【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物材料分析，公开了一种生物降解物木质素甲氧基稳定同位素比值的检测方法。
技术介绍
1、农林园林生物质是农业生产、园艺管理、园林作业所产生的农林园林废弃物，如作物秸秆、果蔬瓜蔓、枯枝落叶、花草枝茎修剪物等。农林园林生物质的主要化学成分是木质纤维素，是由纤维素、半纤维素和木质素构成的大分子交联体。自然条件下，木质纤维素具有水不溶性和生物抵抗性，难以被水解或被微生物直接代谢，从而阻碍其快速降解和再生利用。
2、生物降解即生物酶解，是促进纤维素和半纤维素水解、木质素裂解从而转化为可利用小分子物质的主要途径。由于化学结构的本质差异，木质素较难被降解和利用，可作为生物降解标志物用于表征农林园林生物质参与生物地球化学循环的程度。
3、木质素参与生物降解的化学行为过程关键在于其单体组成类型和化学结构特异性。木质素甲基化的三个氢原子均来自光合水分子，并具光裂解不可逆性，即木质素甲基化一旦完成，其甲氧基所携带的稳定同位素信号即可反映木质素生物合成的生物地理信息。目前，有关以木质素甲氧基稳定碳和氢同位素比值（δ13clm和δ2hlm）为标志物的应用研究主要集中在气候生态学的指代领域，且测试样品多为木质素含量高的树轮原木。而对于其作为生物降解标志物参与生物地球化学循环的应用研究，尽管有研究综述了富含木质素的生物质参与有机地球化学演化，尤其甲氧基含量和δ13clm参与沼泽、煤层气中甲烷资源的评价，但仍然缺乏δ13clm和δ2hlm共同作为高分辨率、精准确率定量评价方法的技术体系。另外，利用外标曲线法建立富含木质素的
4、（类）离子液体作为一种新型绿色溶剂，通常在室温条件为熔融态盐，具有强极性、难挥发、易合成、可溶解等物理化学优点。可实现木质纤维素的溶解与再生利用。其主要是通过熔融共混模式形成分子内氢键、降低纤维素结晶度，具有促木质纤维素解聚、提高酶解转化率的作用。无机熔盐水合物作为一种类离子液体状体系，是纤维素和半纤维素水解的良好介质，而对木质素的溶解能力有限，例如氯化锌水合物是公认最常用的纤维素溶解水解介质，但不能直接用于木质素。然而，常规的氯化锌水合物提取木质素需要更多的溶剂、更高的温度和更长的时效，阻碍了以温和高效方式实现木质素的提取。另外，尽管类离子液体硫酸亚铁铵六水合物是土壤样品衍生提取木质素最常用的除氧剂，但在实现木质素聚合物的解聚方面应用条件苛刻。
技术实现思路
1、为克服现有技术问题，本专利技术提供了一种生物降解物木质素甲氧基稳定同位素比值的检测方法。该方法所得木质素甲氧基稳定同位素比值具有稳定可靠性，可为表征农林园林生物质的固碳持水潜力和参与生物地球化学循环的动态过程提供探针。
2、基于上述目的，本专利技术提供了一种生物降解物木质素甲氧基稳定同位素比值的检测方法，其包括：
3、将生物降解物进行预处理获得细粉样品，将所述细粉样品经过提纯得到木质素物质，将所述木质素物质经过有机化学反应衍生获得顶空碘甲烷气体（ch3i），通过测定所述顶空碘甲烷气体即可得到木质素甲氧基稳定同位素比值。
4、进一步地，本专利技术提供的检测方法，所述生物降解物包括生物降解前体物、生物降解中间物和/或终产物；所述生物降解前体物包括枯枝落叶层凋落物、园林园艺生产废弃物等植物源前体物；所述生物降解中间物和/或终产物包括腐殖质土壤、沉积物泥炭等土壤源形态物。
5、进一步地，本专利技术提供的检测方法，所述预处理包括：将生物降解物除杂干燥并研磨筛分；所述细粉样品的粒径为80~150μm。
6、进一步地，本专利技术提供的检测方法，所述提纯包括以生物降解前体物为反应底物的提纯或以生物降解中间物和/或终产物为反应底物的提纯。
7、所述以生物降解前体物为反应底物的提纯包括：以类离子液体氯化锌水合物和离子液体1-乙基-3-甲基咪唑氯化铁（[emim]fecl4）的等比例混合物作为第一双相提取体系，将所述第一双相提取体系和所述生物降解前体物按照质量比为4~15:1进行混合，21~23℃条件下调节ph至4~5，密封80℃反应10~20min，-2~2℃淬灭反应，得到第一反应产物，使用乙酸乙酯对所述第一反应产物萃取2~3次，减压旋蒸后得到木质素物质。
8、所述以生物降解中间物和/或终产物为反应底物的提纯包括：以类离子液体硫酸亚铁铵六水合物（(nh4)2fe(so4)2·6h2o）和离子液体1-乙基-3-甲基咪唑氯化铁（[emim]fecl4）的等比例混合物作为第二双相提取体系，将所述第二双相提取体系和所述生物降解中间物和/或终产物按照质量比为3~15:1进行混合，加入与所述生物降解中间物和/或终产物等质量的氧化铜，调节ph至8~9，60~180℃密封微波反应60~80min，-2~2℃淬灭反应，得到第二反应产物，使用乙酸乙酯对所述第二反应产物萃取2~3次，减压旋蒸后得到木质素物质。
9、进一步地，本专利技术提供的检测方法，所述类离子液体氯化锌水合物包括氯化锌四水合物，纯度≥98%；所述类离子液体硫酸亚铁铵的纯度≥99%。
10、进一步地，本专利技术提供的检测方法，所述木质素物质包括木质素单体和/或保留间位甲氧基的木质素酚、醛衍生混合物；所述有机化学反应衍生指：以mg/μmol计，将所述木质素物质与氢碘酸（hi）按照8~12:3.65的比例混合，110~130℃避光密封微波反应20~40min，21~23℃静置40~60min，得到顶空碘甲烷气体。
11、进一步地，所述测定包括利用色谱化学同位素比质谱仪对所述物质素物质进行测定，包括：将顶空ch3i气体通过气相色谱仪（gc）进行在线分离，通过联用气体稳定同位素比值质谱仪（irms），分别以高温氧化模式和高温裂解模式测定获得所述木质素甲氧基稳定同位素比值；所述木质素甲氧基稳定同位素比值包括木质素甲氧基稳定碳同位素比值（δ13clm）和稳定氢同位素比值（δ2hlm）。
12、进一步地，所述在线分离指通过气敏性注射器抽取稳态顶空ch3i气体60~90μl，通过配有tg-5ms色谱柱的gc仪（trace 1310，thermo fisher）进行ch3i在线分离，进样口温度设置为200℃，升温程序为：初始温度40℃，保留3.8min，20℃/min升温至80℃，保留1min，再以40℃/min升温至100℃，保留3min；进样分流比8~12:1，高纯氦气为载气，流速为0.6~0.8ml/min。
13、进一步地，所述高温氧化模式为反应炉温为960~1100℃，高纯二氧化碳作为参考气，以经国际原子能机构校验的原木δ13clm值（-35.0‰和-29.7‰）作为双点校订标准，所述木质素甲氧基δ13cl本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生物降解物木质素甲氧基稳定同位素比值的检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述生物降解物包括生物降解前体物、生物降解中间物和/或终产物；所述生物降解前体物包括枯枝落叶层凋落物、园林园艺生产废弃物；所述生物降解中间物和/或终产物包括腐殖质土壤、沉积物泥炭。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述预处理包括：将生物降解物干燥并粉碎；所述细粉样品的粒径为80~150μm。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述木质素物质包括木质素单体和/或保留间位甲氧基的木质素酚、醛衍生混合物；所述有机化学反应衍生：以mg/mL计，将所述木质素物质与55%的氢碘酸按照8~12:3.65的比例混合，120℃避光密封微波反应30min，21~23℃静置40~60min，得到顶空碘甲烷气体。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述测定包括对所述木质素物质进行测定，包括：将顶空CH3I气体进行在线分离，分别以高温氧化模式和高温裂解模式测定获得所述木质素甲氧基稳定同位素比值；所述木
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，抽取稳态顶空CH3I气体60~90μL，进行CH3I在线分离，进样口温度设置为200℃，升温程序为：初始温度40℃，保留3.8min，20℃/min升温至80℃，保留1min，再以40℃/min升温至100℃，保留3min；进样分流比8~12:1，高纯氦气为载气，流速为0.6~0.8mL/min。
7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述高温氧化模式采用的反应炉温为960~1100℃，木质素甲氧基δ13CLM值的相对标准偏差≤0.15‰。
8.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述高温裂解模式采用的反应炉温为1250~1500℃，H3+值范围为4.3~4.5ppm/nA，木质素甲氧基δ2HLM值的相对标准偏差≤0.50‰。
...【技术特征摘要】
1.一种生物降解物木质素甲氧基稳定同位素比值的检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述生物降解物包括生物降解前体物、生物降解中间物和/或终产物；所述生物降解前体物包括枯枝落叶层凋落物、园林园艺生产废弃物；所述生物降解中间物和/或终产物包括腐殖质土壤、沉积物泥炭。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述预处理包括：将生物降解物干燥并粉碎；所述细粉样品的粒径为80~150μm。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述木质素物质包括木质素单体和/或保留间位甲氧基的木质素酚、醛衍生混合物；所述有机化学反应衍生：以mg/ml计，将所述木质素物质与55%的氢碘酸按照8~12:3.65的比例混合，120℃避光密封微波反应30min，21~23℃静置40~60min，得到顶空碘甲烷气体。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述测定包括对所述木质素物质进行测定，包括：将顶空ch3i气体...
【专利技术属性】
技术研发人员：路强强，王雅波，井光花，常帆，陈智坤，赵宁，周莎，
申请(专利权)人：陕西省西安植物园陕西省植物研究所，
类型：发明
国别省市：
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