木质素主要由碳、氢、氧三种元素组成，一般含碳量达60～66%，含氢5～6．5%。木质素在水中或在一般有机溶剂中大部分不溶解，有热塑性，具有特性的紫外线光谱。它在适当的氧化条件下产生25%的芳香族醛(香草精)。它或多或少地含有甲氧基，它在强酸中全部或大部不溶解。

木质素的结构非常复杂，针叶木、阔叶木和非木材植物原料木质素的化学结构各不相同。因此，木质素这一名词不是代表单一的物质，而是代表植物中某些共同性质的一群物质。近年来，对木质素结构的研究取得了较大进展，但尚未完全弄清。本章第九节将介绍近年来国内外对非木材植物纤维原料木质素结构研究的成果。

不同植物原料中木质素含量不同。一般来说，木材大于非木材，木材中针叶木比阔叶木的木质素含量高。针叶木中木质素含量为25～35%，阔叶木为18～22%；在禾本科植物中大多为16～25%，稻草中木质素含量为10%左右。

测定植物纤维原料中木质素含量的依据是基于木质素的下列特性：

①木质素在强无机酸中的不溶解性(例如硫酸法测克拉森木质素等)。

②木质素对紫外吸收光谱的特征吸收性(例如测定酸溶木质素、紫外溴乙酰木质素)。

③木质素对卤化作用和氧化作用的选择响应(例如高锰酸钾值、卡伯值、氯价等)。

④木质素的C／O比率高于细胞壁其它聚合物。

木质素的紫外光谱，在波长205nm和280nm处有特征吸收峰，而糖类在280nm处也有吸收。

木质素的红外吸收光谱，在波数1500cm^－1和1600cm^－1处有特征吸收峰。而糖的特征吸收峰在波数1200cm^－1和1680cm^－1处。

通常测定植物纤维原料木质素含量，是将原料粉碎(40～60目)，经有机溶剂(苯-乙醇混合液)抽提后，用72%硫酸把碳水化合物水解溶出，所得残渣即为酸不溶木质素(也称克拉森木质素)。同时，滤液用紫外吸收光谱法测定酸溶木质素含量。酸不溶木质素与酸溶木质素含量之和即为总木质素含量。

值得指出的是，通常所指的木质素含量，过去一般仅是克拉森(Klason)木质素量，即酸不溶木质素量。然而，大量的研究结果表明，在制备木质素的过程中，部分木质素被酸溶解，这部分木质素称之为酸溶木质素，是不可忽视的。特别是对于阔叶木和非木材植物纤维原料，仅以克拉森木质素含量来表示木质素量是不全面的，必须在测定克拉森木质素的同时，测定滤液中酸溶木质素的含量。

酸溶木质素含量的测定采用紫外光谱法，测定酸水解液在波长205nm处的吸光度，根据朗伯——比耳定律计算出酸溶木质素含量。

近年来我国对非木材原料的酸溶木质素含量，以及其在蒸煮过程中的变化规律进行了众多研究。酸溶木质素含量随原料和纸浆种类的不同而异。针叶木中酸溶木质素含量甚少(0．3%左右)，可以忽略不计。而非木材植物和阔叶木中含量则较多，一般在2～3%左右。就纸浆而言，硫酸盐纸浆酸溶木质素含量很少(小于1%)，而亚硫酸盐浆则较多。酸溶木质素是分子量较小的能溶于酸的那部分木质素，而亚硫酸盐浆的酸溶木质素成分主要是木质素磺酸盐。

在化学法制浆中，木质素是需要除去的成分，故在蒸煮与漂白的过程中，要在尽可能少地损伤纤维素与半纤维素的情况下，除去木质素。而高得率浆和化学机械法制浆，则保留较多的木质素，以提高纸浆得率。