2.9. Определение лигнина

Содержание лигнина в древесине и другом растительном сырье преимущественно определяют прямыми способами. Они основаны на количественном выделении лигнина удалением экстрактивных веществ соответствующей экстракцией и поли- сахаридав гидролизом концентрированными минеральными ки- слотами.

С аналитической точки зрения, под лигнином понимают ту часть обессмоленного растительного материала, которая остается в виде нерастворимого остатка после гидролиза поли- сахаридов холоцеллюлозы или при определении косвенным способом удаляется при выделении холоцеллюлозы. Известно, что концентрированные минеральные кислоты изменяют лигнин химически, вследствие реакций гидролитической деструкции простых эфирных связей и конденсации, но выделенный пре- парат кислотного лигнина по количеству более или менее соответствует его содержанию в древесине. Это количество удовлетворительно совпадает и с потерей массы обессмоленной древесины при количественном выделении холоцеллюлозы. Поэтому, несмотря на некоторую условность, кислотные методы определения лигнина до сих пор считаются наиболее обосно- ванными.

Основное требование к методам кислотного гидролиза — полное удаление полисахаридов при минимальном воздействии на лигнин. Точность результатов определения лигнина в зна- чительной мере зависит от условий гидролиза: вида кислоты, ее концентрации, температуры и продолжительности обработки.

Для удаления экстрактивных веществ всегда необходимо предварительное экстрагирование, но любой растворитель вызывает потери лигнина. Чем жестче условия экстрагирова- ния, тем больше потери лигнина.

Выделенный лигнин содержит примеси трех типов: примесь экстрактивных веществ, дающих в условиях кислотного гидро- лиза нерастворимые осадки; примесь продуктов гумификации

cахаров — нерастворимых гуминоподобных соединений, обра- зующихся из моносахаридов в жестких условиях кислотного гидролиза; примесь трудногидролизуемых полисахаридов и продуктов неполного гидролиза (олигосахаридов), адсорби- руемых лигнином.

Наилучшими условиями гидролиза считают такие, в которых выделяется максимальное количество лигнина с максимальным содер- жанием метоксилов. Тогда выделенный лигнин не со- держит примесей, ошибочно принимаемых за лигнин, и в то же время при его выделении не было значительных потерь.

Основное распространение в настоящее время получил сернокислотный метод определения лигнина. Солянокислотный метод приводит к меньшей гумификации сахаров, но работа со сверхконцентрированной 41...42%-ной соляной кислотой менее удобна. Метод с концентрированной фтористоводородной кислотой дает очень мало нерастворимых продуктов, образую- щихся из углеводов, но требует специального оборудования из фторопласта, стойкого к фтористоводородной кислоте. Предложен ряд методик, в которых используют смеси серной кислоты с другими кислотами, главным образом для анализа технических целлюлоз (см. 3.2.3).

В косвенных методах определения лигнин не выделяют, а его. массовую долю в древесине рассчитывают по разности после определения холоцеллюлозы, определяют лигнин спектрофото- метрическими методами или же рассчитывают по расходу окислителей на его окисление. Последняя группа методов при- меняется при анализе технических целлюлоз (см. 3.2.3).

При определении по разности массовую долю лигнина, % к абсолютно сухой древесине, рассчитывают по формуле:

Лигнин=100 — экстрактивные вещества — холоцеллюлоза+ + остаточный лигнин в холоцеллюлозе.

Ошибки при определении по разности возникают из-за недостаточной точности определения массовой доли остаточного лигнина в холоцеллюлозе. Более точные результаты можно получить при расчете массовой доли полисахаридов по выходу сахаров при полном гидролизе.

К УФ-спектрофотометрическим относится ацетилбромидный метод определения лигнина (см. 2.9.5). УФ-спектрофотометрию используют также для определения кислоторастворимого лиг- нина (см. 2.9.3) и содержания лигнина в отработанных ра- створах после варки и отбелки технических целлюлоз. При спектрофотометрических методах для расчета массовой доли лигнина в древесине пользуются его коэффициентами поглоще- ния или градуировочными графиками, построенными с исполь-

зованнем препаратов лигнина. Это приводит к ошибкам из-за отсутствия стандартного эталонного препарата и варьирования коэффициентов поглощения у препаратов различного происхож- дения.