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Correlations between Supercritical Extracts of Coniferous Fuel and the Heat Yield Value and Ignition Point

大兴安岭针叶可燃物的热值和燃点与其超临界萃取物含量的相关性



全 文 :第 52 卷 第 4 期
2 0 1 6 年 4 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52,No. 4
Apr.,2 0 1 6
doi:10.11707 / j.1001-7488.20160408
收稿日期: 2014 - 07 - 18; 修回日期: 2015 - 11 - 20。
基金项目: 国家自然科学基金项目(31170618,51120165001) ; 国家科技支撑计划(2011BAD32B05)。
* 舒立福为通讯作者。
大兴安岭针叶可燃物的热值和燃点与
其超临界萃取物含量的相关性*
赵凤君1 王秋华2 舒立福1 杨丽君3 刘柯珍1
(1. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林保护学重点实验室 北京 100091;
2. 西南林业大学 昆明 650224; 3. 大兴安岭林业集团科研推广站 加格达奇 165000)
摘 要: 【目的】研究大兴安岭林区主要针叶树种可燃物样品的超临界 CO2 萃取物含量与热值和燃点的相关
性,寻求简单、快速、准确获取可燃物抽提物含量的方法和技术,为林火管理提供理论和数据支撑。【方法】从兴安
落叶松、樟子松、鱼鳞云杉、红皮云杉、偃松、兴安桧 6 个针叶树种中按针叶和小枝分别采集可燃物样品,风干后用
植物粉碎机粉碎。利用优选法确定可获取最大萃取物含量的超临界萃取条件,采用美国 PARR 6300 全自动氧弹量
热仪测定可燃物样品的热值,DW-2 点着温度测定仪测定可燃物样品的燃点。【结果】可燃物样品超临界萃取物含
量与热值显著相关,但与燃点相关性不显著。基于相关性分析,推断优选条件下获得的超临界萃取物主要为脂肪
类抽提物。【结论】样品粒度 40 目、萃取釜温度 45 ℃、萃取釜压力 40 MPa、收集时间 80 min、气体流速 2. 0 L·
min - 1,是获得可燃物样品中脂肪类抽提物的适宜条件。萃取物含量与热值密切相关,特别是针叶样品萃取物含量
与热值相关系数达 0. 972 2。应用本研究方法,可快速测定可燃物样品中的脂肪类抽提物含量,与传统的索氏提取
器方法相比,具有操作简单、耗时短、提取效率高等优点。
关键词: 林火; 可燃物; 超临界萃取; 热值; 燃点; 大兴安岭
中图分类号: S762. 1 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2016)04 - 0068 - 07
Correlations between Supercritical Extracts of Coniferous
Fuel and the Heat Yield Value and Ignition Point
Zhao Fengjun1 Wang Qiuhua2 Shu Lifu1 Yang Lijun3 Liu Kezhen1
(1 . Key Laboratory of Forest Protection of State Forestry Administration Research Institute of Forest Ecology,
Environment and Protection,CAF Beijing 100091; 2 . Southwest Forestry University Kunming 650224;
3. Research Station,Daxing’anling Mountain Forestry Group Jiagedaqi 165000)
Abstract: 【Objective】Extracts,a very important component of fuel,can be divided into two categories: fatty acid
extracts and volatile oil extracts. Traditional extraction methods have many shortcomings, including complicated
operations,long procedure times,and low efficiency. To explore a simple,and fast technique for fuel extraction,the
correlations between supercritical extracts of coniferous fuel,which were found on Daxing’anling Mountain,and their heat
yield value and ignition point were studied. 【Method】Fuel samples were collected from six conifer species,including
Larix gmelinii,Pinus sylvestris var. mongolica,Picea jezoensis,Picea koraiensis,Pinus pumila,Sabina davurica. Samples of
each tree species were divided into two categories: needles and twigs. After air drying,the samples were ground. By
comparing extracts from different samples,the supercritical CO2 extraction conditions were optimized. The heat yield
values of the samples were determined using a PARR 6300 automatic oxygen bomb calorimeter. The ignition points of the
samples were determined by a DW-2 ignition temperature sensor. 【Result】A correlation analysis showed that the heat
yield values were closely correlated to the extract contents. However,there was no obvious correlation between the extract
contents and the ignition point. Based on the correlation results,it can be inferred that the extracts in the experiment were
mainly fatty acids.【Conclusion 】The supercritical fluid extraction conditions were established in the present study,i. e.,
samples size 40 mesh,extraction temperature 45 ℃,extraction pressure 40 MPa,static extraction time 10 min,collection
第 4 期 赵凤君等: 大兴安岭针叶可燃物的热值和燃点与其超临界萃取物含量的相关性
time 2 h,flow rate 2. 0 L·min - 1 and is the suitable conditions for fatty acids extracts of forest fuels. Under these
conditions,the needle extract contents were closely related to the heat yield values,as indicated by the high correlation
coefficient(0. 972 2) . With the present methods,the fatty acid extracts contents of fuels can be determined quickly.
Compared with the traditional Soxhlet extraction method,the present method has many advantages,including its simple
operation,short procedure time,and high extraction efficiency.
Key words: forest fire; fuel; supercritical extract; heat yield value; ignition point; Daxing’anling Mountain
尽管森林可燃物的形态千差万别,但其化学组
分相似,可归结为 5 大类: 纤维素(38% ~ 50% )、半
纤维素(7% ~ 26% )、木质素(23% ~ 24% )、抽提物
( < 15% )、矿物质 ( < 1% ) ( Barboni et al.,2010)。
纤维素和半纤维素的热学性质差别不大,热值为
16. 13 MJ·kg - 1; 木质素的热值为 24. 53 MJ·kg - 1
(郑焕能,1992)。抽提物的成分较复杂,其中脂肪
类物质和萜烯类组分对燃烧和火行为影响较大(李
艳芹等,2008)。脂肪类物质主要包括脂肪和蜡,俗
称“粗脂肪”,热值为 35 ~ 40 MJ·kg - 1 ( Wickens,
2001),为可燃物化学组分中热值最高的;萜烯类的
主 要 组 分 为 单 萜 ( monoterpenes ) 和 倍 半 萜
( sesquiterpenes)(Cannac et al.,2009),俗称“挥发性
油”,热值约为 32. 36 MJ·kg - 1 (郑焕能等,1992)。
脂肪类物质对于可燃物燃烧的贡献主要在于其热值
高,燃烧时能释放出大量热能,使火强度增大(郑焕
能等,1992)。挥发性油对于可燃物燃烧的贡献主
要在于其沸点低,受热易挥发; 富含挥发性油的可
燃物在纤维素等组分热裂解前可生成较多的易燃气
体,利于林火的引燃和燃烧,且易导致火旋风、树冠
火等(Zhao et al.,2011; 2013)。
抽提物含量及其与燃烧和火行为的关系一直是
林火研究的热点。抽提物中脂肪类物质的提取通常
利用脂肪能溶于脂溶性有机溶剂的特性,首先将脂
肪提取出来,再借助蒸发除去溶剂; 整个提取过程
可在索式提取器中进行,抽提时间一般不少于6 h
(单延龙等,2003)。挥发性油组分的获得则利用挥
发性油与水不相溶的原理,采用水蒸气蒸馏的方法
进行提取,通常蒸馏时间不少于 6 h (陈存及等,
1995),蒸馏液经除水处理后,可得挥发性油。上述
提取方法虽然最终可获得可燃物中的粗略抽提物,
满足不同可燃物间抽提物含量差异的比较,但却存
在着操作繁琐、耗时长、提取效率低等缺点。
超临界 CO2 流体萃取技术是当前提取天然产
物各化学组分的常用方法,广泛应用于食品(佟健,
2006)、药物 (张忠义等,2003 )、化妆品 ( Coelho
et al.,2012)、环境监测(张凤娟等,2007) 等领域。
超临界萃取物化学组分非常复杂,多达 200 种
(Coelho et al.,2012),萃取压力、萃取温度、萃取时
间、被萃取物颗粒大小及不同品种的夹带剂等都是
导致所获得萃取物组分和含量差异的原因( Sovilj et
al.,2011; Mic' ic' et al.,2011; Pourmortazavi et al.,
2007; Omar et al.,2013),因此需针对预期萃取组分
设计相对应的超临界萃取条件。
大兴安岭林区是我国重要的用材林区,也是我
国森林火灾发生较严重的地区之一,其地带性植被
为兴安落叶松( Larix gmelinii)林,主要针叶树种有
兴 安 落 叶 松、樟 子 松 ( Pinus sylvestris var.
mongolica)、偃松 ( Pinus pumila)、鱼鳞云杉 ( Picea
jezoensis)、红 皮 云 杉 ( Picea koraiensis )、兴 安 桧
(Sabina davurica)等。本文对该区域主要针叶树可
燃物的超临界萃取物与热值和燃点的相关性进行研
究,旨在寻求简单、快速、准确获取可燃物抽提物含
量的方法和技术,为林火管理提供理论和数据支撑。
1 材料与方法
1. 1 可燃物样品采集
可燃物样品采自 6 个针叶树种,树种名称及采
集地点见表 1。
表 1 采样树种及采集地点
Tab. 1 Sampling species and sampling sites
树种 Species 采集地点 Sites
兴安落叶松
Larix gmelinii
松岭林业局
Songling Forestry Bureau
樟子松
Pinus sylvestris var. mongolica
松岭林业局
Songling Forestry Bureau
鱼鳞云杉
Picea jezoensis
塔河林业局
Tahe Forestry Bureau
红皮云杉
Picea koraiensis
塔河林业局
Tahe Forestry Bureau
偃松
Pinus pumila
呼中林业局
Huzhong Forestry Bureau
兴安桧
Sabina davurica
呼中林业局
Huzhong Forestry Bureau
每个树种选择 3 ~ 5 株生长健康、无病虫害的树
木,从各个生长方向分别按针叶和小枝采集样品。
取针叶和小枝各1 000 g,用脱脂棉擦拭掉表面的尘
土,置于实验室阴凉通风处,约 1 个月后样品含水量
96
林 业 科 学 52 卷
恒定,得到风干后可燃物。为避免可燃物样品中抽
提物组分在烘干状态下损失,未采用烘箱烘干处理。
1. 2 风干可燃物样品粉碎
风干后的可燃物样品用植物粉碎机粉碎,过 40
目筛,存于封口袋中备用。对樟子松针叶,分别获取
10,20,60 目的样品。
1. 3 风干可燃物样品含水率测定
取粉碎后风干可燃物样品约 20 g,102 ℃烘干
至恒质量,用下式计算样品含水率:
H(% ) =
W1 - W2
W2
× 100。
式中: H 为样品含水率; W1,W2 分别为烘干前后样
品质量。
1. 4 超临界萃取条件的优选
萃取时载气选用 99. 9% 纯度的 CO2 气体。通
过比较不同萃取条件下 50 g 樟子松针叶超临界萃
取物含量,对萃取条件进行优选。试验时保持其他
条件参数不变,只针对 1 项条件的不同参数进行试
验,共进行 5 项试验,每项条件参数分别设置如下:
气体流速为 1. 0,1. 5,2. 0,2. 5 L·min - 1;萃取釜温度
为 35,40,45,50 ℃ ;萃取釜压力为 10,20,30,40,50
MPa;样品粒度为 10,20,40,60 目;收集时间为 20,
40,60,80,100,120 min。
1. 5 超临界萃取物的获取
取 50 g 粉碎的风干可燃物样品 (40 目)置于
300 mL超临界萃取釜中,按获得的萃取优选条件设
置萃取釜温度、萃取釜压力、收集时间、CO2 气体
流速。
用已知质量的可密闭玻璃瓶接收超临界萃取
物,瓶质量的增加值即为超临界萃取物的绝对质量
M1。重复测定 3 次。可燃物中超临界萃取物含量 R
(% )用下式计算:
R(% ) =
M1
50
× 100 ÷ H(% )。
式中:R 为超临界萃取物含量; M1 为 50 g 风干可燃
物样品中超临界萃取物的绝对质量; H 为风干可燃
物样品的含水率。
1. 5 可燃物样品热值的测定
采用美国 PARR 6300 全自动氧弹量热仪测定
可燃物样品的热值,每个样品测定 3 ~ 5 次,测定值
误差限定在 1%范围。
1. 6 可燃物样品燃点的测定
采用 DW-2 点着温度测定仪测定可燃物样品的
燃点,每个样品测定 3 ~ 5 次,测定值误差限定在 ±
0. 5 ℃。
2 结果与分析
2. 1 最优超临界萃取条件
由表 2 可知:收集时间为 20 min 时,萃取物含
量最低,仅 3. 16% ;随收集时间延长,萃取物含量逐
渐增加; 收集时间为 80 min 时,萃取物含量为
5. 72% ;收集时间延长到 100 和 120 min 时,萃取物
含量仅有微量增加,分别为 5. 73% 和 5. 74%。因
此,选定 80 min 作为最优收集时间。
表 2 不同收集时间时萃取物含量①
Tab. 2 Extract contents of samples under
different collection times
收集时间
Collection time /min
萃取物含量
Extract contents(% )
20 3. 16
40 4. 58
60 5. 28
80 5. 72
100 5. 73
120 5. 74
①样品粒度 Sample sizes:40 目 40mesh;萃取压力 Extraction
pressure:40 MPa;萃取温度 Extraction temperature:40 ℃ ;CO2 气体流
速 Flow rate of CO2 :2. 0 L·min
- 1 .
由表 3 可知:样品粒度为 10 目时萃取物含量最
低,为 3. 61% ;随样品粒度变小,萃取物含量逐渐增
加;样品粒度为 60 目时,萃取物含量最大,为
6. 27%。由于样品粒度在 40 目和 60 目时,萃取物
含量差异不大,分别为 6. 20%和 6. 27%,虽然以 60
目最优,但 40 目样品更易获得,因此,选定 40 目作
为最适宜样品粒度。
表 3 不同样品粒度时萃取物含量①
Tab. 3 Extract contents of samples under
different sample sizes
样品粒度
Sample sizes /mesh
萃取物含量
Extract contents(% )
10 3. 61
20 4. 12
40 6. 20
60 6. 27
①萃取压力 Extraction pressure:40 MPa;萃取温度 Extraction
temperature:40 ℃ ;CO2 气体流速 Flow rate of CO2 :2. 0 L·min
- 1 ;收集
时间 Collection time:120 min.
由表 4 可知:CO2 气体流速为 1. 0 L·min
- 1时,
萃取物含量最低,为 4. 68% ;随 CO2 气体流速增加,
萃取物含量逐渐增加。但 CO2 气体流速为 1. 5,
2. 0,2. 5 L·min - 1时,萃取物含量差异不大,因此,选
定2. 0 L·min - 1为最优气体流速。
07
第 4 期 赵凤君等: 大兴安岭针叶可燃物的热值和燃点与其超临界萃取物含量的相关性
表 4 不同气体流速时萃取物含量①
Tab. 4 Extract contents of samples under
different CO2 flow rates
CO2 气体流速
CO2 flow rate /(L·min
- 1 )
萃取物含量
Extract contents(% )
1. 0 4. 68
1. 5 6. 70
2. 0 6. 78
2. 5 6. 61
①样品粒度 Sample sizes:40 目 40 mesh;萃取压力 Extraction
pressure:40 MPa;萃取温度 Extraction temperature:40 ℃ ;收集时间
Collection time:120 min.
由表 5 可知:萃取釜压力为 10 MPa 时,萃取物
含量最低,为 1. 25% ;随萃取釜压力增加,萃取物含
量逐渐增加;在 40 MPa 时达到最大 6. 68% ;50 MPa
时又略有下降。因此,选定 40 MPa 为最优萃取釜压
力。
表 5 不同萃取釜压力时萃取物含量①
Tab. 5 Extract contents of samples under
different extraction pressures
萃取压力
Extraction pressure /MPa
萃取物含量
Extract contents(% )
10 1. 25
20 5. 31
30 6. 09
40 6. 68
50 6. 64
①样品粒度 Sample sizes:40 目 40 mesh;萃取温度 Extraction
temperature:40 ℃ ;CO2 气体流速 Flow rate of CO2 : 2. 0 L·min
- 1 ;收
集时间 Collection time:120 min.
由表 6 可知:萃取釜温度为 35 ℃时,萃取物含
量较低,为 7. 33% ;随萃取釜温度升高,萃取物含量
逐渐增加;萃取釜温度为 45 ℃时,萃取物含量最高,
为 7. 93% ;萃取釜温度升到 50 ℃时,萃取物含量略
有下降。因此,选定 45 ℃为最优萃取釜温度。
综上所述,以样品粒度 40 目、萃取釜温度
45 ℃、萃取釜压力 40 MPa、CO2 气体流速 2. 0
L·min - 1、萃取物收集时间 80 min 为最佳超临界萃
取条件。
表 6 不同萃取温度时萃取物含量①
Tab. 6 Extract contents of samples under
different extraction temperatures
萃取温度
Extraction temperature /℃
萃取物含量
Extract contents(% )
35 7. 33
40 7. 38
45 7. 93
50 6. 71
①样品粒度 Sample sizes:40 目 40 mesh;萃取压力 Extraction
pressure:40 MPa;CO2 气体流速 Flow rate of CO2 : 2. 0 L·min
- 1 ;收集
时间 Collection time:120 min.
2. 2 可燃物样品的超临界萃取物含量、热值和燃点
由表 7 可知:针叶树可燃物样品的超临界萃取
物含量、热值和燃点的平均值分别为 6. 51%,20. 08
MJ·kg - 1和 272. 6 ℃。
可燃物样品的超临界萃取物含量最高的是兴安
桧的针叶 ( 15. 28% ); 较 高的 有 兴安 桧的 小枝
(8. 00% )、樟 子 松 和 偃 松 的 针 叶 ( 7. 93% 和
7. 55% );然后是兴安落叶松的小枝 (6. 30% )和鱼
鳞云杉的针叶(6. 10% ); 最低的是兴安落叶松的针
叶(2. 92% ),仅约为兴安桧针叶的 19%。
表 7 可燃物样品的超临界萃取物含量、热值和燃点
Tab. 7 Extract contents,heat yield value and ignition point of fuel samples
树种
Species
针叶 /小枝
Needle / twig
萃取物含量
Extract contents
(% )
热值
Heat yield value /
(MJ·kg - 1 )
燃点
Ignition point /

兴安落叶松 Larix gmelinii 针叶 Needle 2. 92 ± 0. 08 19. 05 ± 0. 18 270. 0 ± 0. 4
偃松 Pinus pumila 针叶 Needle 7. 55 ± 0. 06 20. 78 ± 0. 22 269. 7 ± 0. 4
樟子松 Pinus sylvestris var. mongolica 针叶 Needle 7. 93 ± 0. 04 20. 80 ± 0. 19 268. 7 ± 0. 5
鱼鳞云杉 Picea jezoensis 针叶 Needle 6. 10 ± 0. 06 19. 83 ± 0. 11 263. 0 ± 0. 4
红皮云杉 Picea koraiensis 针叶 Needle 3. 52 ± 0. 10 19. 66 ± 0. 13 265. 3 ± 0. 4
兴安桧 Sabina davurica 针叶 Needle 15. 28 ± 0. 33 22. 89 ± 0. 15 268. 7 ± 0. 3
兴安落叶松 Larix gmelinii 小枝 Twig 6. 30 ± 0. 09 19. 41 ± 0. 17 278. 7 ± 0. 3
偃松 Pinus pumila 小枝 Twig 5. 32 ± 0. 07 19. 63 ± 0. 16 272. 7 ± 0. 4
樟子松 Pinus sylvestris 小枝 Twig 6. 07 ± 0. 04 19. 64 ± 0. 21 278. 7 ± 0. 3
鱼鳞云杉 Picea jezoensis 小枝 Twig 3. 63 ± 0. 03 19. 76 ± 0. 22 278. 3 ± 0. 2
红皮云杉 Picea koraiensis 小枝 Twig 5. 38 ± 0. 02 18. 96 ± 0. 13 278. 7 ± 0. 4
兴安桧 Sabina davurica 小枝 Twig 8. 00 ± 0. 13 20. 56 ± 0. 16 278. 7 ± 0. 5
平均 Grand mean 6. 51 ± 0. 05 20. 08 ± 0. 17 272. 6 ± 0. 4
17
林 业 科 学 52 卷
可燃物样品的热值最高的是兴安桧针叶
(22. 89 MJ·kg - 1);较高的有樟子松针叶(20. 80 MJ·
kg - 1)、偃松针叶(20. 78 MJ·kg - 1 )和兴安桧小枝
(20. 56 MJ·kg - 1 ); 较低的是兴安落叶松针叶
(19. 05 MJ·kg - 1)和小枝(19. 41 MJ·kg - 1 ),最低的
是红皮云杉小枝(18. 96 MJ·kg - 1)。
可燃物样品的燃点最低的是鱼鳞云杉针叶
(263. 0 ℃ );较低的有红皮云杉针叶(265. 3 ℃ )、兴
安桧针叶(268. 7 ℃ )、樟子松针叶(268. 7 ℃ )、偃松
针叶(269. 7 ℃ )和兴安落叶松针叶(270. 0 ℃ );较
高的有红皮云杉小枝、兴安落叶松小枝、樟子松小枝
和兴安桧小枝,均为 278. 7 ℃。
2. 3 可燃物样品热值与其超临界萃取物含量的相
关性
图 1 表明,可燃物样品热值与其超临界萃取物
含量密切相关,相关系数为 0. 849 9,尤其是针叶样
品的热值与其超临界萃取物含量的相关系数达到
0. 972 2(图 2)。
图 1 可燃物样品热值与超临界
萃取物含量的相关性
Fig. 1 Correlation of extract contents and
heat yield value( needles and twigs)
图 2 针叶可燃物样品热值与其超临界萃
取物含量的相关性
Fig. 2 Correlation of extract contents and
heat yield value( needles)
2. 4 可燃物样品燃点与其超临界萃取物含量的相
关性
图 3 表明,可燃物样品燃点与其超临界萃取物
含量无显著相关,相关系数仅为 0. 016 4; 虽然针叶
样品的燃点与其超临界萃取物含量的相关系数略有
提高,也仅为 0. 046 0(图 4),表明二者无显著相关。
图 3 可燃物样品燃点与
其超临界萃取物含量的相关性
Fig. 3 Correlation of extract contents and
ignition point( needles and twigs)
图 4 针叶可燃物样品燃点与其超临界
萃取物含量的相关性
Fig. 4 Correlation of extract contents and
ignition point( needles)
3 结论与讨论
3. 1 讨论
热值和燃点是表征可燃物燃烧性的 2 个重要指
标。本研究中可燃物样品超临界萃取物含量与热值
密切相关,而与燃点无显著相关,这是由抽提物自身
的理化性质和试验所设置的超临界萃取条件决
定的。
植物样品的抽提物组分非常复杂,每种组分都
有其各自的理化性质,如沸点、分子质量等(Coelho
et al.,2012)。抽提物中与可燃物燃烧性相关的物
质主要有 2 类,即挥发性油和脂肪类物质 (李艳芹
等,2008)。脂肪类物质由于具有高热值,因此与可
燃物燃烧释放的热量密切相关(郑焕能等,1992)。
挥发性油沸点低,特别是单萜类挥发性油,当可燃物
样品处于不足 200 ℃的热环境中时,就可以释放大
量易燃气体 ( Zhao et al.,2013; Chetehouna et al.,
2009),在此温度下纤维素、半纤维素和木质素组分
尚未开始热裂解 (Mohan et al.,2006; Yang et al.,
2007)。因此,Pompe 等(1966)认为,尽管挥发性油
27
第 4 期 赵凤君等: 大兴安岭针叶可燃物的热值和燃点与其超临界萃取物含量的相关性
具有较高热值,但由于含量少,释放的热量在可燃物
燃烧释放总热量中所占比例较低,其对林火行为的
重要影响主要表现在林火发生初期,特别是在可燃
物仍含有大量水分的情况下,因为挥发性油受热生
成易燃气体所需的能量远低于纤维素等物质裂解生
成易燃气体所需的能量。Ormeo 等(2009)的研究
结果也表明,富含挥发性油的可燃物引燃时间短。
挥发性油属于抽提物中的低沸点组分,而脂肪
类物质则属于抽提物中的高沸点组分。超临界萃取
技术的优越性在于可通过设置不同的超临界萃取条
件而获得不同的目标组分 ( Mic' ic' et al.,2011;
Pourmortazavi et al.,2007; Omar et al.,2013)。随着
萃取温度升高、压力增大、萃取时间延长,超临界流
体 CO2 的溶解力增强,所获得的萃取物沸点增高、
分子质量增大。随着 CO2 的溶解力增强,萃取物中
依次出现物质的顺序为挥发性油、高级萜烯酯类、游
离脂肪酸、脂肪油、蜡、树脂、色素 ( Sovilj et al.,
2011)。本研究结果与上述文献的结论一致,萃取
物含量与热值密切相关,表明萃取物中的主要组分
为脂肪类物质,同时也表明试验所设萃取条件 (萃
取温度 45 ℃、萃取压力 40 MPa、收集时间 80 min、
分离流速 2. 0 L·min - 1)适于萃取脂肪类抽提物。
近年来国内外文献报道表明,挥发性油与林火
行为特别是特殊火行为(火旋风、飞火、火暴等)以
及林火行为的突变具有密切关系(Zhao et al.,2013;
Chetehouna et al.,2009; Barboni et al.,2011; Courty
et al.,2012),因此准确获取可燃物挥发性油组分的
含量是开展相关研究的基础,但由于挥发性油特有
的低沸点性质,准确获取其含量有很大困难。鉴于
超临界萃取技术在提取天然产物方面的卓越表现及
其可灵活调控的萃取条件,找到适宜的提取挥发性
油的超临界萃取条件是完全可能的。
3. 2 结论
本研究优选出的超临界萃取条件,即样品粒度
40 目、萃取釜温度 45 ℃、萃取釜压力 40 MPa、收集
时间 80 min、气体流速 2. 0 L·min - 1,是获得可燃物
样品中脂肪类抽提物的最适条件。此条件下的萃取
物含量与可燃物样品的热值密切相关,特别是针叶
样品的相关系数达到 0. 972 2。应用本研究确定的
方法,可快速测定可燃物样品中的脂肪类抽提物含
量,与传统的索氏提取器方法相比,具有操作简单、
耗时短、提取效率高等优点。
大兴安岭林区主要针叶树种,脂肪类抽提物含
量最高的是兴安桧的针叶,较高的是兴安桧的小枝、
樟子松和偃松的针叶,而兴安落叶松针叶的萃取物
含量最低。
用本研究方法获得的超临界萃取物含量与可燃
物燃点无显著相关,主要原因在于所设置超临界条
件不适宜挥发油性物质的提取。
参 考 文 献
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(责任编辑 朱乾坤)
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