酸不溶木素（克拉森木素）含量测定方法

依据木素在强无机酸中的不溶解性特征，采取一定浓度的无机酸（如硫酸）处理试样，可以直接测定出酸不溶木素的含量。通常采用72%（质量分数）硫酸法，测定结果也称为克拉森木素含量。

造纸原料酸不溶木素含量的测定方法参见《GB/T 2677.8—1994造纸原料酸不溶木素含量的测定》，适合于各种木材和非木材植物纤维原料的测定。纸浆酸不溶木素含量的测定方法参见《GB/T 747—2003纸浆酸不溶木素的测定》，适合于各种未漂纸浆，也适合于木素含量高于1%的半漂纸浆，但不适合于仅含少量木素的漂白纸浆。

现将植物纤维原料和纸浆中酸不溶木素含量的测定原理和方法归纳介绍如下。

（一）测定原理

硫酸法测定酸不溶木素含量的基本原理是：用（72±0.1）%（质量分数）硫酸水解经苯醇混合液抽提过的试样，然后定量地测定水解残余物（酸不溶木素）的质量，即可计算出酸不溶木素的含量。

试样先经苯醇混合液抽提可除去有机溶剂抽出物（树脂、脂肪和蜡等）；硫酸水解试样是使聚糖水解成单糖而溶出，因而剩余的残渣即为木素。

试样的酸水解分两步进行。第一步浓硫酸处理：用72%（质量分数）硫酸、18～20℃下保温一定时间（木材原料和纸浆2h；非木材原料2.5h），其作用是使聚糖部分水解成糊精状。第二步稀硫酸水解：将酸稀释成3%，煮沸4h，使聚糖完全水解成单糖并溶出。

（二）硫酸法测定木素含量的影响因素

硫酸法测定木素含量时，聚糖的完全水解和其他少量成分的去除，是保证测定结果准确性的关键。聚糖水解程度的主要影响因素有：酸的浓度、水解温度和时间等。

1.酸浓度的影响

曾研究过不同酸浓度的影响，一般采用72%浓硫酸处理，后经3%硫酸煮沸水解的方法。过浓的酸易造成试样中碳水化合物的炭化；酸浓过稀，则将造成水解所需时间过长或水解不完全。

在测定时，首先要准确配制浓度为（72±0.1）%（质量分数）的硫酸溶液，确保浓酸处理时的浓度。在稀酸水解时，要将酸液稀释至3%浓度，而且在煮沸全过程中要保持酸浓度尽量小的波动。为此通常采用两种措施：其一是安装冷凝器，使挥发气体冷凝回流；其二是在煮沸过程中，不断加水补充因水分蒸发而损失的量，使溶液总体积保持不变。这里要说明的是，如果同时要测定滤液中酸溶木素的含量，则只能采取补加水保持液量恒定的方法，以避免糖类酸水解产物（糠醛和呋喃醛）对紫外光谱法测定结果的影响。

2.水解温度和时间

水解温度和时间的影响是与酸浓度相关联的。一般酸浓度越高，水解温度应越低，处理时间也应越短。当酸的浓度一定时，温度越高，处理时间越短。

72%浓酸处理时，水解温度取18～20℃，水解时间为2～2.5h。若温度过高，水解产物颜色深，聚糖会炭化。

3%稀酸水解煮沸时间为4h。若酸作用时间过长，则由于试样水解后生成的单糖与硫酸较长时间作用，部分炭化变成黑腐质物质，导致最终木素产物颜色变深和测定结果略高。

3.加酸量的影响

为保证试样中聚糖的完全水解，应当有足够的酸量，但酸量过多，因稀释后体积过大会造成分析时的不便。通常，1g试样需用酸液15～20mL（原料15mL，纸浆20mL）。

4.试样中少量成分的影响与去除

① 原料中的树脂、脂肪和蜡在无机酸处理时不能溶出，故须在进行酸水解之前，用有机溶剂抽提将它们除去，以免造成分析误差。

② 试样中的无机物只有部分溶于酸中，未溶部分（灰分）仍存在于木素之中。因此，当测定灰分含量较高的非木材植物纤维原料的木素含量时，需要进一步测定酸不溶木素中的灰分含量，用以校正分析结果。

（三）仪器

a.可控温多孔水浴；b.索氏抽提器：容量150mL；c.具塞磨口锥形瓶：100mL或250mL；d.锥形瓶：1000mL或2000mL；e.量筒：500mL；f.可控温电热板；g.精密密度计。

（四）试剂

① 2∶1（体积比）苯醇混合液：将2体积的苯及1体积的95%乙醇混合并摇匀。

警告：苯被确认为危险的物质，是一种潜在的致癌物，故该操作应在验收过的通风橱中进行。

②（72±0.1）%（质量分数）硫酸溶液[密度为_ρ20=（1.6338±0.0012）g/mL]：将665mL（95%～98%）浓硫酸（_ρ20=1.84g/mL）在不断搅拌下慢慢倾入300mL蒸馏水中，待冷却后，加蒸馏水至总体积为1000mL。充分摇匀，将温度调至20℃，倾倒部分此溶液于500mL量筒中，用精密密度计测定该酸液密度，若不在（1.6338±0.0012）g/mL范围内，相应地加入适量硫酸或蒸馏水进行调整，直至符合上述密度要求。

警告：硫酸具有腐蚀性，可能会引起皮肤灼伤，不应在浓的硫酸溶液中加入水，以防溅伤。(www.xing528.com)

③ 100g/L氯化钡溶液。

④ 定量滤纸及定性滤纸，广泛pH试纸。

（五）试验步骤

参见国家标准GB/T 2677.8—1994和GB/T 747—2003。

1.试样称取及处理

精确称取一定量（原料称1g，纸浆称2g。称准至0.0001g）试样（同时另称取测定水分），用定性滤纸包好并用线捆牢，在索式抽提器中分别按GB/T 2677.6—1994和GB/T 10741—2008对原料、纸浆进行苯醇抽提，最后将试样包风干。

2.试样的水解

①（72±0.1）%硫酸水解。打开上述风干后的滤纸包，将苯醇抽提过的试样移100mL（纸浆用250mL）的具塞锥形瓶中，并加入冷却至10～15℃的（72±0.1）%硫酸（原料15mL；纸浆加40mL），使试样全部为酸液所浸透，并盖好瓶塞。然后将锥形瓶置于18～20℃水浴（或水槽）中，在此温度下保温一定时间（木材原料保温2h；非木材原料保温2.5h；纸浆保温2h），并不时摇荡锥形瓶，以使瓶内反应均匀进行。

② 3%硫酸水解。到达规定时间后，将上述锥形瓶内容物在蒸馏水的漂洗下全部移入1000mL锥形瓶（纸浆用200mL锥形瓶）中，加入蒸馏水（包括漂洗用）至总体积为575mL（纸浆为1540mL）。将此锥形瓶置于电热板上煮沸4h，期间应不断加水以保持总体积不变。然后静置，使酸不溶木素沉积下来。

3.酸不溶木素的过滤及恒重

用已在称量瓶（或铝盒）内恒重的定量滤纸（滤纸应预先用3%硫酸溶液洗涤3或4次，再用热蒸馏水洗涤至洗液不呈酸性，并烘至恒重），过滤上述酸不溶木素，并用热蒸馏水洗涤至洗液加数滴10%氯化钡溶液不再混浊、用pH试纸检查滤纸边缘不再呈酸性为止。然后将滤纸和残渣移入原先恒重用的称量瓶（或铝盒）中，在（105±2）℃烘箱中烘至恒重。

如为非木材原料（或非木材纸浆）应按GB/T 742—2018测定酸不溶木素中灰分的含量。为此，可将已烘干至恒重的带有残渣的滤纸移入已恒重的瓷坩埚中，先于较低温度灼烧至滤纸全部炭化，再置入高温炉中，在一定的温度[原料为（575±25）℃；纸浆为（900±25）℃]下灼烧至灰渣中无黑色碳素，并恒重为止。

（六）结果计算

① 木材原料（或木浆）中酸不溶木素含量w_{木酸不溶木素}（%）按式（2-23）计算：

式中 m₁——烘干后的酸不溶木素残渣质量，g

m₀——绝干试样质量，g

② 非木材原料（或非木材原料纸浆）中酸不溶木素含量w_{非木酸不溶木素}（%）按式（2-24）计算：

式中 m₁——烘干后的酸不溶木素残渣质量，g

m₂——酸不溶木素灰分质量，g

m₀——绝干试样质量，g

同时进行两次测定，取其算术平均值至小数点后第二位，两次测定计算值之间相差不应超过0.20%。

（七）注意事项

① 72%硫酸的配制必须严格，以保证酸浓度在所要求的范围内；加入酸液时要仔细操作，尽量使试样全部润湿，并小心转动锥形瓶，以使酸与试样作用均匀。但切忌使试样沾在瓶壁过高部位，以免影响酸水解过程的完全；在浓酸处理过程中要严格控制水解温度和时间，以免造成较大误差。

② 3%酸煮沸水解时，要注意调节电热板的温度，保持溶液沸腾但不使液体沸出。溶液刚沸腾时更应小心操作，避免由于泡沫产生而出现溶液外溢的情况，造成木素的损失，严重时将会使试验失败而需重测。

③ 如果需取滤液测定酸不溶木素含量，则在稀酸水解煮沸4h过程中，不用回流煮沸溶液，而是敞开瓶口煮沸溶液，并不断补充热水，使溶液体积保持恒定。为此，可在锥形瓶或烧杯的液面部位作一标记，煮沸过程中用不断补加热水保持液面高度的方法来保证溶液总体积基本不变。

④ 木素残渣过滤和洗涤速度的快慢是决定测定效率的重要环节。过滤前要选择好结构良好的玻璃漏斗并铺垫好滤纸，过滤采用倾泻法，以提高洗涤效率。

⑤ 木素残渣和滤纸要用水充分洗净，使之不呈酸性，尤其要注意滤纸上边缘部位的洗涤。如若洗涤不充分，将会在放入烘箱烘干时出现变黑现象，影响测定结果。