全 文 ：西北农业学报　２０１４，２３（５）：１９５－２０１
Ａｃｔａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅ　Ｂｏｒｅａｌｉ－ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ　Ｓｉｎｉｃａ　 ｄｏｉ：１０．７６０６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－１３８９．２０１４．０５．０３１
网络出版日期：２０１４－０５－２３
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．７６０６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－１３８９．２０１４．０５．０３１．ｈｔｍｌ
龙竹半纤维素的提取分离及结构表征
收稿日期：２０１３－１２－１７　　修回日期：２０１４－０２－１７
基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（９７３，２０１０ＣＢ７３２２０４）。
第一作者：肖　霄，男，硕士，主要从事半纤维素分离及低聚木糖制备研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｉｇｘｉａｏ３２１＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
通信作者：徐　晖，男，教授，博士生导师，主要从事基于天然生物活性化合物为先导的结构优化及构效研究。
肖　霄１，李居南２，王志文３，於　祥１，徐　晖１
（１．西北农林科技大学 理学院，陕西杨凌７１２１００；２．中粮营养健康研究院 品牌食品研发中心，
北京１０２２０９；３．西北农林科技大学 林学院，陕西杨凌７１２１００）
摘　要　龙竹竹粉经脱蜡及脱淀粉后，再经亚氯酸钠脱木素制得综纤维素，进一步用二甲亚砜（ＤＭＳＯ）以及
ＫＯＨ溶液提取，经乙醇沉淀后制得半纤维素 Ｈ１和 Ｈ２，得率分别为１８．７％和３９．８％。对半纤维素组分 Ｈ１
和 Ｈ２进行糖分析、红外光谱以及核磁共振分析。结果表明，龙竹半纤维素为乙酰化的Ｌ－阿拉伯糖基－４－Ｏ－甲
基葡萄糖醛酸木聚糖，其中阿拉伯糖连接在木聚糖主链的Ｃ－３位，４－Ｏ－甲基葡萄糖醛酸连接在木聚糖主链的
Ｃ－２位，而乙酰基连接在木聚糖主链的Ｃ－２位或Ｃ－３位。
关键词　半纤维素；二甲亚砜；结构表征；核磁共振
中图分类号　ＴＱ３５１　　　文献标志码　Ａ　　　　　文章编号　１００４－１３８９（２０１４）０５－０１９５－０７
Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ　ｆｒｏｍ
Ｂａｍｂｏｏ（Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓ　ｇｉｇａｎｔｅｕｓ　Ｍｕｎｒｏ）
ＸＩＡＯ　Ｘｉａｏ１，ＬＩ　Ｊｕｎａｎ２，ＷＡＮＧ　Ｚｈｉｗｅｎ３，ＹＵ　Ｘｉａｎｇ１　ａｎｄ　ＸＵ　Ｈｕｉ　１
（１．Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｆｏｏｄ　Ｒ＆Ｄ　Ｃｅｎｔｒｅ，
ＣＯＦＣＯ　Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ　＆ Ｈｅａｌｔｈ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２０９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，
Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｂａｍｂｏｏ（Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓ　ｇｉｇａｎｔｅｕｓ　Ｍｕｎｒｏ）ｐｏｗｄｅｒ　ｗａｓ　ｄｅｗａｘｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｏｌｕｅｎｅ－ｅｔｈａｎｏｌ　ａｎｄ
ｄｅｓｔａｒｃｈｅｄ　ｗｉｔｈ　ｈｏｔ　ｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ　ｆｒｅｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｗａｓ　ｄｅｌｉｇｎｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ＮａＣｌＯ２ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｅｘｔｒａｃｔｅｄ
ｗｉｔｈ　ＤＭＳＯ　ａｎｄ　ＫＯＨ，ｙｉｅｌｄｉｎｇ　１８．７％ （Ｈ１）ａｎｄ　３９．８％ （Ｈ２）ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｉｃ　ｆｒａｃｔｉｏｎｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｉｃ　ｆｒａｃｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａ－
ｔｅｄ　ｂｙ　ａ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＨＰＡＥＣ，ＦＴ－ＩＲ，１　Ｈ－，１３Ｃ－ａｎｄ　ＨＳＱＣ　ＮＭＲ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｒｅｖｅａｌｅｄ
ｔｈａｔ　ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ　ｆｒｏｍ　ｂａｍｂｏｏ（Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓ　ｇｉｇａｎｔｅｕｓ　Ｍｕｎｒｏ）ｗｅｒｅ　ａｓｓｕｍｅｄ　ｔｏ　Ｌ－ａｒａｂｉｎｏ－４－Ｏ－
ｍｅｔｈｙｌ－Ｄ－ｇｌｕｃｕｒｏｎｏ－Ｄ－ｘｙｌａｎ　ｗｉｔｈ　ａｒａｂｉｎｏｓｅ　ｌｉｎｋｅｄ　ｏｎ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　３ｏｆ　ｘｙｌａｎ，４－Ｏ－ｍｅｔｈｙｌｇｌｕｃｕｒｏｎｉｃ　ａｃｉｄ
ｒｅｓｉｄｕｅｓ　ｌｉｎｋｅｄ　ｏｎ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　２ｏｆ　ｔｈｅ　ｘｙｌａｎ，ａｎｄ　ａｃｅｔｙｌ　ｇｒｏｕｐｓ　ｌｉｎｋｅｄ　ｏｎ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　２ｏｒ　３．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ；Ｄｉｍｅｔｈｙｌ　ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ＮＭＲ
　　随着全球能源需求的日益增加和石化燃料的
不断枯竭，生物质作为一种能源替代品受到越来
越广泛的关注。农林废弃物因其可重复利用，廉
价，分布广泛以及产量巨大，被认为是一种优良的
生物质资源［１］。竹材因其生长迅速及分布广泛，
且有较高的加工利用价值而被广泛应用在板材制
作等领域，但在加工应用过程中产生的大量剩余
边角料则成为废弃物［２］。因此，研究竹材废弃物
的重复利用意义重大。
竹材的主要成分为纤维素，半纤维素以及木
质素。其中，半纤维素约占２０％～３０％，主要成
分为木聚糖、甘露聚糖、阿拉伯聚糖和半乳聚
糖［３］。本试验以龙竹竹粉为原料，经脱蜡及脱淀
粉等处理，并使用亚氯酸钠脱木素处理。处理后
的原料分别用二甲亚砜（ＤＭＳＯ）和氢氧化钾
（ＫＯＨ）抽提，然后用乙醇沉淀制得半纤维素［４］。
对所制备的半纤维素采用红外光谱，核磁共振及
离子色谱等技术进行结构表征。
１　材料与方法
１．１　原 料
龙竹加工废弃物于２０１２年采集于中国云南
省。试验材料经６０℃烘干后粉碎过筛，取２０～
８０目竹粉置于索氏提取器中，采用甲苯／乙醇（体
积比２∶１）脱蜡处理６ｈ，脱蜡后的竹粉采用
８０℃热水提取６ｈ脱除淀粉。上述两步提取之
后的样品６０℃烘干２４ｈ备用。
试验所使用的化学试剂有亚氯酸钠（Ｎａ－
ＣｌＯ２）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、乙酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、二甲亚
砜（ＤＭＳＯ）、氢氧化钾（ＫＯＨ）、甲苯、乙醇等均为
分析纯或优于分析纯，购自北京化工厂。
１．２　方 法
１．２．１　综纤维素制备　脱蜡及脱淀粉后所得样
品烘干后，称取５０ｇ置于烧杯中，同时加入１Ｌ
去离子水和５０ｇ亚氯酸钠混匀。用乙酸调节ｐＨ
至４．０，记录所添加的乙酸用量。然后于７５℃中
水浴加热，搅拌。１ｈ后向反应体系中添加２５ｇ亚
氯酸钠，并加入乙酸（用量为之前所记录乙酸用量
的１／２）调节ｐＨ，反应１ｈ，所得残渣经过滤后用
大量去离子水冲洗，放入烘箱６０℃烘干２４ｈ，所
得样品即为综纤维素［４］。
１．２．２　半纤维素分离　图１为分离制备半纤维
素的流程。制备的综纤维素与二甲亚砜混合后，
在８０℃条件下提取５ｈ，反应结束后过滤，所得滤
液经减压蒸馏浓缩至５０ｍＬ，然后与３倍体积的
无水乙醇混合，室温下静置２４ｈ，所得沉淀经离
心后去除上清液并冷冻干燥，标记为半纤维素
Ｈ１。经ＤＭＳＯ提取后过滤所得残渣用１００ｇ／Ｌ
ＫＯＨ溶液在室温下抽提１０ｈ，过滤，所得滤液用
乙酸调ｐＨ至５．５，并减压蒸馏浓缩至５０ｍＬ。浓
缩后的液体经透析除盐，然后加入３倍体积的无
水乙醇沉淀（２４ｈ，室温），离心后除去上清液并对
沉淀物冷冻干燥，所得产物标记为半纤维素 Ｈ２。
１．２．３　半纤维素的结构及特性表征　所制备的
半纤维素组分 Ｈ１和 Ｈ２分别用ｗ＝４％的硫酸
在１２１℃水解２ｈ。水解所得的单糖采用离子色
谱仪进行分析（ＩＣＳ３０００，Ｄｉｏｎｅｘ，美国），检测器
为ＥＤ５０，该仪器配有 ＡＳ５０自动进样器和Ｃａｒ－
ｂｏｐａｃ　ＰＡ－２０色谱柱 （４ｍｍ×２５０ｍｍ，Ｄｉｏｎｅｘ），
流动相流速为０．４ｍＬ／ｍｉｎ［５－６］。分析所用Ｌ－阿
拉伯糖、Ｄ－半乳糖、Ｄ－木糖、Ｄ－葡萄糖、Ｄ－甘露糖
以及葡萄糖醛酸作为标准样品，均购自Ｓｉｇｍａ－
Ａｌｄｒｉｃｈ。
１．２．４　ＦＴ－ＩＲ分析　傅里叶变换红外光谱分析
采用Ｎｉｃｏｌｅｔ　ｉＮ１０傅里叶变换红外光谱仪（Ｔｈｅｒ－
ｍｏ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，美国）采集，检测器为 ＭＣＴ。所采
集谱图为４　０００～８００ｃｍ－１，解析度为４ｃｍ－１。
１．２．５　ＮＭＲ分析　核磁共振分析采用Ｂｒｕｋｅｒ
ＡＶⅢ４００Ｍ （Ｂｒｕｋｅｒ，德国）核磁共振仪在ＦＴ
模式１００．６ＭＨｚ下进行。半纤维素 Ｈ１和 Ｈ２
分别溶解于ＤＭＳＯ和Ｄ２Ｏ中，１３　Ｃ　ＮＭＲ谱图在
２５℃下扫描３０　０００次，脉冲旋角为３０°，脉冲宽
度为９．２μｓ，采集时间为１．７５ｓ，延迟时间为
２ｓ。１　Ｈ－１３Ｃ关联二维核磁共振（ＨＱＳＣ）谱图在
２５℃相同情况下进行记录，并装有梯度双共振探
头，１　Ｈ和１３　Ｃ的谱宽分别为３４９７和１８７５０Ｈｚ。
其中１　Ｈ 的弛豫延迟时间为１．５ｓ，采集点为
１０２４，扫描次数为１２８和２５６［７］。
本文中各组合含量均以质量分数表示。
２　结果与讨论
２．１　原料成分分析及半纤维素得率
龙竹原料采用美国国家能源实验室的标准方
法进行组分分析检测［８－１１］。其中，水分质量分数
为９．２６％，灰分为２．８％，木质素为２５．９２％，纤
维素（表示为葡聚糖）在原料中所占比例最大
（４０．７３％），而半纤维素（木聚糖）被确定为取代有
阿拉伯糖（０．７７％），半乳糖（０．２１％），甘露糖
（０．０５％），葡萄糖醛酸 （０．１１％）以及乙酰基
（２．２１％）的木聚糖，合计为２１．５８％，而木糖分子
上乙酰基的取代度为０．２７ｍｏｌ／ｍｏＬ。
竹粉经亚氯酸钠脱木素后制得综纤维素，然
后再以综纤维素为原料提取半纤维素。采用
ＤＭＳＯ在８０℃提取５ｈ后所得的半纤维素 Ｈ１
得率为１８．７％，经ＤＭＳＯ抽提过后的残渣再经
１００ｇ／Ｌ　ＫＯＨ在室温下提取１０ｈ所得的半纤维
素 Ｈ２得率为３９．８％。由此可知，经２步抽提后
·６９１· 西　北　农　业　学　报 ２３卷
总的半纤维素的得率为５８．５％。
２．２　半纤维素糖组分分析
由表１可知，２种不同条件所制得的半纤维
素都由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖以及葡萄
糖醛酸组成，但含量有所差别。２种半纤维素最
主要的成分为木糖，由ＤＭＳＯ所提取制备的半纤
维素 Ｈ１中含有较多的葡萄糖（１８．５％），而仅含
有５．１％的阿拉伯糖。出现这种情况的主要原因
是由于ＤＭＳＯ在高温下对非结晶的纤维素有一
定的降解作用，部分葡萄糖溶解于体系当中［４，１２］。
经ＤＭＳＯ提取后再由ＫＯＨ提取的半纤维素 Ｈ２
中木糖含量非常高，达到８４．５％，且只有很小一
部分的葡萄糖（１．５％）。另外，Ｈ２中的阿拉伯糖
含量达１１．５％，比ＤＭＳＯ提取的 Ｈ１中阿拉伯糖
的含量高。龙竹半纤维素所含的主要单糖成分为
阿拉伯糖和木糖，说明其半纤维素的组成主要为
阿拉伯木聚糖，而少量的半乳糖则可能是木聚糖
上的支链。有文献报道称随着碱浓度的增大，所
提取的半纤维素中阿拉伯糖的含量会减小，这是
由于阿拉伯糖是连接在半纤维素木聚糖主链上的
支链，随着碱浓度的提高，支链断裂的程度更加剧
烈［１３］。由阿拉伯糖与木糖的比例，可以计算出半
纤维素中阿拉伯糖的取代度。由表１可以看出，
由ＤＭＳＯ所提取的半纤维素Ｈ１和由ＫＯＨ所提
取的半纤维素 Ｈ２的阿拉伯糖／木糖比例不同。
图１　半纤维素的分离制备流程
Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ
·７９１·５期 肖　霄等：龙竹半纤维素的提取分离及结构表征
２．３　红外光谱分析
红外光谱是一种研究碳水化合物化学结构的
有效工具，目前已经广泛应用于植物细胞壁的分
析研究［１４］。本试验中所提取的半纤维素 Ｈ１和
Ｈ２的红外光谱见图２，其中，在３　２９５ｃｍ－１处的
吸收峰为半纤维素中－ＯＨ 基团的伸缩振动，而
２　９１１ｃｍ－１为Ｃ－Ｈ基团的吸收峰。另外，因为半
纤维素有较强的亲水性，所以其固态分子容易与
水结合，因此，１　６３２ｃｍ－１为水的特征吸收峰。此
外，在１　４１６ｃｍ－１处较弱的吸收峰为糖醛酸甲酸
乙酯中的－ＣＯＯ－对称伸缩，而１　３７３、１　３２１和
１　２３６ｃｍ－１处的吸收峰分别为半纤维素中 Ｃ－Ｈ
基团伸缩振动和ＯＨ／Ｃ－Ｏ基团弯曲振动［１５］。而
在１　１４６和９７９ｃｍ－１间的吸收峰为典型的阿拉伯
木聚糖吸收峰［１６－１７］。其中直链型和支链型的β－１，
４－木聚糖的主要吸收峰为１　０４４ｃｍ－１，为糖苷键
Ｃ－Ｏ－Ｃ基团的伸缩振动，而１　１４６ｃｍ－１为半纤维
素中Ｃ－Ｏ基团的反对称伸缩，１　０８２ｃｍ－１为 Ｃ－
ＯＨ基团的骨架振动。上述结果说明，所提取的
半纤维素 Ｈ１和 Ｈ２为阿拉伯木聚糖，这与单糖
分析的结果一致。
在图２中，半纤维素 Ｈ１和 Ｈ２分别由ＤＭ－
ＳＯ和ＫＯＨ提取所得，从图中可以看出，在１　７３２
ｃｍ－１处，半纤维素 Ｈ１和 Ｈ２有明显差异，半纤维
素 Ｈ１在此处有较强吸收峰，而半纤维素 Ｈ２没
有。这主要是由于１　７３２ｃｍ－１处的吸收峰是半纤
维素中乙酰基的特征吸收，由ＤＭＳＯ提取的半纤
维素 Ｈ１过程中不发生脱乙酰基作用，因此半纤
维素上的乙酰基得以保留［４］。而ＫＯＨ提取半纤
维素时，因为脱乙酰作用，所得的半纤维素中不含
乙酰基，所以半纤维素 Ｈ２在１　７３２ｃｍ－１处没有
吸收峰。
２．４　ＮＭＲ分析
为了更好地研究半纤维素的结构，采用核磁
共振分析来研究ＤＭＳＯ和 ＫＯＨ 提取的半纤维
素 Ｈ１和 Ｈ２。对ＤＭＳＯ所提取的半纤维素 Ｈ１
的１　Ｈ　ＮＭＲ 进行分析 （图 ３）。一般而言，１　Ｈ
ＮＭＲ的异头氢化学位移通常出现在４．３～５．６，
出现在４．３～４．９时，半纤维素糖苷键为β连接，
出现在４．９～５．６时，半纤维素糖苷键为α连
接［１２］。图３中３．２～４．４为半纤维素中Ｄ－木糖的
信号峰，异头氢出现在４．３８，说明Ｄ－木糖单体以
表１　龙竹半纤维素单糖及糖醛酸组分相对含量
Ｔａｂｌｅ　１　Ｓｕｇａｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ　ｏｂｔａｉｎ　ｆｒｏｍ　ｂａｍｂｏｏ（Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓ　ｇｉｇａｎｔｅｕｓ　Ｍｕｎｒｏ）
半纤维素
Ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ
糖组分／％Ｓｕｇａｒ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ
阿拉伯糖
Ａｒａｂｉｎｏｓｅ
半乳糖
Ｇａｌａｃｔｏｓｅ
葡萄糖
Ｇｌｕｃｏｓｅ
木糖
Ｘｙｌｏｓｅ
葡萄糖醛酸
Ｇｌｕｃｕｒｏｎｉｃ　ａｃｉｄ
Ｈ１　 ５．１　 ０．５　 １８．５　 ７５．１　 ０．５
Ｈ２　 １１．５　 ２．２　 １．５　 ８４．５　 ０．１
图２　半纤维素Ｈ１和Ｈ２的红外光谱图
Ｆｉｇ．２　ＦＴ－ＩＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　Ｈ１ａｎｄ　Ｈ２
·８９１· 西　北　农　业　学　报 ２３卷
β糖苷键连接组成木聚糖主链。而４．２９（Ｈ－１）、
４．０３（Ｈ－５ａ）、３．６９（Ｈ－４）、３．３７（Ｈ－３）、３．２４（Ｈ－
５ｅ）以及３．０９（Ｈ－２）分别为β－Ｄ－木糖单体的信号
峰。另外，５．０９（Ｈ－１）、４．１５（Ｈ－５）、３．４４（Ｈ－２）以
及３．３４（ＯＣＨ３）分别为４－Ｏ－甲基－α－葡萄糖醛酸
的信号峰。
　　半纤维素样品 Ｈ１和 Ｈ２的１３Ｃ　ＮＭＲ谱图如
图４所示，其中图４－ａ为ＤＭＳＯ所提取得到的半
纤维素Ｈ１谱图，而图４－ｂ为ＫＯＨ所提取得到的
半纤维素 Ｈ２谱图。结合文献报道对其化学位移
进行归属，其中１０２．０、７５．４、７４．６、７３．０、６２．８分
别为Ｄ－木糖Ｃ－１、Ｃ－４、Ｃ－３、Ｃ－２和Ｃ－５位的信号
峰，且１０２．０的信号峰说明Ｄ－木糖单元以β糖苷
键相连接组成木聚糖主链［３］。Ｌ－阿拉伯糖在谱图
中也有出现，其信号峰分别为１０９．０（Ｃ－１）、８５．９
（Ｃ－４）、８２．２（Ｃ－３）、８０．０（Ｃ－２）以及６１．３（Ｃ－５）。
另外，４－Ｏ－甲基葡萄糖醛酸有较弱的信号峰，出现
在１７６．６（Ｃ－６）、９９．５（Ｃ－１）以及５８．９（ＯＣＨ３），这
主要是由于样品中葡萄糖醛酸的含量较低，因此
其信号峰较弱。在图４－ａ中，在低场１６９．４和
１６９．１处，以及高场２０．８处有较强吸收峰，这分
别代表了Ｃ＝Ｏ以及ＣＨ３ 基团的信号峰，说明半
纤维素 Ｈ１中含有乙酰基［４］。而图４－ｂ中并没有
相应的信号峰出现，说明由 ＫＯＨ 提取的半纤维
素Ｈ２已经完全脱乙酰化。这与之前红外光谱分
析所得到的结论相一致。
　　对半纤维素Ｈ１和Ｈ２进行二维ＨＳＱＣ核磁
共振分析，其谱见图５。图５－ａ为ＤＭＳＯ提取的
半纤维素 Ｈ１的二维核磁共振谱图，图５－ｂ为
ＫＯＨ提取的半纤维素 Ｈ２的二维核磁共振谱图，
从谱图中可知，β－Ｄ－木糖单元有５个明显的信号
峰（红色）分别出现在１０２．０／４．３０（Ｃ－１／Ｈ－１）、
７３．０／３．１（Ｃ－２／Ｈ－２）、７４．５／３．２５（Ｃ－３／Ｈ－３）、
７５．４／３．５９（Ｃ－４／Ｈ－４）、６３．１／３．２５（Ｃ－５ａ／Ｈ－５ａ）以
及６３．１／４．０４（Ｃ－５ｅ／Ｈ－５ｅ）。另外，Ｌ－阿拉伯糖基
的信号峰（绿色）相对较弱，出现在１０９．１／５．０５
（Ｃ－１／Ｈ－１）、８５．７／３．９１（Ｃ－４／Ｈ－４）、８１．９／３．７３（Ｃ－
２／Ｈ－２）、７８．９／３．５４（Ｃ－３／Ｈ－３）、６１．３／３．５１（Ｃ－
５ｅ／Ｈ－５ｅ）、６１．３／３．３５（Ｃ－５ｅ／Ｈ－５ｅ）。图５－ａ中Ｌ－
阿拉伯糖基的信号峰比图５－ｂ中的信号峰弱，这
主要是由于ＤＭＳＯ所提取的半纤维素 Ｈ１中阿
拉伯糖所占的比例比 ＫＯＨ 所提取的半纤维素
Ｈ２较低（表１）［１７］。同样的情况也出现在葡萄糖
醛酸上，其信号峰（紫色）Ｃ－１／Ｈ－１、Ｃ－２／Ｈ－２、Ｃ－３／
Ｈ－３、Ｃ－４／Ｈ－４、Ｃ－５／Ｈ－５以及 ＯＣＨ３ 的交叉信号
峰强度也较弱，分别为９７．４／５．０１、７１．６／３．４３、
７３．５／３．５３、８４．５／２．９８、７１．７／４．０４以及５８．９／
３．２４。
图５－ａ与图５－ｂ的主要区别在于９９．５／４．４９
和７２．９／４．５２，以及１０１．９／４．３９和７３．７／４．７６处
有Ｃ－Ｈ相关信号峰。这主要是由于ＤＭＳＯ所提
取的半纤维素 Ｈ１含乙酰基，信号峰９９．５／４．４９
和７２．９／４．５２，以及１０１．９／４．３９和７３．７／４．７６分
别为Ｃ－２位（黄色）和Ｃ－３（蓝色）位上取代有乙酰
基β－Ｄ－木糖基的Ｃ－１／Ｈ－１和Ｃ－２／Ｈ－２，以及Ｃ－１／
Ｈ－１和Ｃ－３／Ｈ－３的信号，而乙酰基的信号峰出现
在２０．９／１．８１（图５－ａ中未显示）［４］。由以上核磁
共振分析可知，龙竹半纤维素主要为乙酰化的阿
拉伯糖基葡萄糖醛酸木聚糖，且在木糖基的Ｃ－２
位连接有４－Ｏ－甲基葡萄糖醛酸，Ｃ－３位连接有Ｌ－
阿拉伯糖。
图３　半纤维素Ｈ１的１　Ｈ－ＮＭＲ谱图
Ｆｉｇ．３　１　Ｈ－ＮＭＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ　Ｈ１
·９９１·５期 肖　霄等：龙竹半纤维素的提取分离及结构表征
图４　半纤维素Ｈ１（ａ）和Ｈ２（ｂ）的１３Ｃ－ＮＭＲ谱图
Ｆｉｇ．４　１３Ｃ－ＮＭＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ　Ｈ１（ａ）ａｎｄ　Ｈ２（ｂ）
图５　半纤维素Ｈ１（ａ）和Ｈ２（ｂ）的ＨＳＱＣ－ＮＭＲ谱图
Ｆｉｇ．５　ＨＳＱＣ－ＮＭＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ　Ｈ１（ａ）ａｎｄ　Ｈ２（ｂ）
３　结 论
经脱蜡及脱淀粉的龙竹竹粉在７５℃下采用
亚氯酸钠脱木素，所制备的综纤维素先由ＤＭＳＯ
在８０℃下抽提５ｈ，过滤后残渣再由１００ｇ／Ｌ
ＫＯＨ室温下提取１０ｈ，然后经乙醇沉淀后分别
得到半纤维素组分 Ｈ１和 Ｈ２，得率分别为１８．７％
和３９．８％。通过对半纤维素 Ｈ１和 Ｈ２进行糖分
析发现，其主要组成为Ｄ－木糖，Ｌ－阿拉伯糖，Ｄ－半
乳糖，Ｄ－葡萄糖，以及葡萄糖醛酸。傅里叶变换红
外光谱和核磁共振分析发现，经ＤＭＳＯ提取的半
纤维素 Ｈ１木聚糖链上有乙酰基，而经 ＫＯＨ 提
取的半纤维素 Ｈ２已经完全脱乙酰化。半纤维素
主要由Ｌ－阿拉伯糖，Ｄ－木糖，４－Ｏ－甲基葡萄糖醛
酸以及乙酰基组成，故推测龙竹半纤维素的主要
为乙酰化的Ｌ－阿拉伯糖基－４－Ｏ－甲基葡萄糖醛酸
木聚糖。
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ（参考文献）：
［１］　Ｓａｈａ　Ｂ　Ｃ．Ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅ　ｂｉｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｎ－
ｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ　＆Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，３０：２７９－２９１．
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·００２· 西　北　农　业　学　报 ２３卷
ｂｏｏ（Ｐｈｙｌｏｓｔａｃｈｙｓ　ｉｎｃａｒｎａｔａ　Ｗｅｎ）ｍｉｌｅｄ　ｗｏｏｄ　ｌｉｇｎｉｎ　ａｎｄ
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ｓａｍｐｌｅｓ［Ｒ］．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｐｏｒｔ，２００８，ＮＲＥＬ／ＴＰ－５１０－
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ｕｂｌｅ　ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｇｒａｄｅｄ　ｅｔｈａｎｏｌ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉ－
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Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，３９：２４５－２５８．
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ＮＭＲ　ｅｖｉｄｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｃｌｅａｖａｇｅ　ｏｆ　ｌｉｇｎｉｎ　ａｎｄ　ｘｙｌａｎ　ｓｕｂｓｔｉｔｕ－
ｅｎｔｓ　ｉｎ　ｗｈｅａｔ　ｓｔｒａｗ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ａｎｄ　ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｂｉｏ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１２，
６：２１１－２２１．
·１０２·５期 肖　霄等：龙竹半纤维素的提取分离及结构表征