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第1篇 生物质化学实验技术基础 1

第1章 生物质化学实验室安全与防护 1

1.1化学实验室安全使用规则 1

1.2化学实验意外事故的紧急处理 2

1.3实验室安全用电与灭火常识 3

1.3.1实验室安全用电 3

1.3.2实验室灭火常识 3

1.4危险化学品的使用 4

1.4.1危险化学品分类 4

1.4.2危险化学品储存 4

1.5实验室废弃物的处理 5

1.5.1实验室废弃物的收集、存放 5

1.5.2实验室废弃物的处理方法 5

第2章 常用仪器和试剂 7

2.1常用玻璃仪器 7

2.1.1玻璃仪器种类 7

2.1.2玻璃仪器洗涤 13

2.1.3玻璃仪器干燥与存放 15

2.2常用实验设备 16

2.2.1电子天平 16

2.2.2搅拌器 18

2.2.3加热设备 19

2.2.4循环水真空泵 21

2.2.5pH计 22

2.2.6干燥箱 24

2.2.7粉碎机 27

2.2.8离心机 28

2.2.9马弗炉 28

2.2.10超声波清洗器 30

2.2.11高压灭菌锅 31

2.2.12恒温摇床 33

2.2.13恒温恒湿培养箱 34

2.2.14超净工作台 34

2.2.15光学显微镜 35

2.3化学试剂一般知识 36

2.3.1试剂分类 36

2.3.2试剂包装与储存 37

2.3.3试剂取用方法 38

2.4水和常用气体 39

2.4.1实验室用水 39

2.4.2气体的获得与纯化 41

第3章 生物质化学实验基础操作 46

3.1配制标准溶液 46

3.1.1配制原料 46

3.1.2使用仪器 46

3.1.3配制步骤 46

3.1.4注意事项 46

3.2加热与冷却 47

3.2.1加热方法 47

3.2.2冷却方法 49

3.3溶解、蒸发和结晶 50

3.3.1溶解 50

3.3.2蒸发 50

3.3.3结晶 51

3.4过滤和洗涤 51

3.4.1普通过滤 52

3.4.2减压过滤 53

3.4.3保温过滤 53

3.4.4离心分离 54

3.5烘干和灼烧 54

3.6蒸馏 55

3.6.1常压蒸馏 55

3.6.2减压蒸馏 57

3.6.3水蒸气蒸馏 58

3.6.4分馏 60

3.7萃取 62

3.7.1液-液萃取 62

3.7.2液-固萃取 63

3.8滴定分析 64

3.8.1仪器装置 64

3.8.2操作方法 65

3.8.3注意事项 65

第4章 试样的采集与制备 67

4.1固体试样的采集与制备 67

4.1.1采样目的 67

4.1.2采样原则 67

4.1.3采样方案 67

4.1.4固体试样的制备 69

4.2液体试样的采集 71

4.2.1液体试样采集的有关知识 71

4.2.2液体试样的采集方法 72

4.3气体试样的采集 74

4.3.1气体试样采集的器具 75

4.3.2气体试样的采集方法 77

第5章 化学实验数据记录与处理 79

5.1数据记录与处理 79

5.1.1实验数据表达方式 79

5.1.2有效数字及运算法则 80

5.1.3误差及表征 81

5.2计算机软件在数据处理中的应用 83

5.2.1 Excel在数据处理中的应用 83

5.2.2 Origin在数据处理中的应用 84

5.2.3 ChemOffice在数据处理中的应用 85

5.2.4 Design-Expert在响应曲面法中的应用 85

参考文献 86

第2篇 生物质化学实验与分析技术 88

第6章 生物质资源化学分析技术 88

6.1针阔叶材的细胞形态 88

6.1.1木材纤维原料的生物结构及细胞形态 88

6.1.2实验技术 92

6.2木材细胞的分离和纤维细胞的测定 93

6.2.1实验目的 93

6.2.2实验材料 93

6.2.3实验方法 93

6.2.4纤维细胞长度和宽度 93

6.2.5绘制试材纤维细胞形态图 93

6.3生物质试材采集及分析用试样的制备 93

6.3.1试材的采集 93

6.3.2试样的制备 94

6.3.3生物质分析实验 94

6.4生物质水分测定 94

6.4.1水分测定目的 94

6.4.2水分测定原理 94

6.4.3测定仪器和试剂 95

6.4.4测定方法和计算 95

6.5生物质灰分测定 95

6.5.1灰分测定目的 95

6.5.2灰分测定原理 95

6.5.3测定仪器和试剂 95

6.5.4灰分测定方法和计算 95

6.5.5灰分测定注意事项 96

6.6甲苯-醇抽提物测定 96

6.6.1抽提物实验目的 96

6.6.2抽提原理 96

6.6.3实验仪器和试剂 96

6.6.4测定方法和计算 96

6.6.5注意事项 97

6.7纤维素含量测定 97

6.7.1纤维素含量测定实验目的 97

6.7.2纤维素含量测定原理 97

6.7.3实验仪器和试剂 97

6.7.4测定方法及计算 98

6.7.5注意事项 98

6.8综纤维素含量测定 98

6.8.1综纤维素含量测定目的 98

6.8.2综纤维素含量测定原理 98

6.8.3实验仪器和试剂 99

6.8.4测定方法和计算 99

6.8.5注意事项 99

6.9木质素含量测定 99

6.9.1木质素含量测定目的 99

6.9.2木质素含量测定原理 99

6.9.3实验仪器和试剂 100

6.9.4测定方法和计算 100

6.9.5注意事项 100

6.10木质素显色反应 101

6.10.1木质素显色反应实验目的 101

6.10.2木质素显色反应原理 101

6.10.3实验仪器和试剂 101

6.10.4测定方法 101

6.11戊聚糖含量测定 101

6.11.1戊聚糖含量测定目的 101

6.11.2戊聚糖含量测定原理 101

6.11.3实验仪器和试剂 102

6.11.4测定方法和计算 103

6.11.5注意事项 103

6.12生物质pH值测定 104

6.12.1生物质pH值测定目的 104

6.12.2生物质pH值测定原理 104

6.12.3实验仪器和试剂 104

6.12.4测定方法 104

6.12.5注意事项 105

6.13黏度法测定植物纤维素聚合度 105

6.13.1植物纤维素聚合度测定目的 105

6.13.2植物纤维素聚合度测定原理 105

6.13.3实验仪器和试剂 105

6.13.4测定方法与计算 106

6.13.5注意事项 106

6.14可溶性木质素含量测定方法 107

6.14.1可溶性木质素测定原理 107

6.14.2可溶性木质素测定步骤 107

第7章 生物质化工综合实验技术 112

7.1植物细胞内含物有效组分的定性预试 112

7.1.1定性预试验目的 112

7.1.2定性预试验原理 112

7.1.3实验仪器和试剂 112

7.1.4实验方法 113

7.2松香、松节油国标测定 116

7.2.1松香松节油测定实验目的 116

7.2.2松香松节油测定原理 116

7.2.3松香、松节油质量指标 117

7.2.4实验仪器和试剂 117

7.3松油醇、α-紫罗兰酮的制备 121

7.3.1松油醇的制备 121

7.3.2α-紫罗兰酮的制备 122

7.4化学法单离丁香酚香料 122

7.4.1单离丁香酚实验目的 122

7.4.2单离丁香酚原理 123

7.4.3仪器与试剂 123

7.4.4实验步骤 123

7.4.5实验要求 123

7.5β-蒎烯合成诺卜醇 123

7.5.1β-蒎烯合成诺卜醇实验目的 123

7.5.2反应方程式 123

7.5.3仪器与试剂 123

7.5.4实验步骤 124

7.6樟脑合成樟脑醌 124

7.6.1樟脑合成樟脑醌实验目的 124

7.6.2反应方程式 124

7.6.3实验步骤 124

7.7糠酸甲酯合成 125

7.7.1糠酸甲酯合成实验目的 125

7.7.2糠酸甲酯合成反应方程式 125

7.7.3实验仪器和试剂 125

7.7.4实验步骤 126

7.8果胶提取和果酱制备 126

7.8.1果胶的性质与应用 126

7.8.2实验技术 129

7.9从番茄中提取番茄红素和β-胡萝卜素 130

7.9.1提取番茄红素和β-胡萝卜素实验目的 130

7.9.2提取番茄红素和β-胡萝卜素实验原理 130

7.9.3实验仪器和试剂 131

7.9.4实验步骤 131

7.9.5注意事项 131

7.10色素性能实验 132

7.10.1色素性能实验目的 132

7.10.2实验仪器和试剂 132

7.10.3实验步骤 132

7.11落叶松缩合单宁含量测定 132

7.11.1单宁含量测定实验目的 132

7.11.2单宁含量测定原理 133

7.11.3实验仪器和试剂 133

7.11.4实验方法 133

7.12壳聚糖脱乙酰度测定 134

7.12.1壳聚糖脱乙酰度测定实验目的 134

7.12.2壳聚糖脱乙酰度测定原理 134

7.12.3实验仪器和试剂 134

7.12.4实验方法 134

7.13活性炭吸附性能测定 135

7.13.1活性炭吸附性能测定实验目的 135

7.13.2活性炭吸附性能测定原理 135

7.13.3实验试剂和仪器 135

7.13.4实验步骤 136

7.13.5注意事项 137

7.14各种表面活性剂复配护肤、洗涤用品 137

7.14.1实验目的 137

7.14.2实验原理和反应方程式 137

7.14.3实验仪器和试剂 137

7.14.4实验操作步骤 137

7.15易水解糖和难水解多糖含量测定 139

7.15.1多糖含量测定实验目的 139

7.15.2多糖含量测定原理 139

7.15.3实验试剂与仪器 139

7.15.4实验步骤 139

7.15.5注意事项 140

7.16总还原物（糖）测定 140

7.16.1总还原物测定实验目的 140

7.16.2总还原物测定原理 140

7.16.3实验试剂与仪器 141

7.16.4实验步骤 141

7.16.5注意事项 142

7.17酵母蛋白质含量测定——微量凯氏定氮法 143

7.17.1蛋白质含量测定实验目的 143

7.17.2蛋白质含量测定原理 143

7.17.3实验试剂与仪器 144

7.17.4实验步骤 144

7.17.5注意事项 146

7.18天然皂素紫外可见分光光度法定量测定 146

7.18.1皂素含量测定实验目的 146

7.18.2香草醛-浓硫酸显色机理 146

7.18.3实验试剂与仪器 146

7.18.4最大吸收波长 147

7.18.5显色温度和显色时间 148

7.18.6稳定性 149

7.18.7标准曲线 149

7.18.8加标回收率 149

第8章 生物质糖化实验分析技术 151

8.1DNS法测定总还原糖 151

8.1.1测定总还原糖实验目的 151

8.1.2总还原糖测定原理 151

8.1.3实验试剂和仪器 151

8.1.4实验步骤 151

8.2纤维素酶活评价与分析 152

8.2.1纤维素酶结构与性质 152

8.2.2酶活分析基本原理 154

8.2.3酶活分析用试剂和仪器 154

8.2.4纤维素酶滤纸酶活性的测定 154

8.2.5纤维素酶二糖酶（β-葡萄糖苷酶）活力的测定 155

8.2.6纤维素酶内切酶活力的测定 155

8.2.7纤维素酶外切酶活力的测定 155

8.2.8纤维素酶溶液中蛋白浓度的测定 156

8.3生物质酶解糖化过程实验 156

8.3.1生物质糖化实验目的 156

8.3.2糖化实验试剂与仪器 156

8.3.3实验程序 156

8.3.4糖化率数据计算 157

8.3.5注意事项 157

第9章 纤维素乙醇转化实验分析技术 158

9.1纤维素乙醇概述 158

9.2培养基配制 159

9.2.1培养基配制实验目的 159

9.2.2实验仪器和试剂 159

9.2.3培养基配方 159

9.2.4培养基配制操作步骤 159

9.3灭菌 161

9.3.1实验目的 161

9.3.2灭菌原理 161

9.3.3实验仪器和试剂 161

9.3.4实验操作步骤 161

9.3.5注意事项 162

9.4酵母菌形态观察 162

9.4.1酵母菌形态观察实验目的 162

9.4.2酵母菌形态观察实验原理 162

9.4.3实验仪器和试剂 163

9.4.4实验操作步骤 163

9.4.5注意事项 163

9.5纤维原料同步糖化发酵生产乙醇 164

9.5.1实验目的 164

9.5.2实验仪器与试剂 164

9.5.3实验程序 164

9.5.4乙醇转化率的计算 166

9.5.5注意事项 166

9.6液相色谱法分析纤维原料及发酵液糖组成 166

9.6.1糖组成分析实验目的 166

9.6.2糖组成分析原理 166

9.6.3分析仪器和试剂 167

9.6.4分析方法 167

9.7液相色谱法分析纤维原料处理液及发酵液乙醇、抑制物和副产物 168

9.7.1乙醇等分析实验目的 168

9.7.2乙醇等分析原理 168

9.7.3实验仪器和试剂 168

9.7.4实验方法 168

9.8变性燃料乙醇国家标准与测定 169

9.8.1变性燃料乙醇技术要求 169

9.8.2燃料乙醇密度 169

9.8.3变性燃料乙醇外观 169

9.8.4变性燃料乙醇中乙醇、甲醇含量的测定方法（气相色谱法） 170

9.8.5变性燃料乙醇中水分含量的测定方法（卡尔·费休滴定法） 173

9.8.6变性燃料乙醇中氯离子含量的测定方法（电位滴定法） 175

9.8.7变性燃料乙醇酸度的测定方法 176

9.8.8变性燃料乙醇中铜含量的测定方法（原子吸收石墨炉法） 177

9.8.9变性燃料乙醇pHe值的测定方法 178

第10章 生物柴油实验分析技术 180

10.1生物柴油概述 180

10.1.1生物柴油特点及生产应用现状 180

10.1.2木本油脂是未来发展生物柴油的理想原料 181

10.1.3生物柴油转化工艺 182

10.2生物柴油原料油预处理 182

10.2.1原料预处理 182

10.2.2油脂提取 183

10.2.3油脂精炼 183

10.3生物柴油原料油性质分析 187

10.3.1相对密度的测定 187

10.3.2油脂化学常数酸值的测定 187

10.3.3皂化值的测定 188

10.3.4植物油平均相对分子质量的计算 188

10.3.5油脂组成定性定量分析 188

10.4液体碱催化生物柴油转化实验 189

10.4.1碱催化转化生物柴油实验目的 189

10.4.2实验试剂与仪器 189

10.4.3实验程序 189

10.4.4生物柴油转化率计算 190

10.4.5注意事项 190

10.5负载型固体碱催化剂制备生物柴油 190

10.5.1固体碱催化转化生物柴油实验目的 190

10.5.2固体碱催化原理 190

10.5.3实验步骤 191

10.6气相色谱法分析生物柴油脂肪酸甲酯组成 191

10.6.1气相色谱法分析生物柴油实验目的 191

10.6.2气相色谱法生物柴油分析原理 191

10.6.3实验仪器和试剂 191

10.6.4实验方法 191

10.6.5分析方法特点 194

10.7液相色谱法分析生物柴油及甘油 194

10.7.1液相色谱法分析生物柴油实验目的 194

10.7.2液相色谱法生物柴油分析原理 195

10.7.3实验仪器和试剂 195

10.7.4实验方法 195

10.7.5分析方法特点 197

10.8生物柴油质量标准 197

10.8.1生物柴油主要性能指标 197

10.8.2生物柴油质量标准 199

10.9生物柴油主要指标测定方法 201

10.9.1生物柴油指标测定实验目的 201

10.9.2实验仪器与试剂 201

10.9.3运动黏度 201

10.9.4十六烷指数 201

10.9.5凝点 201

10.9.6倾点 202

10.9.7浊点 202

10.9.8冷滤点 203

10.9.9馏程 203

10.9.10闪点和燃点 203

10.9.11相对密度 204

第11章 生物质快速热解实验分析技术 205

11.1生物质热解概述 205

11.2生物质快速热解反应器冷态实验 206

11.2.1反应器冷态实验目的 206

11.2.2实验原理 206

11.2.3实验装置 207

11.2.4实验操作步骤 207

11.3生物质热解实验 208

11.3.1生物质热解实验目的 208

11.3.2生物质热解实验原理 208

11.3.3实验装置 208

11.3.4实验操作步骤 209

11.4热解油产品分离实验 210

11.4.1热解油分离实验目的 210

11.4.2热解油分离意义 210

11.4.3实验仪器 211

11.4.4实验步骤 211

11.4.5注意事项 212

11.5热解油及主要产品指标测定 212

11.5.1热解油测定实验目的 212

11.5.2热解油测定内容 212

11.5.3气相色谱法测量热解油组成 212

11.5.4其他指标及测量仪器 215

参考文献 216

第3篇 现代仪器与生物质化学分析 219

第12章 元素含量分析技术 219

12.1概述 219

12.2金属元素分析方法 220

12.2.1原子吸收光谱法 220

12.2.2原子发射光谱法 221

12.2.3原子荧光光谱法 222

12.2.4有机元素分析法 223

12.3样品前处理 225

12.3.1分析一般过程 225

12.3.2采集 225

12.3.3预处理中的富集 226

12.4元素含量分析技术在生物质化学分析领域的应用 226

12.4.1生物质中金属元素分析 226

12.4.2生物质产品中金属元素分析 226

12.4.3氮元素含量及形态分析 227

12.4.4元素表面形态分析 227

第13章 紫外/可见（UV/VIS）分光光度分析技术 229

13.1有机化合物的UV吸收光谱 229

13.1.1跃迁类型 229

13.1.2不同类型有机物紫外可见吸收 230

13.2紫外-可见分光光度计 231

13.3紫外可见光谱法的分析基础 232

13.3.1定量分析 232

13.3.2显色反应及其测量方法 234

13.3.3定性分析 234

13.4分析条件的选择 235

13.4.1溶剂的选择 235

13.4.2参比的选择 236

13.4.3检测波长的选择 236

13.4.4待测样品浓度范围 237

13.4.5显色反应的条件 237

13.5分光光度法在生物质化学分析领域的应用 237

13.5.1离子浓度及形态的分析 238

13.5.2生物质中有机物含量分析 238

13.5.3还原糖的测定以及基于还原糖测定的酶活评价 239

13.5.4对蛋白含量的测定 239

13.5.5其他仪器分析的检测手段 239

第14章 红外吸收光谱法 240

14.1红外光谱的概述 240

14.1.1基本概念 240

14.1.2红外光谱谱图的表示方法 240

14.1.3红外光谱波长范围 240

14.1.4红外光谱的主要特点 241

14.2红外光谱的基本原理 241

14.2.1双原子分子振动 241

14.2.2多原子分子振动 242

14.3红外吸收峰及其影响因素 243

14.3.1峰数 243

14.3.2红外光谱的吸收强度 243

14.4红外光谱与分子结构 244

14.4.1红外光谱的分区 244

14.4.2影响基团频率的因素 244

14.5红外光谱的定性定量分析 245

14.6红外光谱仪 246

14.6.1色散型红外光谱仪 246

14.6.2傅里叶变换红外光谱仪 247

14.7样品制备 248

14.7.1固体样品 248

14.7.2液体样品 248

14.7.3气体样品 249

14.7.4压片法制样的注意事项 249

14.8傅里叶红外光谱在生物质化学中的应用 249

14.8.1红外光谱法对木质素的表征 249

14.8.2红外光谱对纤维素的表征 250

14.8.3用于天然改性产品的表征 252

14.9近红外光谱分析 252

14.9.1近红外光谱概述 252

14.9.2近红外光谱在生物质化学分析中的应用 252

14.10远红外光谱分析 253

14.11拉曼光谱法 253

14.11.1拉曼光谱法概述 253

14.11.2拉曼光谱的应用 254

第15章 色谱分析技术 255

15.1色谱基础知识 255

15.1.1色谱法的分类 255

15.1.2色谱常用术语 256

15.1.3色谱分析的基本理论 258

15.1.4色谱分离效能及其影响因素 260

15.1.5影响柱效能的因素 260

15.2气相色谱仪 261

15.2.1气相色谱仪 261

15.2.2气相色谱固定相 262

15.2.3气相色谱检测器 263

15.3液相色谱仪 265

15.3.1高压输液系统 265

15.3.2进样系统 266

15.3.3分离系统 266

15.3.4检测系统 266

15.4色谱分析方法的建立 269

15.4.1气相分析方法的确立 269

15.4.2液相分析方法的确立 269

15.5色谱分析方法在生物质化学分析领域的应用 270

15.5.1气相色谱用于油料生物质脂肪酸的检测 270

15.5.2气相色谱用于生物柴油组分的检测 271

15.5.3液相色谱用于糖及其转化产物分析 271

15.5.4液相色谱用于高分子物质分子量的测定 273

第16章 质谱分析 274

16.1质谱仪器结构与工作原理 274

16.1.1进样系统 274

16.1.2离子源 275

16.1.3质量分析器 276

16.1.4检测器和记录系统 277

16.1.5质谱仪的主要技术参数 278

16.2有机质谱解析 279

16.2.1 EI源质谱 279

16.2.2 CI源质谱 281

16.2.3 FAB源质谱 281

16.2.4 EL和APCI源质谱 281

16.3质谱联用技术 281

16.3.1 GC-MS分析方法 282

16.3.2 LC-MS分析方法 283

16.3.3质谱联用 283

16.4质谱分析技术在生物质化学分析领域的应用 284

16.4.1 GC-MS在松节油改性产品中的应用 284

16.4.2 GC-MS测定植物低沸点物质 284

16.4.3 GC-MS测定生物柴油制备过程 284

16.4.4 GC-MS对生物质热解产物的表征 285

16.4.5 LC-MS用于低聚糖的检测 285

第17章 核磁共振波谱分析 286

17.1基本原理 286

17.1.1原子核的自旋和磁矩 286

17.1.2外磁场中的磁性核 286

17.1.3核磁共振 287

17.1.4饱和和弛豫 287

17.2核磁共振波谱仪 288

17.3核磁共振波谱 289

17.3.1化学位移 289

17.3.2影响化学位移的因素 289

17.3.3化学位移与分子结构的关系 290

17.3.4自旋-自旋偶合 290

17.3.5谱图解析 290

17.4核磁共振波谱分析在生物质化学分析领域的应用 291

17.4.1纤维素核磁共振分析 291

17.4.2半纤维素核磁共振分析 291

17.4.3木质素核磁共振分析 292

17.4.4糖类的核磁共振谱 292

17.4.5木质素-碳水化合物复合体的核磁共振分析 293

17.4.6二维核磁共振分析 293

第18章 其他现代分析技术 295

18.1其他现代分析技术 295

18.1.1X射线衍生技术 295

18.1.2热分析技术 296

18.1.3扫描电子显微镜和电子探针微分析 297

18.1.4透射电子显微镜 297

18.1.5扫描探针显微技术 298

18.1.6X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES） 299

18.1.7比表面积及孔径测定技术 299

18.2X射线衍射仪测定纤维原料的结晶度 300

18.3X射线衍射仪表征催化剂晶体特征 301

18.4木质素的热重分析 302

18.5电子扫描电镜用于表面形态的观察 303

18.6比表面积仪对固体催化剂的表征 304

参考文献 305