2016年11月
玉米秸秆组分含量分析
李小红李冬梅王冰（吉林燃料乙醇有限责任公司，吉林132101）
摘要：随着石油进口量的增加，为了缓解能源紧张，开发利
用玉米秸秆生产燃料乙醇是有效的解决办法。首先在实验室
阶段要了解玉米秸秆的组成及其含量。本文主要通过NREL
实验室的方法进行分析，在分析的过程中根据两地物料的差异
对实验参数条件进行了部分调整。通过实验可以了解玉米秸
秆的组成及含量，为进一步研究提供数据基础。
关键词：玉米秸秆；燃料乙醇；组分含量；分析
由于我国的石油资源相对匮乏，石油进口量逐渐增加，为
了缓解能源紧张，利用玉米秸秆进行生产燃料乙醇是一个有效
的解决办法。我国的植物纤维资源比较丰富，每年农作物玉米
秸秆产量2.2亿吨多，产量较大。由于大量的玉米秸秆无法全
部利用，农民将部分秸秆在田地里进行焚烧，对环境造成了严
重的污染。开发利用玉米秸秆生产燃料乙醇可以缓解能源的
紧张、减少焚烧造成的环境污染，同时可以促进农村经济的发
展，可以达到较好的经济效益和社会效益。
利用玉米秸秆生产燃料乙醇，首先要了解玉米秸秆的组分
含量，为投入大生产提供数据依据。实验主要采用美国NREL
实验室的分析方法，选取吉林周边的玉米秸秆作为原料，分析
水分、蛋白、粗灰分、抽提物、葡聚糖、木聚糖、阿拉伯聚糖、木质
素、结构灰分指标。在分析的过程中，由于物料之间存在一定
的差异，因此在原有方法的基础上进行了优化，选取最适合分
析本地玉米秸秆组分的实验条件，利用硫酸水解，将玉米秸秆
中的纤维素和半纤维素水解成单糖，主要为葡萄糖、木糖和阿
拉伯糖，然后用高效液相谱进行定量分析。
1实验材料
1.1原料
吉林市周边收获的玉米秸秆。
1.2实验试剂
硫酸（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、氢氧化钠（分析纯）、硼
酸（分析纯）、葡萄糖标准物质（谱纯）、木糖标准物质（谱
纯）、阿拉伯糖标准物质（谱纯）。
1.3实验器材
粉碎机、赛多利斯电子天平、梅特勒快速水分测定仪、Buchi
抽提器、5E-MF6200马弗炉、Buchi-370凯氏定氮仪、HWS24恒
温水浴锅、高压蒸煮灭菌锅、岛津高效液相谱仪、烘箱、电炉
子、圆周振荡器、小型循环水真空泵、100mL盐水瓶、G5玻璃砂
芯漏斗、移液、量筒、50mL离心管、滤纸。
2实验步骤
2.1水分测定
将取回的玉米秸秆用刀切成10厘米左右长的段，放在天平
上称重，然后放入105℃烘箱中烘3小时，之后拿出称重，计算水
分含量。
2.2样品制备
将2.1测定水分后的玉米秸秆用手撕开以便能放进粉碎机
的进样口，然后将玉米秸秆使用配备1mm筛网的粉碎机粉碎，
用自封袋收集粉碎后样品于4℃冰箱内，待水分平衡后进行各
项分析。
2.3氮含量测定
首先将消煮炉温度设置为400℃，待温度升到设置温度平
稳后，将2.2粉碎后样品从冰箱中取出，称取0.3g粉碎后样品于
定氮管中，加一片消煮片，然后加入10mL硫酸，置于400℃的消
煮炉中消煮1小时。完成后将定氮管取出，冷却到室温。在凯
氏定氮仪测定样品之前，对pH电极进行校正，测定空白和回收
率，都符合后，对冷却后的样品采用凯氏定氮仪进行测定。
2.4粗灰分测定
将坩埚于580℃马弗炉中恒重，冷却后，用天平称取0.3g样
品于坩埚中，在电炉子上加热45分钟，炭化至无烟，之后将其放
入580℃马弗炉中灰化6小时，结束后放入干燥器冷却至室温称
重计算粗灰分含量。
2.5抽提物测定
将滤纸叠成纸包依次放在水和乙醇中进行抽提，之后自然
晾干。称取2.5g粉碎样品放入预先抽提恒重过的滤纸包中，放
入Buchi B11抽提器中进行水抽提和乙醇抽提，采用索氏热抽
提模式，抽提时间分别为2.5小时和2小时。抽提结束后，放入
105℃烘箱中恒重，恒重结束后称重计算。
2.6结构性糖、木质素及灰分测定
称取0.3g抽提后的样品，加入3mL72%硫酸，用振荡器混
合均匀后置于30℃恒温水浴中1小时，保温结束后加入84mL蒸
馏水，密封并混合均匀，放入120℃高压灭菌锅中水解1小时。
采用4%硫酸配置标准糖液，与样品一同水解。水解后，采用已
恒重的G5玻砂漏斗过滤，滤液采用CaCO3中和后进行HPLC分
析，得到葡萄糖，木糖、阿拉伯糖含量。谱条件：谱柱Phe⁃
nomenex Rezex™RPM，预柱Carbo-Pb；柱温60℃；流动相：纯水，
进样量20uL。
滤渣用热蒸馏水洗涤至中性，于105℃烘箱恒重后称重。
称重后，将玻璃砂芯漏斗连同滤渣放入马弗炉中于580℃灰化4
小时，结束后称重计算酸不溶木质素及结构性灰分含量。
3实验结果
样品
编号
1
2
3
4
5
6
水分
51.65
%
52.14
%
55.36
%
52.47
%
54.51
%
53.06
%
蛋白
5.53%
6.17%
5.85%
6.13%
6.06%
6.33%
粗灰
分
15.41
%
10.33
%
8.87%
8.55%
9.54%
10.56
%
抽提
物
7.98%
10.49
%
10.42
%
10.87
%
10.35
%
10.07
%
葡聚
糖
30.46
%
33.10
%
33.43
%
34.95
%
35.18
%
32.15
%
buchi
木聚
糖
11.65
%
17.15
%
12.42
%
18.04
%
19.20
%
14.26
%
阿拉
伯聚
糖
5.21%
2.18%
4.53%
2.32%
2.34%
3.12%
木质
素
15.26
%
17.93
%
18.89
%
18.21
%
20.76
%
20.02
%
结构
灰分
8.30%
3.41%
4.53%
2.94%
3.05%
4.06%
通过本实验可以发现，采用该方法能够准确测定出玉米秸
秆组分的含量，而且操作容易完成，可以为后续研究工作提供
数据依据。
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