造紙?jiān)虾图垵{ 碳水化合物組分的測定 征求意見稿

2造紙?jiān)虾图垵{碳水化合物組分的測定本文件描述了兩種造紙?jiān)虾图垵{中碳水化合物組分的測定方法，包括離子色譜法和氣相色譜法。本文件適用于絕干造紙?jiān)匣蚣垵{中濃度超過1mg/g的單糖的測定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ISO638-2:2022，MOD）GB/T740紙漿試樣的采?。℅B/T740—2003，ISO7213:1991，IDT）GB/T2677.1造紙?jiān)戏治鲇迷嚇拥牟扇B/T22902紙漿丙酮可溶物的測定（GB/T22902—XXXX，ISO14453:2014，MOD）注：GB/T22902—XXXX《紙漿丙酮可溶物的測3術(shù)語下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1碳水化合物組分carbohydratecomposition五種主要的中性單糖的量，即樣品中的阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和木糖的量。4原理采用硫酸進(jìn)行兩步酸水解，將造紙?jiān)匣蚣垵{中的纖維素和半纖維素水解成單糖溶液。使用離子色譜法（IC）或氣相色譜法（GC）測定不同單糖的含量，并采用內(nèi)標(biāo)法定量。若使用氣相色譜法，水解后的樣品會(huì)被還原和乙?；?，然后通過氣相色譜分離和測定單糖的醛醇乙酸酯。5儀器5.1帶有40目篩網(wǎng)的研磨機(jī)或同等設(shè)備。5.2過濾設(shè)備：過濾燒瓶；玻璃砂芯過濾坩堝（中等或細(xì)孔隙率，30mL）；過濾坩堝適配器，虹吸管（可選）。過濾坩堝也可使用其他類型，例如內(nèi)襯玻璃纖維墊的鋁坩堝或的多孔瓷坩堝。3注：玻璃砂芯過濾坩堝的孔隙率選擇取決于特定類型樣品的過濾速度。對尤其是在低產(chǎn)亞硫酸鹽漿中，木質(zhì)素會(huì)形成細(xì)小的分散體，堵塞過濾器的孔隙。使用5.3恒溫水?。耗鼙３譁囟仍冢?0±1）℃。5.4高壓滅菌鍋：能保持溫度在（120±3）℃。5.5烘箱：能保持溫度在（105±2）℃,用于按GB/T462測定絕干物含量。5.6離子色譜儀（IC）：配有用于測定單糖的陰離子交換柱和脈沖安培檢測器（PAD）。5.7恒溫水浴：能保持溫度在（40±0.5）℃。5.8氣相色譜儀（GC）：配有適合測定單糖的色譜柱和氫火焰離子化檢測器（FID）。6試劑除非另行說明，所有化學(xué)品均為優(yōu)級純或更高級別。6.1水，GB/T6682，一級。或使用蒸餾水和去離子水。6.2單糖標(biāo)準(zhǔn)品：阿拉伯糖（C5H10O5）、半乳糖（C6H12O6）、葡萄糖（C6H12O6）、甘露糖（C6H12O6）和木糖（C5H10O5）?；旌蠘?biāo)準(zhǔn)溶液用蒸餾水配置，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液都含有五種單糖。6.3硫酸（H2SO4）溶液，質(zhì)量比為72％。在400mL水中緩慢加入650mL濃硫酸（優(yōu)級純，比重為1.84同時(shí)在冷水龍頭下冷卻。當(dāng)溫度與環(huán)境溫度達(dá)到平衡時(shí)，小心加入濃硫酸或水，使用比重計(jì)將硫酸溶液比重調(diào)節(jié)至1.6338。6.4淋洗液，用于離子色譜法。采用濃度為2mmol/L氫氧化鉀溶液已被證明對測試是可行的。6.5氨水（NH3·H2O），濃度為13mol/L。氨水（25％)和水按9∶1混合。6.6氫氧化鉀（KOH）溶液，濃度為7.5mol/L。稱取105g氫氧化鉀顆粒放入250mL燒杯中，緩慢加入約150mL水并攪拌，將溶液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶，再用（20～30）mL水沖洗燒杯。該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，將溶液冷卻至室溫后，再用水稀釋至刻度。6.7硼氫化鉀（KBH4）溶液。將150mg硼氫化鉀溶解在250μL氨水（13mol/L）和750μL蒸餾水，置于4mL隔膜小瓶中。應(yīng)每天使用前現(xiàn)用現(xiàn)配。6.8濃乙酸（CH3COOH）。6.9乙酸酐（C4H6O3）。6.101-甲基咪唑（C4H6N2）。6.11乙醇（C2H6O），體積分?jǐn)?shù)為95％～99％。6.12無水硫酸鈉（Na2SO4）。6.13內(nèi)標(biāo)物溶液，2-脫氫半乳糖（C6H12O5濃度為20mg/mL。稱取1.00g2-脫氧半乳糖（精確至0.1mg定量轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度。除2-脫氧半乳糖外，也可使用其他內(nèi)標(biāo)物（例如巖藻糖或肌醇），但應(yīng)在報(bào)告中說明。中和、還原和衍生化反應(yīng)，例如TAPPIT249中所述的試劑和步7取樣如果評價(jià)造紙?jiān)?，則報(bào)告樣品來源，如果可能，還應(yīng)報(bào)告取樣步驟。應(yīng)保證所取樣品具有代表性，并將原料磨碎至40目～60目。在測試前應(yīng)按GB/T22902用丙酮進(jìn)行抽提，風(fēng)干，混合均勻，備用。4如果評價(jià)一批紙漿，應(yīng)按GB/T740采取試樣。紙漿樣品應(yīng)使用適當(dāng)?shù)难心C(jī)（5.1）進(jìn)行研磨，使得樣品能較好的在硫酸溶液中進(jìn)行水解。對于樹脂含量高的磨木漿或高得率漿，在測試前應(yīng)按GB/T22902用丙酮進(jìn)行抽提。注2：丙酮被認(rèn)為是從造紙?jiān)虾图垵{中提取樹脂的有效溶劑。其他方法中采用的二氯甲烷和乙醇/苯（1:2）會(huì)危8試樣制備一式兩份進(jìn)行準(zhǔn)備和測試。確保所取試樣對所收到的樣品具有代表性。9試驗(yàn)步驟9.1絕干物含量的測定造紙?jiān)虾图垵{的絕干物含量按GB/T462進(jìn)行測定，將2g～3g試樣在105℃±2℃烘箱（5.5）中烘干至恒重。若試樣用丙酮進(jìn)行抽提，則應(yīng)根據(jù)提取后的試樣測定絕干物含量。9.2酸水解試樣制備從第7章中稱取一份（300±10）mg（精確至0.1mg）試樣，放入體積至少為150mL的燒杯中。計(jì)算并記錄試樣絕干物質(zhì)量M。9.3水解9.3.1用移液管移取3mL硫酸溶液（6.3）放入裝有試樣的燒杯（9.2），用玻璃棒攪拌均勻，直到試樣開始溶解。將玻璃棒留在燒杯中。注：對于紙漿不吸收酸、不容易分散的情況，加入酸后，將燒杯置于真空干燥器中抽9.3.2將燒杯放入（30±1）℃水浴鍋（5.3）中水浴1h進(jìn)行水解，并不時(shí)使用玻璃棒攪拌。用84mL水（6.1）分?jǐn)?shù)次清洗玻璃棒，確保所有洗滌液都被洗入燒杯中。用鋁箔蓋住燒杯，置于（120±3）℃高壓滅菌鍋（5.4）中水解1h。取出后，將燒杯及其內(nèi)容物冷卻至約80℃。9.4單糖含量的測定9.4.1離子色譜法（IC）9.4.1.1溶液制備水解后的殘留物（9.3）主要由不溶性木質(zhì)素組成，將冷卻后的燒杯（9.3.2）在不攪拌的情況下，通過過濾坩堝（5.2）傾析或虹吸上清液至250mL的過濾燒瓶（5.2）中。將濾液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，用2×30mL溫水（6.1）洗滌沉淀，并將洗滌液加入容量瓶中。加入適量的內(nèi)標(biāo)物溶液（6.13），冷卻至室溫并加水至刻度。取適量溶液，過0.45μm水系濾膜或同等規(guī)格的PVDF膜，進(jìn)離子色譜儀分析。9.4.1.2校準(zhǔn)5使用含內(nèi)標(biāo)物溶液（6.13）的單糖標(biāo)準(zhǔn)溶液（6.2）校準(zhǔn)儀器。9.4.1.3測定用離子色譜儀（5.6）測定制備好的樣品溶液（9.4.1.1得到樣品中阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和木糖的峰面積（Ai計(jì)算樣品中每種單糖的含量。若待測試樣溶液的濃度超出標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的濃度范圍，則稀釋后重新測定。9.4.1.4儀器參考條件按照儀器說明書操作離子色譜儀。以下分析條件可供參考，采用其他條件應(yīng)驗(yàn)證其適用性：a）色譜柱：CarboPacPA203×150mm（分析柱），CarboPacPA203×50mm（保護(hù)柱）；b）檢測器：脈沖安培檢測器；c）工作電極：Au電極；d）參比電極：AgCl/Ag；e）淋洗液和淋洗程序：在0～25min用2mmol/LKOH溶液淋洗；f）柱流量：1.0mL/min；g）柱溫：30℃;9.4.2氣相色譜法（GC）9.4.2.1溶液制備水解后的殘留物（9.3）主要由不溶性木質(zhì)素組成，將冷卻后的燒杯（9.3.2）在不攪拌的情況下，通過過濾坩堝（5.2）傾析或虹吸上清液至100mL的過濾燒瓶（5.2）中。將濾液轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，用2×5mL熱蒸餾水（6.1）洗滌沉淀，并將洗滌液加入容量瓶中。加入2mL內(nèi)標(biāo)物溶液（6.13），冷卻至室溫并加水至刻度。注3：在此階段加入內(nèi)標(biāo)物溶液是為了確保整個(gè)過程中注4：也可以使用其他試劑（6.5～6.12）和步驟（9.4.2.2、9.4.2.3和9.4.2.4）進(jìn)行中和、還原和衍生化反應(yīng)，例如TAPPIT249中所述的試劑和步驟，但須在報(bào)告中注明。9.4.2.2中和反應(yīng)將1mL溶液（9.4.2.1）轉(zhuǎn)移到試管中。加入100μL氨水（13mol/L6.5）。用玻璃棒和pH試紙檢查pH是否大于7。9.4.2.3還原反應(yīng)在9.4.2.1中和的上清液中加入100μL新配制的KBH4溶液（6.7），并將試管置于40℃水浴（5.7）中1h。加入100μL濃乙酸（6.8）以去除過量的KBH4。9.4.2.4衍生化反應(yīng)在加入乙酸酐的過程中用冷水冷卻試管。將蓋擰緊并小心地混合溶液，試管置于冷水浴中靜置10min。冷卻試管時(shí)加入1.0mL乙醇（6.11），仔細(xì)混合溶液，混合物反應(yīng)10min（此過程為乙醇和乙酸酐生成乙酸乙酯）。加入5mL水（6.1），混合并將試管置于冷水浴中。6警示——加入KOH溶液時(shí)必須冷卻試管，否則形成的乙酸乙酯會(huì)蒸發(fā)。試驗(yàn)中冷水浴的水位應(yīng)超過試管中混合物的水位。加入5mLKOH溶液（7.5mol/L）（6.6），將蓋擰緊并混合。再加入5mLKOH溶液（7.5mol/L），小心將蓋擰緊并用力搖晃試管充分混合。試管靜置至少10min，直至試管中兩個(gè)透明相分離。將上層相（乙酸乙酯）轉(zhuǎn)移到裝有少量無水硫酸鈉（6.12）的試管中。小心操作，以免水相轉(zhuǎn)移?；蝿?dòng)試管后，靜置5min～10min。取適量澄清溶液過有機(jī)相濾膜，轉(zhuǎn)移到隔膜小瓶中并密封，用于氣相色譜分析。9.4.2.5校準(zhǔn)使用含內(nèi)標(biāo)物溶液（6.13）的單糖標(biāo)準(zhǔn)溶液（6.2）校準(zhǔn)儀器。9.4.2.6測定用氣相色譜儀（5.8）測定制備好的樣品溶液（9.4.2.4得到樣品中阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和木糖的峰面積（Ai計(jì)算樣品中每種單糖的含量。用色譜峰保留時(shí)間定性，內(nèi)標(biāo)法定量，標(biāo)準(zhǔn)工作液和樣品溶液中的單糖衍生物的響應(yīng)值應(yīng)在儀器檢測的線性范圍內(nèi)。9.4.2.7儀器參考條件按照儀器說明書操作氣相色譜儀。由于測定結(jié)果取決于所使用的儀器，因此不可能給出氣相色譜的通用參數(shù)。設(shè)定的參數(shù)應(yīng)保證色譜測定時(shí)被測定組分與其他組分能夠得到有效的分離，下面給出的參數(shù)證明是可行的：a）色譜柱：30m×0.32mm（內(nèi)徑）×0.25μm（膜厚），DB-5石英毛細(xì)管柱；b）色譜柱溫度程序：220℃保持15min，然后以2℃/min程序升溫至260℃,保持10min；c）進(jìn)樣口溫度：300℃;d）檢測器溫度：300℃;e）載氣：氮?dú)?，純度?9.990.7mL/min；f）進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣，分流比為1:10，0.75min后開閥；g）進(jìn)樣量：1.0μL。10結(jié)果計(jì)算每種單糖的含量按公式（1）計(jì)算?！?）式中：Xi——絕干試樣中單糖i的含量，單位為毫克每克（mg/gAi——單糖i的色譜面積，以面積單位表示（即響應(yīng)時(shí)間Ms——未稀釋樣品中內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量，單位為毫克（mgCi——單糖i的無水系數(shù)（木糖和阿拉伯糖為0.88，甘露糖、半乳糖和葡萄糖為0.90As——內(nèi)標(biāo)物的色譜面積；M——試樣絕干物質(zhì)量，單位為克（gKi——單糖i的校正因子（無量綱）。單糖i的校正因子按公式（2）計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果保留至整數(shù)?！?）7式中：Mi,c——校準(zhǔn)混合物中單糖i的質(zhì)量，單位為毫克（mg）；Ms,c——校準(zhǔn)混合物中內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量，單位為毫克（mgAi,c——校準(zhǔn)混合物中單糖i的色譜面積，以面積單位表示（即響應(yīng)時(shí)間As,c——校準(zhǔn)混合物中內(nèi)標(biāo)物的色譜面積。每種單糖的相對含量按公式（3）計(jì)算，結(jié)果精確至小數(shù)點(diǎn)后一位。yi=……（3）其中：Yi——單糖i的相對含量，%;Xi——絕干試樣中單糖i的含量，單位為毫克每克（mg/gXtot——絕干試樣中五種單糖的總含量，單位為毫克每克（mg/g）。11精密度五種單糖試驗(yàn)的精密度（重復(fù)性和再現(xiàn)性）見附錄A。12試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：a）本文件編號；b）試驗(yàn)日期和地點(diǎn)；c）完整識(shí)別樣品所需的所有信息；d）試驗(yàn)結(jié)果，以絕干試樣中單種單糖的含量表示結(jié)果（mg/ge）單糖的相對含量(%);f）用于校準(zhǔn)的單糖；g）任何偏離本文件所述操作的情況，或任何可能影響結(jié)果的其他情況。8（資料性）精密度A.1概述2019年1月，來自4個(gè)國家的7個(gè)實(shí)驗(yàn)室參與了一次國際實(shí)驗(yàn)室間比對，分別是加拿大（2個(gè)實(shí)驗(yàn)室）、法國、日本（2個(gè)實(shí)驗(yàn)室）、瑞典（2個(gè)實(shí)驗(yàn)室）。這次比對試驗(yàn)采用了6種樣品，代表了常見的機(jī)械漿和化學(xué)漿，參與實(shí)驗(yàn)室按本文件進(jìn)行了重復(fù)測試，同時(shí)要求用丙酮提取其中一種機(jī)械漿樣品（未漂白針葉木TMP），并對提取的樣品進(jìn)行碳水化合物組分分析。阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖和甘露糖的重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)見表A.1～表A.10。計(jì)算依據(jù)為ISO/TR24498。報(bào)告的重復(fù)性和再現(xiàn)性限值是指與在相同試驗(yàn)條件下，對相同材料得到的兩組試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較時(shí)，在95％置信概率下可能出現(xiàn)的最大差值的估算值。這種評價(jià)對不同材料或不同試驗(yàn)條件無效。注4：重復(fù)性和再現(xiàn)性限通過重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差和再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以A.2重復(fù)性表A.1阿拉伯糖重復(fù)