全 文 ：广 东 化 工 2015年 第 24期
· 28 · www.gdchem.com 第 42卷总第 314期

正交试验法优选云南松松塔中木质素的
提取工艺研究
黄远飞 1,2,3，缪菊连 1，刘光明 1，陈旭冰 1,2*
(1．大理大学药学院，云南 大理 671000；
2．云南省昆虫生物医药研发重点实验室，云南 大理 671000；3．四川好医生药业集团有限公司，四川 成都 610031)

[摘 要]通过丙酮—乙醇法提取云南松松塔中的木质素，以木质素的提取率为指标，考查加热时间、加热温度、料液比、提取剂中丙酮与
95 %乙醇体积比对木质素提取率的影响，通过正交试验法优选木质素的提取工艺。优选出最佳提取工艺：加热时间 70 min，加热温度 70 ℃，料
液比 1∶11(g/mL)，提取剂中丙酮与 95 %乙醇体积比为 2∶3，加入少量浓硫酸作为催化剂，在此条件下，木质素的提取率达到 42.33 %。优选的
提取工艺提取率高、提取剂用量少、有效成分易于溶出、工艺简单。
[关键词]云南松；松塔；木质素；提取工艺
[中图分类号]R283.6 [文献标识码]B [文章编号]1007-1865(2015)24-0028-03

Optimization of Extraction Technology of Lignin from Pinecone of Pinus
Yunnanensis by Orthogonal Test

Huang Yuanfei1,2,3, Miu Julian1, Liu Guangming1, Chen Xubing1,2*
(1. College of Pharmacy, Dali University, Dali 671000；2. The Key Laboratory of Medical Insects and Spiders Resources for Development &
Utilization Yunnan Province, Dali 671000；3. Gooddoctor Pharmaceutical Group, Chengdu 610031, China)

Abstract: To optimize extraction technology of Ligin from pinecone of Pinus yunnanensis. Taken the extraction rate of lignin as index, orthogonal test was
applied to investigate influence of four factor (including heating time, extraction temperature, ratio of material-liquid, volume of acetone and alcohol) on extraction
technology of lignin from ponecone of Pinus yunnanensis. The optimum technical condition was as following: extracted 70 min with 11 times the acetone and
alcohol (volume ratio: 2∶3) at 70 ℃, the extraction rate of lignin in ponecone of Pinus yunnanensis was 42.33 %. This optimized extraction technology of lignin
from ponecone of Pinus yunnanensis is high, simple, solvent saving and readily soluble of the active ingredient.
Keywords: Pinus yunnanensis；pinecone；lignin；extraction technology

云南松 Pinus yunnanensis Franch为松科松属植物，又名长毛
松、飞松，主要分布于我国西南地区及广西等地。松塔又名松球、
松实、松果，是松科植物云南松、马尾松、油松的球果[1]。松塔
味甘、苦、性温，归肺、大肠经，具有化痰止咳、平喘、祛风除
痹、利尿、通便的功效，主治慢性气管炎、风寒湿痹、便秘、痔
疮等症[2]。现代研究发现，云南松松塔中含有木质素、皂苷、黄
酮、萜类等成分[3-5]，其提取物具有抗 HIV、抗肿瘤、抗突变等作
用[6-8]。
木质素 Lignin是广泛存在于草本植物、禾本植物中的芳香族
化合物，有三种结构：对羟基苯基结构、紫丁香基结构和愈创木
基丙烷结构[9,10]。木质素在农业、工业和食品工业方面都具有广泛
的应用。我们课题组在前期的试验中发现，云南松松塔抗 HIV作
用的物质基础可能和木质素有关，因此，本实验将探讨云南松松
塔中木质素的提取工艺，以期为云南松松塔中木质素的提取提供
最佳工艺条件。
1 材料与仪器
云南松松塔(采自云南大理苍山)，经我院生药学教研室周浓
副教授鉴定为松科松属植物云南松 Pinus yunnanensis Faranch 松
塔(云南松的干燥球果)，样品标本保存于大理大学药学院药物化
学教研室。
NICOLET 380 红外光谱仪(美国 NICOLET 公司)，BUCHI
R-210 旋转蒸发仪(瑞士 BUCHI 公司)，AE240 天秤[梅特勒-托利
多仪器(上海)有限公司]，8-10 箱式电阻炉(沈阳市节能电炉厂)，
DFY-200摇摆式高速万能粉碎机(温岭市大德中药机械有限公司)，
101-1型电热鼓风恒温干燥箱(沪南实验仪器厂)。乙醇、丙酮、苯
和浓硫酸均为国产分析纯。
2 方法与结果
2.1 原料的前处理
2.1.1 原料的前处理
松塔自然干燥，粉碎，过 40目筛。
2.1.2 原料的脱脂脱蜡
在索式提取器中，以体积比为 2∶1 的苯-乙醇溶液将松塔样
品抽提 6 h，剩余物在 40 ℃烘干，即实验所需的脱脂脱蜡样品，
备用。
2.2 样品中木质素含量的测定
2.2.1 样品中木质素含量的测定
采用 Klason法测定松塔中木质素含量[10]。精密称取 1.0000 g
样品，移入 100 mL具塞锥形瓶中，加入约 20 ℃的 72 %的硫酸
15 mL，搅拌 4 h，将其移入 1000 mL的锥形瓶中，用 560 mL蒸
馏水稀释至硫酸浓度为 3 %，加上回流冷凝管，加热回流 4 h，用
已恒重的玻璃漏斗抽滤出木质素，热水洗涤至中性，105 ℃下干
燥至恒重，称量后计算产率，平行测 3次，取平均值即为克拉森
木质素的含量。
将 1.0000 g样品放在坩埚中，于 575 ℃下在箱式电阻炉中灰
化至恒重，平行测 3次，计算灰分百分含量，再按下式计算：
样品中木质素总含量(%)=克拉森木质素的含量-样品总灰分
测定云南松松塔中木质素的总含量约为 18.14 %。
2.2.2 木质素提取率
木质素的提取率=提取方法提取出来的木质素质量/松塔中木
质素质量×100 %。
2.3 丙酮—乙醇法提取木质素的工艺
2.3.1 加热时间对木质素提取率的影响
为了考查加热时间对木质素提取率的影响，固定实验条件：
料液比 1∶11(g/mL)，提取剂中丙酮与 95 %乙醇体积比(V 丙酮∶
V95%乙醇)为 2∶3，7 滴浓硫酸，加热温度 70 ℃。实验结果如图 1
所示。从图中可以看出，木质素的提取率随着加热时间的增加而
增高。当加热时间为 70 min时，提取率最高可达到 54.52 %，之
后随着加热时间的继续增加，提取率不但不能提高反而有所降低。
因此，选取 70 min为最佳加热时间。
2.3.2 提取剂的配比对木质素提取率的影响
为了考查提取剂的配比对木质素提取率的影响，固定实验条
件：料液比 1∶11(g/mL)，加热时间为 70 min，加热温度为 70℃，
7 滴浓硫酸。实验结果如图 2 所示。从图中可以看出，木质素的
提取率随着提取剂中丙酮含量的增加而降低。由此可见，增加溶
剂中 95%乙醇的含量，降低丙酮的含量，有利于松塔中木质素的
溶出。因此，选取 V 丙酮∶V95%乙醇之比为 2∶3时提取率为最佳。
2.3.3 料液比对木质素提取率的影响
为了考查料液比对木质素提取率的影响，固定实验条件：V 丙
酮∶V95%乙醇比为 2∶3，加热时间为 70 min，加热温度为 70 ℃，7
滴浓硫酸。实验结果如图 3所示。从图中可以看出，随着料液比
的增加，木质素的提取率先提高后降低，当料液比为 1∶11(g/mL)
[收稿日期] 2015-10-06
[基金项目] 云南省教育厅基金项目(2014Y398)，国家自然科学基金项目(81260632)
[作者简介] 黄远飞，实验师。
*为通讯作者：陈旭冰(1978-)，女，云南大理人，副教授，主要研究方向为天然药物化学。
2015年 第 24期 广 东 化 工
第 42卷 总第 314期 www.gdchem.com · 29 ·

时，木质素的提取率最大可达到 33.57 %。因此，选取料液比为 1∶
11(g/mL)时提取率为最佳。

30 40 50 60 70 80 90
0
10
20
30
40
50
60
70
提取
率/
%
加热时间/min
图 1 不同加热时间对提取率的影响
Fig.1 Effect of different heating time to extraction rate

20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
0.3 0.8 1.3 1.8 2.3
V丙酮：V95%乙醇
提
取
率
/%

图 2 不同 V 丙酮∶V95%乙醇对提取率的影响
Fig.2 Effect of different volume of alcohol and acetone on
extraction rate

2.3.4 加热温度对木质素提取率的影响
为了考查加热温度对木质素提取率的影响，固定实验条件：
V 丙酮∶V95%乙醇比为 2∶3，加热时间为 70 min，料液比为 1∶
11(g/mL)，7滴浓硫酸。实验结果如图 4所示。从图中可以看出，
木质素的提取率随着加热温度的增加而显著提高。但由于混合溶
剂在 65 ℃时便沸腾，同时考虑温度太高能耗较大，因此，选取
70 ℃为最佳加热温度。
10
15
20
25
30
35
0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15
料液比
提
取
率
/%

图 3 不同料液比对提取率的影响
Fig.3 Effect of different solid-liquid ratio on extraction rate

50 55 60 65 70 75 80
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
提取
率/
%
提取温度/℃
图 4 不同提取温度对提取率的影响
Fig.4 Effect of different extraction tempetature to extraction rate

2.3.5 正交实验设计
本实验采用丙酮—乙醇法提取云南松松塔中的木质素，以木
质素的提取率为指标，根据单因素实验对木质素的提取率的影响，
选取加热时间、加热温度、料液比和提取剂配比为试验因子，采
用 L9(34)正交试验探讨木质素提取的最佳实验条件。正交实验设
计和实验结果见表 1和表 2。

表 1 水平因素表
Tab.1 Design of factors and levels
水平 A加热时间/min B加热温度/℃ C料液比/(g·mL-1) D提取剂配比/V 丙酮∶V95%乙醇
1 65 65 1∶9 2∶3
2 70 70 1∶10 3∶2
3 75 75 1∶11 1∶1

表 2 正交实验设计结果表
Tab.2 Result and design of orthogonal test
试验号 A加热时间/min B加热温度/℃ C料液比/(g·mL-1) D溶剂配比/V 丙酮∶V95%乙醇 提取率/%
1 1 1 1 1 30.04
2 1 2 2 2 36.27
3 1 3 3 3 29.22
4 2 1 2 3 30.59
5 2 2 3 1 42.33
6 2 3 1 2 35.56
7 3 1 3 2 39.91
8 3 2 2 3 40.35
9 3 3 1 1 39.36
K1 31.843 33.513 34.987 37.243
K2 36.160 39.650 35.737 37.247
K3 39.873 34.713 37.153 33.387
R 8.030 6.137 2.166 3.860

广 东 化 工 2015年 第 24期
· 30 · www.gdchem.com 第 42卷总第 314期

由表 2 可知，4 个因子对云南松松塔中木质素的提取率的影
响如下：加热时间 A＞加热温度 B＞溶剂配比 D＞料液比 C。最
佳工艺组合为 A2B2C3D1，即加热时间 70 min，加热温度 70 ℃，
料液比 1∶11(g/mL)，提取剂中丙酮与 95 %乙醇体积比(V 丙酮∶
V95%乙醇)为 2∶3，加入少量浓硫酸作为催化剂，在此条件下，木质
素的提取率达到 42.33 %。比较表 2中的数据可知，在最佳工艺条
件下云南松松塔中木质素的提取率最高。
2.4 木质素红外光谱分析
由于木质素是一种结构复杂的混合物，许多传统的鉴别方法
并不适用，因此采用红外光谱进行鉴别。将丙酮—乙醇法提取得
到的木质素，通过 KBr压片，用 NICOLET 380红外光谱仪测得
红外光谱图，如图 5所示。由图 5可知，木质素分子的特征吸收
峰包括：3525~3445 cm-1为羟基 O-H伸缩振动吸收峰；1710~1700
cm-1为非共轭羰基、酯基；1670~1630 cm-1为共轭羰基；1610~1600
cm-1为芳香核振动吸收峰；1300~1200 cm-1为与紫丁香核和愈创
木核有关的振动吸收峰；1030~1070 cm-1为仲醇、醚的 C-O弯曲
振动吸收峰；840~880 cm-1为芳香环 C-H弯曲振动吸收峰。该红
外光谱图与木屑中木质素和油茶果壳中木质素标准图谱基本一致
[10,11]。


图 5 云南松松塔木质素的红外光谱图
Fig.5 IR spectrum of lignin from pinecone of Pinus yunnanensis

3 讨论
实验通过丙酮—乙醇法探讨了云南松松塔中木质素的提取工
艺，采用正交试验确定了最佳提取工艺为：加热时间 70 min，加
热温度 70 ℃，料液比 1∶11(g/mL)，提取剂中丙酮与 95 %乙醇体
积比(V 丙酮∶V95%乙醇)为 2∶3，加入少量浓硫酸作为催化剂，在此
条件下，木质素的提取率达到 42.33 %。该方法具有提取率高、提
取剂用量少、有效成分易于溶出、工艺简单等优点。

参考文献
[1]中国科学院《中国植物志》编委会．中国植物志[M]．北京：科学出版
社，1999：255-256．
[2]国家中医药管理局中华本草编委会．中华本草[M]．上海：上海科学技
术出版社，1999：306-307．
[3]李寅珊，李冬梅，蒋凌云，刘光明．云南松松塔的化学成分[J]．中国实
验方剂学杂志，2012，18(2)：119-121．
[4]Wang B，Ju J，He X F，et al．Three new terpenoids from Pinus
yunnanensis[J]．Helv Chim Acta，2010，93(3)：490-496．
[5]杨鑫，丁怡，孙志浩，等．松塔化学成分的研究[J]．药学学报，2005，
40(5)：435-437．
[6]刘光明，吕永俊，李好枝，等．云南松松塔中抗 HIV 活性成分的研究
初报[J]．大理学院学报，2009，8(2)：69-71．
[7]李艳省，谢芳钦，金新文，等．红松球果鳞片多糖抗肿瘤作用[J]．中国
公共卫生，2010，26(4)：390-391．
[8]林牧，刘光明，蒋锡超，等．蚕豆根尖微核试验研究云南松松塔球提取
物抑突变性[J]．大理学院学报，2014，13(2)：55-57．
[9]田毅红，李大臣，龚大春．有机溶剂提取麦草中木质素的工艺[J]．湖北
农业科学，2012，51(6)：1228-1231．
[10]廖有为．木屑中木质素的提取和木纤维合成高吸水树脂的研究[D]．广
西大学，2010：1-22．
[11]崔晓芳，李伟阳，魏婷婷，等．微波辅助提取油茶果壳木质素工艺优
化[J]．食品科学，2011，32(8)：98-102．

(本文文献格式：黄远飞，缪菊连，刘光明，等．正交试验法优选
云南松松塔中木质素的提取工艺研究[J]．广东化工，2015，
42(24)：28-30)


(上接第 34页)
从图中纤维素酶活性变化曲线可以看到，处理 1与处理 2变
化规律基本一致，基本是呈现先上升后下降的趋势，但整体上看
接种黑曲霉 2的处理其酶活性明显高于未接种处理，说明接种能
提高堆肥微生物酶活性，这与徐智等以前报导一致[11]。而对于处
理 3，整个堆肥过程变化不大，前期基本也是呈现上升的趋势，
但后期规律不明显，这与堆肥中加入了一定量的氮素是否有关，
需进一步研究。
3 结论
通过本研究可得出如下结果：
(1)不同发酵条件影响黑曲霉 2产纤维素酶活性，其中以温度
影响最大，其后依次是发酵底物、通气量和 pH。
(2)堆肥过程中纤维素酶活性呈现先上升后下降的变化规律，
接种木薯渣腐熟菌能提高堆肥过程中纤维素酶活性。
(3)不同初始碳氮比影响堆肥各个阶段纤维素酶活性变化。

参考文献
[1]刘平．木薯渣饲料资源化开发研究[J]．养殖与饲料，2009(1)：55-59．
[2]侯宪文，邓晓，李光义，等．木薯渣堆肥过程中理化性质变化和腐熟度
评价．热带作物学报，2009，30(10)：1422-1428．


[3]BARANA AC．Avaliacao de tratamento de manipueira em biodigestores
fase acidogenica e metanogenica[M]．Botucatu：UNESP/FCA，2000：95．
[4]Gomero O L，Velasquez A H．Manejo ecologico de suelos，experiencia y
practices para una agricultura sustentable．RAAA，Lima，Peru，2000．
[5]马静静，王小芬，程序，等．乳酸菌发酵使木薯淀粉残渣饲料化研究[J]．农
业工程学报，2008，24(6)：267-272．
[6]浦跃武，刘坚．木薯渣厌氧发酵制取沼气的研究[J]．安徽农业科学，2009，
37(29)：14308-14310．
[7]马艳，洪葵，李枚秋，等．木薯渣固态发酵植酸酶的条件研究[J]．热带
作物学报，2000，21(2)：58-64．
[8]邹璇，王德汉，李淑仪，等．木薯渣堆肥及其对难溶性磷的活化试验研
究[J]．生态环境学报，2010，19(1)：81-85．
[9]沈德龙，李俊，姜昕，等．农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)．中
国国家标准化管理委员会，2006．
[10]Li M，Peng X Y，Zhao Y C，et al．Microbial inoculum with leachate
recirculated cultivation for the enhancement of OFMSW composing[J]．Journal
of Hazardous Materials，2008，153(1)：885-891．
[11]徐智，李季．2 种微生物菌剂对堆肥过程中酶变化的影响研究[J]．中
国农学通报，2013，29(8)：175-179．

(本文文献格式：肖马娜，许曼，林泽芬，等．木薯渣降解菌发酵
条件及产酶特性研究[J]．广东化工，2015，42(24)：33-34)