李 鋒，李逸青，毛海立，黃德娜，曾承露,

（1.黔南民族師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，貴州都勻 558000；2.黔南環(huán)境治理與污染控制工程研究中心，貴州都勻 558000）

油茶是我國(guó)南方廣泛種植的木本食用油料樹種，種植面積約6000萬(wàn)畝，每年油茶加工產(chǎn)生的果殼副產(chǎn)物可達(dá)約400萬(wàn)噸[1]。大部分油茶果殼以焚燒或丟棄方式處理，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，如何將油茶果殼轉(zhuǎn)化為高附加值資源成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。油茶果殼組分復(fù)雜多樣，其中纖維素（13.87%～20.95%）、半纖維素（35.15%～49.34%）和木質(zhì)素（30.07%～36.23%）含量占比達(dá)到80%以上[2]。木質(zhì)素是天然芳香族高分子聚合物，含有多種類型活性官能團(tuán)，如羥基、羧基和甲氧基等，將其轉(zhuǎn)化為芳香族化學(xué)品、生物燃料和生物功能材料后在化工、醫(yī)藥、食品和能源等領(lǐng)域具有較廣的應(yīng)用前景和科學(xué)研究意義[3]。

提取木質(zhì)素常用的方法有堿法、酸法、酶法、有機(jī)溶劑法等[4-6]，不同處理分離得到的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)存在較大差異。崔興凱等[7]利用五種不同方法提取甘蔗渣木質(zhì)素并研究其結(jié)構(gòu)及熱解特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)五種木質(zhì)素分子量和熱解特性存在較大差異，其中乙酸木質(zhì)素的酚羥基含量（3.19%）和重均分子量均高于Acetosolv木質(zhì)素。Pin等[8]利用不同類型質(zhì)子型離子液體提取甘蔗渣木質(zhì)素對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)[Etid][Lac]型離子液體分離的木質(zhì)素中β-O-4鍵可達(dá)48.2%，而[2He][Lac]型離子液體分離的木質(zhì)素中β-O-4鍵僅為19.3%。Wei等[9]采用有機(jī)溶劑法和球磨法提取桉樹木質(zhì)素，結(jié)果表明球磨法提取磨木木質(zhì)素中β-O-4、β-β、β-5和β-1的比例分別為52.19%、15.38%、5.13%和1.44%，而有機(jī)溶劑法提取木質(zhì)素中四種化學(xué)鍵相對(duì)較少，分別為7.74%、5.71%和0.82%，且不含β-1鍵；此外，球磨法提取磨木木質(zhì)素中甲氧基含量比有機(jī)溶劑法提取木質(zhì)素含量高，但其羥基含量比有機(jī)溶劑提取木質(zhì)素含量低；通過進(jìn)一步的木質(zhì)素抗氧化活性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有機(jī)溶劑分離得到的木質(zhì)素明顯高于磨木木質(zhì)素。綜上所述，由于木質(zhì)素提取方法不同，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和抗氧化活性存在較大差異。

近年來(lái)，低共熔溶劑（Deep eutectic solvents，DES）因具有良好水溶性、可降解性、生物相容性、高選擇性、可回收利用、高效率和易制備等優(yōu)點(diǎn)，已成為有機(jī)溶劑和離子液體的替代品，并已應(yīng)用于提取分離木質(zhì)素[10]。本研究以傳統(tǒng)堿法提取木質(zhì)素作為參考，探究羧酸型、醇型和三元體系膽堿類低共熔溶劑分離的油茶果殼木質(zhì)素在分子結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和抗氧化活性方面存在的差異。以期為油茶加工廢棄物資源高值化利用及開發(fā)木質(zhì)素基抗氧化性功能材料提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

油茶果殼 產(chǎn)自貴州省荔波縣；無(wú)水乙醇、冰乙酸、氫氧化鈉、濃硫酸、吡啶、醋酸酐、石油醚、1,4-二氧六環(huán)、乙醚、對(duì)甲苯磺酸、草酸、丙三醇、氯化膽堿等 均為分析純；1,1-二苯基-2-苦基肼（DPPH，純度96%） 上海麥克林生化科技有限公司；四氫呋喃（色譜級(jí)） 國(guó)藥化學(xué)試劑有限公司。

GreatWall HWCL-3集熱恒溫磁力攪拌油浴鍋

鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；臺(tái)式冷凍高速離心機(jī)

上海盧湘儀離心機(jī)有限公司；TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì) 北京普析儀器有限公司；Nicolet iS20傅里葉變換紅外光譜儀 美國(guó)賽默飛世爾科有限公司；TDA/DSC 2熱重/差熱同步分析儀瑞士梅特勒-托利多儀器公司；waters1525/waters 2414液相色譜-凝膠滲透色譜儀 美國(guó)沃世特科技公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 DES的合成 DES合成方法參考文獻(xiàn)[10]中描述方法并做適當(dāng)修改。氯化膽堿（ChCl）作為氫鍵受體和氫鍵供體（草酸、丙三醇、乙二醇和對(duì)苯甲磺酸）按不同摩爾比例混合后，置于80 ℃恒溫的油浴鍋中反應(yīng)2 h，使其充分混合成為透明均一液體，分別得到以下三種低共熔溶劑：氯化膽堿-草酸（摩爾比1:1，ChCl-OA）、氯化膽堿-丙三醇（摩爾比1:2，ChCl-GA）和氯化膽堿-乙二醇-對(duì)甲苯磺酸（摩爾比1:1.96:0.06，ChCl-EG-P），取出冷卻后密封保存，備用。

1.2.2 不同方法制備木質(zhì)素 油茶果殼自然風(fēng)干，粉碎后過80目標(biāo)準(zhǔn)篩，取篩下物，將一定量粉末置于索式抽提器中，加入一定體積的苯和乙醇混合溶液（2:1，v/v）抽提6 h，脫除色素、脂肪和蠟等雜質(zhì)，抽提完成后過濾去除苯和乙醇溶液，剩余固體自然風(fēng)干，收集備用。

堿法提取木質(zhì)素工藝參考文獻(xiàn)[7]中所述方法并適當(dāng)修改。油茶果殼粉末與3% NaOH溶液在固液比（w/v，下同）為1:10條件下充分混合后，置于90 ℃油浴鍋中，攪拌速度200 r/min，反應(yīng)90 min，過濾得到澄清黑液，逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%硫酸溶液至黑液中，溶液pH調(diào)節(jié)至2.0左右，使木質(zhì)素沉淀析出，在轉(zhuǎn)速10000 r/min條件下離心10 min，棄上清液，固體沉淀用去離子水洗至中性后，用90%的1,4-二氧六環(huán)水溶液（V二氧六環(huán):V水=1:9）溶解固體沉淀，轉(zhuǎn)速為9000 r/min，離心10 min除去不溶物，上清液減壓濃縮后，加入10倍體積的去離子水，木質(zhì)素固體析出，轉(zhuǎn)速為9000 r/min，離心10 min除上清液，收集固體，放置于冷凍干燥機(jī)12 h后，得到干燥堿木質(zhì)素，標(biāo)記為AL。

DES法提取木質(zhì)素過程參考文獻(xiàn)[10]所述方法并適當(dāng)修改。油茶果殼粉末分別與氯化膽堿-草酸（ChCl-OA）、氯化膽堿-丙三醇（ChCl-GA）、氯化膽堿-乙二醇-對(duì)甲苯磺酸（ChCl-EG-P）三種DES混合均勻后（固液比1:20），置于120 ℃油浴鍋中，攪拌速度200 r/min，反應(yīng)6 h后，冷卻后離心得到透明液體，殘?jiān)脽o(wú)水乙醇洗滌3～5次，合并過濾液體，旋蒸去除無(wú)水乙醇，將濃縮液緩慢加入4 L去離子水中，使木質(zhì)素固體沉淀析出，過濾收集固體沉淀。用無(wú)水乙醇多次洗滌固體沉淀，確保無(wú)DES殘留后，將過濾分離得到固體沉淀進(jìn)行冷凍干燥12 h，得到干燥粗木質(zhì)素，氯化膽堿-草酸、氯化膽堿-丙三醇、氯化膽堿-乙二醇-對(duì)甲苯磺酸三種DES分離所得木質(zhì)素分別標(biāo)記為：ChCl-OA、ChCl-GA和ChCl-EG-P。

以上粗木質(zhì)素純化按照崔興凱等[7]描述方法，將粗木質(zhì)素溶于90%乙酸水溶液，然后加入10倍體積的去離子水，析出木質(zhì)素沉淀，過濾，木質(zhì)素水洗至中性后冷凍干燥。再將干燥的木質(zhì)素溶于1,4-二氧六環(huán)-乙醇溶液（V1,4-二氧六環(huán):V乙醇=8:2），轉(zhuǎn)速為9000 r/min，離心10 min去除不溶物，澄清液中滴加5倍體積的乙醚-石油醚溶液（V乙醚:V石油醚=1:1），使木質(zhì)素沉淀析出，所得木質(zhì)素采用乙醚-石油醚溶液洗滌兩次后，冷凍干燥。

1.2.3 木質(zhì)素結(jié)構(gòu)表征

1.2.3.1 紫外光譜分析 將2 mg木質(zhì)素分別溶解于20 mL氫氧化鈉溶液（pH12）和20 mL 1,4-二氧六環(huán)水溶液（V1,4-二氧六環(huán):V水=1:9）后，利用紫外分光光度計(jì)在波長(zhǎng)范圍為200～400 nm內(nèi)，進(jìn)行光譜掃描。

1.2.3.2 傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析 取1 mg干燥純化的木質(zhì)素與100 mg光譜純溴化鉀在瑪瑙研缽中充分研磨至粒徑小于2 μm左右，利用壓片機(jī)進(jìn)行制樣，獲得厚度均勻透明的薄片，采用傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行圖譜掃描，范圍為500～4000 cm-1，分辨率4 cm-1。

1.2.3.3 凝膠滲透色譜分析 按照劉金科等[11]描述的方法對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行乙酰化。取50 mg木質(zhì)素溶于4 mL吡啶/醋酸酐（體積比為1:1）混合液，在避光條件下常溫?cái)嚢?4 h后，將木質(zhì)素溶液逐滴加入乙醚溶液中，沉淀出乙?；举|(zhì)素，過濾得到木質(zhì)素沉淀，用乙醚洗滌沉淀直至無(wú)吡啶殘留后，置于40 ℃真空干燥箱中干燥。取2 mg乙?；举|(zhì)素完全溶于1 mL四氫呋喃（THF）后，用有機(jī)系濾頭過濾木質(zhì)素溶液，取10 μL木質(zhì)素溶液進(jìn)樣，采用凝滲透色譜儀測(cè)定木質(zhì)素相對(duì)分子量。色譜條件：色譜柱Agilent PLgel 5 μm MIXED-C，柱溫35 ℃，流動(dòng)相四氫呋喃，流速1 mL/min，以不同分子量聚苯乙烯作為標(biāo)準(zhǔn)品測(cè)得其相對(duì)分子量后，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3.4 熱重分析 木質(zhì)素?zé)峤馓匦圆捎脽嶂?差熱同步分析儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)定溫度范圍：30～1000 ℃，升溫速率：20 ℃/min。以高純氮?dú)猓?9.999%）為載氣，氣體流速：10 mL/min。

1.2.4 木質(zhì)素清除DPPH自由基能力測(cè)定 將不同質(zhì)量木質(zhì)素溶于1,4-二氧六環(huán)/水（體積比為9:1）溶液中，制得0.2～1.0 mg/mL的木質(zhì)素溶液，取0.1 mL的木質(zhì)素溶液置于10 mL棕色離心管中，加入3.9 mL DPPH的乙醇溶液（濃度為25 mg/L），搖勻后，放置于25 ℃的水浴鍋中，靜置30 min后，利用紫外分光光度計(jì)在波長(zhǎng)517 nm處測(cè)量溶液吸光度。根據(jù)以下公式計(jì)算DPPH自由基清除率：

式中：A0為空白實(shí)驗(yàn)組吸光度；Ai為待測(cè)樣品吸光度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行三次重復(fù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并采用Origin 2021軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外吸收光譜分析

木質(zhì)素具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)和共軛羰基等基團(tuán)，因此會(huì)有明顯的紫外吸收性能。圖1為四種木質(zhì)素分別在氫氧化鈉溶液（pH12）和90% 1,4-二氧六環(huán)溶液中的紫外吸收光譜圖。在氫氧化鈉溶液中，四種木質(zhì)素在210 nm（共軛烯鍵）、250 nm（共軛雙鍵的π-π*躍遷產(chǎn)生的K吸收帶）、和290 nm附近有明顯的吸收峰[12]。在1,4-二氧六環(huán)溶液中，AL、ChCl-EG-P和ChCl-OA僅在240和280 nm處出現(xiàn)吸收峰，而210 nm處未出現(xiàn)吸收峰。通常木質(zhì)素特征峰在280 nm處（苯環(huán)的吸收帶），但油茶果殼木質(zhì)素在氫氧化鈉溶液中290 nm處出現(xiàn)吸收峰，可能是由于苯環(huán)的取代基不同，導(dǎo)致苯環(huán)上的π電子云密度降低，并且堿性溶液會(huì)使木質(zhì)素中的酚羥基解離，從而導(dǎo)致最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生一定程度的位移[13]。此外，ChCl-GA在240～330 nm之間存在較寬吸收峰，可能是由于木質(zhì)素中官能團(tuán)互相導(dǎo)致出現(xiàn)特征吸收峰疊加現(xiàn)象，此峰型與曾誠(chéng)等[14]已報(bào)道的甘蔗渣磨木木質(zhì)素類似。

圖1 油茶果殼木質(zhì)素樣品的紫外光譜圖Fig.1 UV spectrum of lignin samples isolated from Camellia oleifera shell

2.2 油茶果殼木質(zhì)素相對(duì)分子量

油茶果殼木質(zhì)素分子量大小受限于提取工藝，且會(huì)直接影響木質(zhì)素物化性質(zhì)。為了解四種油茶果殼木質(zhì)素的相對(duì)分子量和分布均勻性，采用凝膠滲透色譜測(cè)量木質(zhì)素樣品的數(shù)均分子量（Mn）、重均分子量（Mw）和分散度（PDI），結(jié)果如表1所示。四種木質(zhì)素分子量存在較大差異，AL的Mw為41858 g/mol，可能是氫氧化鈉溶液提取的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中保留了大量的芳醚鍵（β-O-4），使AL具有較高的相對(duì)分子量。Pin等[15]利用[Etid][Lac]和[Etid][Ac]兩種離子液體提取甘蔗渣的木質(zhì)素分子量分別可達(dá)50010和31447 g/mol。然而，利用低共熔溶劑分離的三種木質(zhì)素分別為10870、3451和2418 g/mol，這是由于低共熔溶劑可以解聚木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)中的芳醚鍵等化學(xué)鍵[16]，使其降解為小分子物質(zhì)溶出。此外，堿木質(zhì)素的分散度較大（PDI：4.53），表明其分子量分布較廣，而低共熔溶劑提取木質(zhì)素的分散度均小于2，表明此類方法得到的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的均一性更高，其中利用三元低共熔溶劑體系（ChCl-乙二醇-對(duì)甲苯磺酸）提取的木質(zhì)素分散度最小（PDI：1.37）。在木質(zhì)素高值化精煉過程中，低分散度的木質(zhì)素具有更好的生物化學(xué)穩(wěn)定性。

表1 油茶果殼木質(zhì)素重均分子量（Mw）及其分散度（PDI：Mw/Mn）Table 1 Average molecular weights (Mw) and polydispersity indexes (PDI: Mw/Mn) of lignin isolated from Camellia oleifera shell

2.3 油茶果殼木質(zhì)素紅外光譜分析

FTIR光譜圖能夠直觀反應(yīng)木質(zhì)素的特征化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能基團(tuán)，圖2為4種木質(zhì)素的紅外吸收光譜圖，參考已報(bào)道文獻(xiàn)[17-19]列出了木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)的特征基團(tuán)對(duì)應(yīng)紅外光譜吸收峰歸屬，見表2。四種木質(zhì)素光譜圖相似度較高，表明它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)組成較相似，由于官能團(tuán)含量存在差異，導(dǎo)致特征吸收峰的強(qiáng)度差別較大。為比較不同方法提取木質(zhì)素官能團(tuán)的相對(duì)含量，以1518～1505 cm-1處的吸收峰（木質(zhì)素的特征吸收峰，歸屬于芳香族苯環(huán)骨架振動(dòng)）作為參比[13]。四種木質(zhì)素均在3400、2950和2845 cm-1附近存在吸收峰，表明木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中存在羥基、甲基、亞甲基和甲氧基。木質(zhì)素中代表羥基特征峰（約3400 cm-1附近）與木質(zhì)素特征峰（1518～1505 cm-1處的吸收峰）的吸收強(qiáng)度比值（I3400/I1518-1505），可以反映其羥基相對(duì)含量。AL、ChCl-GA、ChCl-OA和ChCl-EG-P的特征峰強(qiáng)度比值分別為0.76、0.83、1.08和0.75，ChCl-OA吸收峰強(qiáng)度比值較高，表明其含有羥基含量高于其他三種木質(zhì)素。

圖2 不同溶劑提取的油茶果殼木質(zhì)素紅外光譜圖Fig.2 FTIR spectra of lignin samples from Camellia oleifera shell extracted with different solvents

表2 油茶果殼木質(zhì)素紅外光譜吸收峰歸屬Table 2 Assigment of FTIR spectra of lignin isolated from Camellia oleifera shell

低共熔溶劑提取的三種木質(zhì)素在1730～1700 cm-1之間存在吸收峰，其歸屬于非共軛的酮、羰基或酯基的C=O伸縮振動(dòng)，而堿木質(zhì)素中不存在此吸收峰，表明低共熔溶劑在提取木質(zhì)素過程中破壞了部分苯環(huán)結(jié)構(gòu)并生成醌型結(jié)構(gòu)[13]。四種木質(zhì)素均在1610～1590、1518～1505和1430～1420 cm-1處存在較強(qiáng)吸收峰（歸屬于苯環(huán)骨架特征），這是木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的特征峰，說明木質(zhì)素提取過程中苯環(huán)骨架結(jié)構(gòu)保留完好。此外，在1330～1320、1230～1215和1125 cm-1附近存在吸收峰歸屬于紫丁香基單元結(jié)構(gòu)（S型），1280～1260 cm-1處吸收峰為愈創(chuàng)木酚基環(huán)（G型）和C=O伸縮振動(dòng)，表明油茶果殼木質(zhì)素屬于典型的G-S型木質(zhì)素。不同溶劑提取的油茶木質(zhì)素中G/S相對(duì)含量，可以通過I1280-1260/I1330-1320比值大小來(lái)反映。AL、ChCl-GA、ChCl-OA和ChCl-EG-P中G/S相對(duì)比值分別為0.79、1.16、0.81和0.89，僅有ChCl-GA木質(zhì)素比值大于1，說明此類木質(zhì)素中愈創(chuàng)木酚基結(jié)構(gòu)的相對(duì)含量比紫丁香基結(jié)構(gòu)多[20]。綜上所述，四種油茶果殼木質(zhì)素主要由愈創(chuàng)木酚基和紫丁香基單元結(jié)構(gòu)組成，在紅外指紋區(qū)（1800～800 cm-1）出現(xiàn)的吸收峰均為木質(zhì)素典型的紅外吸收峰，證實(shí)了堿法和DES法能夠較好保留油茶果殼木質(zhì)素的完整性，但四種木質(zhì)素中羥基含量、愈創(chuàng)木酚基和紫丁香基單元結(jié)構(gòu)的含量存在明顯差異。

2.4 油茶果殼木質(zhì)素?zé)岱€(wěn)定性評(píng)價(jià)

木質(zhì)素是以苯丙烷單元結(jié)構(gòu)為主體，由多種化學(xué)鍵連接而成的高分子有機(jī)化合物，化學(xué)鍵和官能團(tuán)的類型及數(shù)量會(huì)直接影響其熱解特性，可以通過該熱解特性來(lái)評(píng)價(jià)不同方法提取的木質(zhì)素化學(xué)結(jié)構(gòu)中存在的差異。在升溫速率為20 ℃/min，油茶果殼木質(zhì)素從室溫至1000 ℃的熱失重曲線大致可分為三個(gè)階段，如圖3所示，四種木質(zhì)素的熱失重曲線存在較大差異。第一階段為30～120 ℃之間，主要為木質(zhì)素中的自由水和結(jié)合水的揮發(fā)，四種木質(zhì)素失重率均未超過10%。第二階段為200～400 ℃，四種木質(zhì)素分解速率加速，失重率在24%～40%之間；此階段木質(zhì)素的熱降解主要涉及化學(xué)鍵斷裂，如C-O鍵和C-C鍵，以及側(cè)鏈氧化，如羰基化、羧基化或脫氫反應(yīng)等[21]。四種木質(zhì)素在失重率和熱分解速率上存在較大差異，表明木質(zhì)素含有的β-O-4鍵、C-C鍵的含量及化學(xué)官能團(tuán)類型和數(shù)量不同，其中ChCl-GA的失重最明顯，說明其熱穩(wěn)定性較差。第三階段為400 ℃以上，此階段主要是木質(zhì)素骨架結(jié)構(gòu)苯環(huán)的C-C鍵裂解和脫甲氧基[22]，所有木質(zhì)素均呈現(xiàn)緩慢失重現(xiàn)象，700 ℃以后，木質(zhì)素失重速率呈緩慢下降趨勢(shì)，逐漸趨于平緩。溫度升至1000 ℃時(shí)，ChCl-OA、ChCl-EG-P、AL和ChCl-GA的碳?xì)堅(jiān)謩e為43.23%、39.67%、36.53%和32.43%。

圖3 油茶果殼木質(zhì)素樣品的TG和DTG曲線Fig.3 TG and DTG curves of lignin samples isolated from Camellia oleifera shell

此外，由DTG曲線可知，四種木質(zhì)素的最大失重溫度和失重峰峰型存在較大不同，ChCl-OA、AL、ChCl-EG-P和ChCl-GA的失重速率達(dá)到最大時(shí)的溫度分別為391、362、304和283.3 ℃，最大失重速率依次為ChCl-EG-P＞ChCl-GA＞AL＞ChCl-OA。綜上所述，四種木質(zhì)素的最大失重溫度、熱解失重速率和碳?xì)堅(jiān)嬖诿黠@差異，是由于四種木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵、官能團(tuán)的種類和含量不同所導(dǎo)致。油茶果殼木質(zhì)素的熱穩(wěn)定性依次為：ChCl-OA＞AL＞ChCl-EGP＞ChCl-GA，由于四種木質(zhì)素的熱穩(wěn)定性存在差異，導(dǎo)致其后期研究應(yīng)用也不同，比如ChCl-OA因其較好的熱穩(wěn)定性，更適合制備生物碳基高分子聚合材料。

2.5 油茶果殼木質(zhì)素抗氧化活性

木質(zhì)素中含有大量酚羥基，具備作為天然抗氧化劑的潛力。由圖4可知，隨著木質(zhì)素濃度增加，四種木質(zhì)素的DPPH自由基清除能力均逐漸增加，呈現(xiàn)出明顯的濃度依賴關(guān)系。不同溶劑提取的木質(zhì)素對(duì)DPPH自由基的清除能力存在較大差別，可能是由于木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中酚羥基含量不同所導(dǎo)致的[23]。此外，當(dāng)木質(zhì)素濃度超過1.0 mg/mL時(shí)，AL、ChCl-OA和ChCl-EG-P的DPPH自由基清除率增長(zhǎng)趨勢(shì)放緩，維持在80%～87%之間，而ChCl-OA的DPPH自由基清除率呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì)。當(dāng)木質(zhì)素濃度為1.5 mg/mL時(shí)，AL、ChCl-OA、ChCl-EG-P和ChCl-GA的DPPH自由基清除率分別可達(dá)86.64%、83.87、86.67%和77.19%。IC50是自由基清除率達(dá)到50%時(shí)所需樣品的質(zhì)量濃度，其倒數(shù)為自由基清除指數(shù)（radical scavenging index，RSI），常作為抗氧化能力的評(píng)價(jià)，該值越大表明抗氧化活性越強(qiáng)[24]。經(jīng)數(shù)據(jù)擬合計(jì)算得出AL、ChCl-OA、ChCl-EG-P和ChCl-GA

圖4 四種木質(zhì)素清除DPPH自由基能力比較Fig.4 Comparison of DPPH radical scavenging activity of four lignin samples

的IC50分別為0.388、0.641、0.475和1.02 mg/mL，RSI依次分別為2.57、1.56、2.1和0.98，此結(jié)果表明堿木質(zhì)素對(duì)DPPH自由基的清除能力大于低共熔溶劑法分離的木質(zhì)素。李晗等[25]提取的油茶果殼乙酸木質(zhì)素和堿木質(zhì)素對(duì)DPPH自由基清除清除率分別為81.06%和73.36%。朱夢(mèng)妮等[26]分析了堿法提取核桃殼、稻殼、玉米秸稈和蘆葦木質(zhì)素的抗氧化活性，當(dāng)木質(zhì)素濃度為0.4 mg/mL時(shí)，DPPH自由基的清除率在14.9%～53.5%之間。與已報(bào)道的研究相比，油茶果殼木質(zhì)素表現(xiàn)出較好的DPPH自由基清除能力，表明油茶果殼木質(zhì)素在食品、醫(yī)藥、包裝等生物活性材料領(lǐng)域具有較好應(yīng)用潛力。

3 結(jié)論

本研究以油茶果殼為原料分別利用堿法和低共熔溶劑法提取分離得到四種木質(zhì)素，并對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)和潛在生物活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。紫外和紅外光譜圖表明堿法和低共熔溶劑法提取分離木質(zhì)素較完整保留了油茶果殼中原始木質(zhì)素結(jié)構(gòu)，屬于典型G/S型木質(zhì)素，由紅外光譜特征吸收峰強(qiáng)度比值可知，ChCl-OA中羥基含量較多，ChCl-GA中愈創(chuàng)木酚基單元結(jié)構(gòu)的相對(duì)含量高于紫丁香基單元結(jié)構(gòu)。堿法提取油茶果殼木質(zhì)素的相對(duì)分子量和分散度較大，而低共熔溶劑提取木質(zhì)素分子量和分散度相對(duì)較低，表明低共熔溶劑分離的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)均一性更好。從熱重分析可知，與其他三種木質(zhì)素相比，ChCl-GA熱分解溫度較低和熱失重速率較高，表明其熱穩(wěn)定性較差；四種木質(zhì)素?zé)岱€(wěn)定性依次為：ChCl-OA＞AL＞ChCl-EGP＞ChCl-GA。此外，由DPPH自由基清除能力評(píng)價(jià)可知，當(dāng)木質(zhì)素濃度高于0.8 mg/mL后，AL、ChCl-EG-P和ChCl-OA對(duì)DPPH自由基清除率較相近，表現(xiàn)出具有較好抗氧化活性的潛力。

本研究利用低共熔溶劑高選擇性木質(zhì)素溶解體系，分離提取油茶果殼木質(zhì)素，得到的木質(zhì)素分子量分布較窄且生物活性較好，解決了傳統(tǒng)化學(xué)試劑（如堿法）提取的木質(zhì)素存在的勻質(zhì)性差的問題，為開發(fā)清潔的木質(zhì)素分離技術(shù)提供借鑒。本研究尚未完全闡明不同低共熔溶劑提取的木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)中存在的顯著差異，如木質(zhì)素中β-O-4、β-β、β-5、β-1等化學(xué)鍵和官能團(tuán)（甲基、甲氧基和酚羥基等）所占比例等方面存在的差異。未來(lái)研究應(yīng)著重以下兩方面：a.對(duì)分離所得木質(zhì)素結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面解析，如利用核磁共振技術(shù)深入研究分離過程中木質(zhì)素結(jié)構(gòu)（主要化學(xué)鍵和官能團(tuán)）的變化與潛在的抗氧化活性之間的關(guān)系；b.開發(fā)新穎低共熔溶劑體系，在分離過程中盡可能保護(hù)木質(zhì)素的原始結(jié)構(gòu)，尤其是β-O-4的保護(hù)。