木质素腐植酸的结构特征

木质素腐植酸的结构特征

František Novák1　Martina Šestauberová1 Richard Hrabal2　著　张水勤3　袁　亮3　译

(1　捷克科学院生物中心　布杰约维采　CZ　37005

2　捷克化学技术研究院　布拉格　CZ　16628

3　中国农业科学院农业资源与农业区划研究所　北京　100081)

摘　要：从木质素磺酸盐氧化和水解转化后的产物——木质素腐植酸盐——中分离出腐植酸组分，并用化学和光谱学(UV/VIS，FTIR，13C-NMR光谱仪)的方法对其组成和结构进行表征。同时，从褐煤和山地云杉林有机层中分离出腐植酸，以作为对照。与其它来源的腐植酸相比，木质素腐植酸(LHHA)羧基含量相对较低，而其部分酸性是通过磺酸基所体现出来的。不同于其它物质，木质素及其相应腐殖质的13C核磁图谱在55.9 ppm处有明显的位移，这是其甲氧基碳的信号，而烷氧基碳等其它脂肪碳的数量非常有限。由于这些类型的碳含量相对较低，木质素腐植酸的芳香度较高，为60.6%。相比天然的腐植酸，技术木质素磺酸盐经热处理后所得的腐植酸盐则被认为是一种天然腐殖质的类似物。根据化学和光谱学数据评估结果，阐明了从木质素腐植酸盐提取的腐植酸的结构特征，且提出了其可能的化学结构，从而描述了分离组分的典型“平均”特征。

关键词：13C　NMR　FTIR　腐植酸　木质素腐植酸盐　木质素磺酸盐　结构

Structural Features of Lignohumic Acids

František Novák1,Martina Šestauberová1,Richard Hrabal2　write,Zhang Shuiqin3　,Yuan Liang3　translate

(1 Biology Centre Academy Sciences of Czech Republic,České Budějovice,CZ 37005

2 Institute of Chemical Technology of Czech Republic,Prague,CZ 16628

3 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing,

100081)

Abstract: The composition and structure of humic acids isolated from lignohumate,which is produced by hydrolytic–oxidative conversion of technical lignosulfonates,were characterized by chemical and spectral methods (UV/VIS,FTIR,and 13C NMR spectroscopy).As comparative samples,humic acids (HA)were isolated also from lignite and organic horizon of mountain spruce forest soil.When compared with other HA studied,the lignohumate humic acids (LHHA)contained relatively few carboxyl groups,whose role is partly fulfilled by sulfonic acid groups.Distinctive 13C NMR signal of methoxyl group carbons,typical for lignin and related humic substances,was found at the shift of 55.9 ppm.Other alkoxy carbons were present in limited quantity,like the aliphatic carbons.Due to the low content of these carbon types,the LHHA has high aromaticity of 60.6%.Comparison with the natural HA has shown that lignohumate obtained by thermal processing of technical lignosulfonate can be regarded as an industrially produced analog of natural humic substances.Based on the chemical and spectral data evaluation,structural features of lignohumate humic acids were clarified and their hypothetical chemical structure proposed,which described typical ‘average’ properties of the isolated fraction.

Key words: 13C NMR;FTIR;humic acids;lignohumate;lignosulfonate;structure

[收稿日期]2015-09-23

[译者简介]张水勤，女，1988年生，在读博士研究生，主要从事肥料资源利用研究，E-mail：shuiqin08@163.com。

腐殖质是凋落物在自然分解过程中产生的非晶型复杂混合物，其分子结构高度异质性、化学活性和较强的抗分解能力。大量学者试图通过将工业生产中产生的废弃物转化成腐殖质或类腐殖物质作为土壤调节剂或植物刺激素，以加速腐殖化/煤化这一长期的自然过程，而少数成功的案例之一便是将生物质水热碳化后形成工业褐煤。如果在该技术进行过程中停止数小时，就有可能使转化终止，从而形成腐殖质作为中间产物。

Gladkov等开发了产生腐殖质类似物的另一个途径。该途径基于高压下木质素磺酸盐的热水解转化技术，产生所谓的木质素腐植酸盐或者木质素磺酸盐-腐殖质。运用纯木块亚硫酸盐制浆法制得亚硫酸盐木浆过程中，得到的副产品即为木质素腐植酸盐。该过程中，去木质作用使得连接着很多木质素成分的酸醚键断裂，且醚键断裂的基本位点在碳原子连接丙基侧链芳香环的位置，醚键断裂的过程中产生的亲电碳正离子与亚硫酸离子反应生成磺酸盐。

按照规定在连续氧化1.5～2 h条件下，能够进行木质素磺酸盐向腐殖质的转化。相比自然界中的类似腐殖化过程，该技术过程大幅度地加速了腐殖化进程，生成的木质素腐植酸盐是一种含有木质素腐植酸、富里酸和少量低分子量有机组分的黑褐色粉末或浓缩的碱性(pH 8～10)混合溶液，其对植物具有类似刺激素的作用。施用后能够促进根系和叶片的生长，增加其叶绿素含量，增强谷氨酸盐合成酶、谷氨酸合成酶和二磷酸核酮糖酸化酶的活性，同时与环境友好。

本研究的目的在于通过物理化学的方法，表征从“未加工的”木质素腐植酸盐中提取的腐植酸组分，并与其它来源的腐植酸进行比较，阐明木质素腐植酸盐的结构特征；并根据化学和光谱学的数据，推断其可能的存在结构公式。

1　材料与方法

1.1　材料

1.1.1　样品

从以下样品中分离出腐植酸：木质素A(购自俄罗斯圣彼得堡木质素腐植物质有限公司)，褐煤(取自捷克Mikulčice附近的Mír矿)和灰化土枯枝落叶层的土壤(取自捷克巨型山脉Alžbětinka地区云杉林土壤)和木质素磺酸的钠盐(购自Sigma公司)用来做比较。用50W×4(Aldrich)交换树脂将木质素磺酸从其钠盐中交换出来，并冷冻干燥，以便开展傅里叶变换红外光谱分析。

1.1.2　腐植酸的分离

褐煤和山地云杉林土壤枯枝落叶层风干后，适当碾碎，过2mm筛。在腐植酸提取前，先用0.1 M HCl将所有的样品脱钙20 h，然后用蒸馏水洗涤。从洗涤后的样品中提取腐植酸，木质素硫酸盐粉末以液样比20∶1的比例用0.1 M NaOH浸提，超滤(装置具体为：Amicon滤元，密理博YM 1 K过滤，1 kDa截止，氮压下进行)脱盐后，通过反复沉淀，再析出纯化所得样品。在强的离子交换树脂Dowex 50W×4柱中，将腐植酸钠转化为腐植酸(H+形态)，冷冻干燥，黑暗中保存备用。为区分木质素腐植酸盐和其原材料分离出的腐植酸，我们用“木质素腐植酸盐”(LHHA)表示制备的腐植酸产品。

1.2　物理化学特征

1.2.1　元素(CHNS)组成

冷冻干燥样品的元素(CHNS)组成用元素分析仪测定。每个样品分析2次，称样量为5mg。结果以4-氨基苯磺酸为参考标准。同时，将100mg样品置于马弗炉中，在550℃下灼烧4 h，测其灰分含量。

1.2.2　紫外/可见光(UV/VIS)光谱

用Varian Cary 3E UV/VIS光谱仪测定溶解于0.05 M NaHCO3中浓度为80mg/L的腐植酸样品在200～900nm范围的吸光度。所谓的色度系数A4/6为A465/A665的吸光度比值。

1.2.3　分子量

分子量分布用低压尺寸阻排色谱法(SEC)测定。用pH 9.0的Britton-Robinson缓冲溶液作为流动相(0.04 M磷酸，0.04 M醋酸和0.04 M硼酸1∶1∶1混合，用0.2 M NaOH调节其pH)。柱子用Sephadex F-50填充。为表征腐植酸的分子量，我们使用了一系列聚苯乙烯磺酸钠标准样品。以蓝葡聚糖(Mw 2000 kDa)和丙酮(Mw 58 Da)为标准样品来检测柱子的孔隙体积(V0)和总的渗透体积(Vt)。腐植酸样品(5mg)定量溶于1 mL流动相中。进样量为0.5mL，流速为1 mL/min。用Libra S 22紫外/可见光分光光度计在0.01 m的比色池中测定洗脱液中标准样和样品在280nm处的相对浓度。平均分子量Mw参考Kudryatsev等(2000)进行计算。

1.2.4　红外光谱

将干燥样品置于玛瑙研钵内磨匀后，用配有Smart Miracle Si的晶体衰减全反射配件和DTGS KBr检测器的6700傅里叶红外光谱仪在波数为4000～630cm-1(波长为2.5～15.9 μm)范围内进行测定。每个光谱的总平均扫描次数是64次，分辨率为4cm-1。用OMNIC操作系统进行大气压和衰减全反射的校正以及基线校准等波谱分析。

1.2.5　13C NMR光谱

用Bruker Avance 500DRX NMR光谱仪以125.758 MHz(13C)的工作频率记录13C的核磁光谱。样品溶于0.1 M NaOD的重水后，进行测定，具体参数为：温度298.15 K，转子直径5mm，扫描次数12000，激发脉冲5.7　μs(90°)，收集时间0.43 s，波谱宽度37538 Hz，脉冲重复延迟5 s，1H反门控去耦。自由感应衰减信号用25 Hz线增宽处理，化学位移以DDS(sodium salt of 2,2-dimethyl-2-silylpentansulfonic acid)信号为参考外标。信号分布根据Shin and Moon(1996)的经典文献绘制，该文献中运用DEPT和QUAT脉冲技术分辨了土壤富里酸的13C NMR波谱。腐植酸的芳香度通过计算I(106-165)/I(0-165)累积强度的比值而获得。

2　结果与讨论

2.1　元素组成，C/N比

研究所有腐植酸样品的N含量均较低，这体现在其C/N比较高(表1)。LHHA的C/N比与木质素腐植酸盐的值相近，约为褐煤腐植酸的C/N比值2倍。土壤(灰化土)腐植酸的C/N值也相对较高。木质素腐植酸盐中提取的腐植酸的C/N比较高意味着其分子中一个氮对应着97个碳原子，也就是说，每十个苯丙烷单元将近有一个氮原子。木质素腐植酸盐中的氮可能是来源于木质物残体的蛋白质混合物或者是真菌的几丁质侵入原材料所形成的。研究的物质硫含量差异显著(表1)。然而，木质素腐植酸盐每18个碳中就包含有1个硫原子，在转换过程中其硫含量减半，因此LHHA组分中每37个碳中含有1个硫原子，而土壤和褐煤中仅含有很少量的硫。

表1　供试样品的元素组成(干物质的百分含量，平均值和标准差)，灰分含量，C/N比和A465/A665的吸光度比值(LH、LHA、LHHA和SHA分别为木质素腐植酸盐、褐煤腐植酸、木质素腐植酸和土壤腐植酸)
Tab.1 Elemental composition of studied samples (weight percent in dry matter,mean and the standard deviation),content of ash,C/N ratio,and the ratio of absorbances A465/A665　(A4/6)(LH,lignohumate;LHA,lignite humic acid;LHHA,lignohumate humic acid;SHA,soil humic acid)

2.2　尺寸阻排色谱

高分子量成分的“平均”公式代表了1 kDa超滤膜能够通过的组分。分子量分布用SEC测定，结果为其分布呈双峰，这是腐植酸的典型特征。约40%的LHHA在柱空体积中被洗脱处理，剩下的组分用一个最大值为3.4　KDa宽带来表征。洗脱曲线的进程表明，与土壤腐植酸相似，LHHA分子量变化范围较宽。当体积大于总的柱体体积时，会发生部分分析物的洗脱，这证明了Seohadex对LHHA产生了类似于天然腐植酸的吸附作用。考虑到以上因素，LHHA的平均分子量Mw明显高于3.4　kDa。木质素磺酸盐和木质素腐植酸盐产品的原料的分子量范围为4.6～398 kDa，具体上限由去木质作用的条件所决定。高温高压下木质素腐植酸盐经氧化和水解断裂而生成的LHHA分子量范围较小，其上限可能受到强度或转化过程的持续时间影响。研究提出，LHHA的典型假拟结构(结构单元)分子量为4.5　kDa，这在一定程度上反映了LHHA在Sephadex柱上的吸附。

2.3　紫外/可见光光谱

4种物质的紫外/可见光光谱均在220nm处达到最大值，该处对应的是芳环中π电子的强烈吸收。电子传递带体现于280nm左右的肩峰处。褐煤中分离的熟化腐植酸紫外/可见光光谱比较简单，在所测的4种物质中，其在250～900nm区域的吸收值均为最大(图1)。然而，木质素磺酸光谱在289 nm处的吸收值仅次于褐煤腐植酸，具有磺化有机物质的典型特征；土壤腐植酸LHHA在该波长(280nm)附近具有一个肩峰，是分子中丰富的发色团产生的电子传递带，这反映了在转化过程中木质素磺酸盐的磺酸基团减少；在褐煤腐植酸的波谱中，并没有明显特征的肩峰；泥炭腐植酸仅能在上层观测到此肩峰。在250～900nm区域，木质素磺酸盐的吸光值最低；土壤和LHHA则具有较高的吸光值，且其吸收曲线相近。A465/A665吸收比是分析腐植酸的典型指标，只有年轻的土壤腐植酸具有一个较高的值(表1)。总之，UV/VIS光谱分析结果表明，LHHA与年轻土壤的腐植酸最为相像。

2.4　傅里叶变化红外光谱

根据所研究样品的红外光谱谱图，不难观察到其斜对称和对称振动特征吸收带，如2925cm-1和2840cm-1(不太明显的)的脂肪族C-H结合。官能团的主要吸收峰在1800～900cm-1之间(图2)。1710cm-1处有一个显著的吸收峰，这是羧基官能团上C=O的伸缩振动；1615cm-1处的振动属于芳香C=C的伸缩振动。

图1　供试样品的UV/VIS光谱(实线、虚点线、点线和虚线分别代表褐煤腐植酸、木质素腐植酸、年轻土壤中的腐植酸和年轻土壤中的木质素磺酸；腐植酸浓度为80mg/L，浸提剂为0.05 M NaHCO3)
Fig.1 UV/VIS spectra of the studied substances (full line,lignite HA;dash dot line,lignohumate HA;dashed line,young soil HA;dotted line,lignosulfonic acid;HA concentration of 80mg/L in 0.05 M NaHCO3)

图2　供试样品的FTIR-ATR光谱图(LH、LHA、LHHA和SHA分别为木质素腐植酸盐、褐煤腐植酸、木质素腐植酸和土壤腐植酸)
Fig.2 FTIR-ATR spectra of the studied samples (LHA,lignite humic acid;LHHA,lignohumate humic acid;LSA,lignosulfonic acid;SHA,soil humic acid)

1508～1512cm-1处的吸收峰与芳香C=C结合的伸缩振动有关。1460cm-1附近的双峰的出现是由于C-H脂肪族的-CH3和-CH2官能团的变形(1463cm-1)和芳香族甲氧基基团中C-H的变形(1455cm-1)而引起的。1423cm-1处的吸收峰与木质素或碳水化合物中C-H的变形有关。1375cm-1处的吸收峰与(LHA，LHHA，SHA中)半纤维素或纤维素中C-H的变形有关。1263cm-1处吸收峰的出现是木质素中愈创木酚环呼吸和C-O伸缩的结果。1217cm-1处的吸收峰属于木质素中紫丁香基环和C-O的伸缩，1144cm-1和1153cm-1处的双峰脂肪族C-OH的振动。在1070～1780cm-1有较弱的振动出现，这是(LHHA，LSA，SHA中)半纤维素和(SHA中)纤维素的C-O伸缩振动。LHA和SHA波谱的Si-O弱振动在1030～1040cm-1处得以体现。然而，1038cm-1处出现的肩峰属于磺化木质素和LHHA波谱的S-O振动。

2.5　13C-NMR

所研究样品的液态定量13C核磁光谱结果如图3所示，表现出了腐殖质的典型共振：脂肪族碳(0～45 ppm)，碳水化合物和氨基酸碳(45～106 ppm)，芳香碳(106～145 ppm)，含酚的碳(145～165 ppm)，羧基碳(165～190 ppm)和羰基碳(190～210 ppm)(表2)。脂肪碳区域主要由脂肪链或芳香环上甲基基团(0～20 ppm)和亚甲基基团(27、31和40 ppm)的信号构成。替代碳的区域(45～106 ppm)主要包括季碳、次甲基碳基团(碳水化合物和氨基酸)，63 ppm的信号是由于氧与亚甲基的结合效应，56～57 ppm处是甲氧基基团-OCH3的典型信号。

图3　供试样品的13C NMR光谱图(LH、LHA、LHHA和SHA分别为木质素腐植酸盐、褐煤腐植酸、木质素腐植酸和土壤腐植酸)
Fig.3 13C NMR spectra of the studied samples (LHA,lignite humic acid;LH,lignohumate;LHHA,lignohumate humic acid;SHA,soil humic acid)

表2　13C NMR光谱中所研究腐殖物质各碳形态的平均分布
Tab.2 Average distribution of individual carbon types in the studied HS from the 13C NMR spectra

木质素磺酸盐(磺化的木质素)是水溶的阴离子聚合电解质的聚合物，其分子量达140 kDa，甚至高达398 kDa。它们的13C核磁光谱(无图)芳香碳含量较低，而在木质素O-CH3基团即57 ppm处有一个尖峰，含酚碳的信号在145 ppm附近，而有别于其它的芳香碳区域；且它们的波谱特征与腐殖质的波谱完全不同，近乎没有羧基和羰基信号。

用于生产木质素腐植酸的木质素磺酸盐原料由木质素磺酸盐和一定比例的水溶性半纤维素和其它的有机物质(有机酸，蛋白质等)组成。考虑到这个原因，木质素腐植酸盐的13C核磁光谱包含在70 ppm处其他碳水化合物碳的强信号和在100 ppm处异头碳的弱信号，而其相对应的LHHA信号更弱。在13C核磁光谱的碳水化合物区域，从含纤维素的凋落物中提取的天然腐植酸异头碳(褐煤腐植酸在100 ppm处，土壤腐植酸在103 ppm处)信号明显，该区域也可能有C-2、C-3、C-5纤维素碳的强吸收，且在～74 ppm处达到最大值。

木质素腐植酸盐的13C核磁光谱包含除木质素磺酸盐的典型信号(酚类物质、芳香物质和O-烷基)外，还在165～210 ppm处包含了许多强烈的羧基和羰基碳信号。此外，于57 ppm处有一个明显木质素O-CH3碳信号，该信号这对总累积强度的贡献率为12.4%；还有许多可能由于木质素磺酸盐部分分解产物而形成的脂肪族区域的尖峰(特别是在～20 ppm区域)。

为测定各样品的氧化度，我们用HCl预处理木质素腐植酸盐，并将其溶于0.1 M NaOH，进行超滤，从而分离出LHHA。木质素腐植酸盐的13C核磁共振谱不同于其分离出的LHHA组分。然而，被氧化的低分子量的产品-木质素腐植酸盐在13C核磁共振谱中有明显的特征尖峰，而其相应的腐植酸-LHHA-的波谱中很多此类信号的缺失(图3)，这可能是由于在木质素磺酸盐转化过程中发生很多氧化变化与最初的大分子分裂有关，因此导致小分子的氧化程度最高。由此结论可知，在木质素磺酸盐转化过程中，LHHA和富里酸中有大量小分子量的组分(如香草醛、香草酸和相关的物质)形成，其中有些物质可能对木质素腐植酸盐的生物活性有较大的促进作用。

LHHA的定量13C核磁光谱如图3所示。可以看出，在178 ppm和200 ppm处，有羧基碳和羰基碳2个弱的吸收峰，同时168.4 ppm处有1个碳酸盐的强信号。基于以上光谱强度，可以假设LHHA的组分中约2个芳香环上有1个羧基，～4苯丙烷单元有1个羰基。在芳香碳区域可辨别出2个结合峰，一个是芳香碳上连接的未被取代的或脂肪族碳，另一个是酚碳，这意味着平均一个苯环约有2.1个酚碳。初始木质素的主要构建模块中尤以1个O-CH3基团连接苯环的松柏醇特征最为明显、2个O-CH3基团连接苯环的芥子醇程度较轻(～10%)。这意味着木质素腐植酸盐产品的初始材料来源于针叶树材(云杉)。一个与众褐煤及其相应腐殖质波谱于55.9 ppm处，有一个明显的位移，这是典型的甲氧基碳13C核磁特征信号。从13C核磁波谱(图3)可知，LHHA脂肪碳(0～45 ppm)和烷氧基碳(45～106 ppm)的含量很低。

毋庸置疑，羧基是腐植酸最重要的官能团，且它主要与苯环相连。其中，1个羧基大约与2个苯丙烷单元相连。分子中羧基的比例相对较低，主要通过与木质素苯丙烷单元α-C相连的强烈酸化的磺酸基出现得到补偿。1个磺酸基与略大于3个苯丙烷单元数量一致。松柏醇单元中的甲氧基主要在LHHA中：每个苯环大都含有1个O-CH3，很少有像芥子醇中有2个。少量与190～220 ppm处13C示踪核磁信号相关的羧基可能连接在脂肪链上。芳环上未被取代氢的比例相对较高，平均每个苯环上大约有2个氢原子。连接在苯丙烷单元的γ-C上的醇-OH基比仅有三分之一的苯环上具备的苯酚-OH基多2倍。LHHA的氮含量很低，一个氮约对应97个碳原子。显而易见地，它来源于通过肽键连接在脂肪族侧链的氨基酸上。

通过比较木质素腐植酸盐的元素组成和谱图(特别是13C NMR)特征，可以总结出木质素磺酸盐骨架中LHHA典型的结构单元。丙酸单元连接在磺酸基上的针叶木木质素结构形成了木质素磺酸盐的基础骨架。根据先前提到的结构，可设计出代表木质素磺酸盐腐植酸组分“平均”分子量的假定化学结构。由于木质素磺酸盐是分子大小不一的复杂的混合物，它的化学式不能像天然腐植酸那样被确定下来，但是，我们提出了LHHA的代表性化学结构，具体如图4所示，它描述了该物质的典型“平均”特征，这与本研究的分析结构相一致。

图4　LHHA初步平均结构式(C205H230N2O100S6,MW = 4514.9　Da)
Fig.4 The proposed average structural formula of LHHA (C205H230N2O100S6,MW = 4514.9　Da)

2.6　木质素腐植酸与土壤腐植酸的比较

Springer(1938)为了区分天然的腐殖质，通过它们的熟化程度的差异，引入了木质素腐植酸的概念。熟化程度最低的是木质素腐植酸，且木质素腐植酸熟化程度越高，其越有可能已经成为土壤腐植酸。通过组成和结构的分析，发现尽管与天然腐植酸相比，木质素腐植酸的氮含量较低，磺酸基比例略高，但两者较为相近，且可将后者认为是前者的类似物。

在木质素腐植酸盐的生产过程中，通过高温高压对木质素磺酸盐进行技术性处理，借以实现其经受类似植物凋落物在自然界中腐殖化过程的化学变化：在其他材料中，木质素骨架形成中具有较高比例的比羧基和羰基官能团的分子量更小的物质。此外，木质素腐植酸盐分子中有相当高比例来源于木质素苯丙烷结构单元的酚-OH基，也有一部分来自于木质素磺酸盐的磺酸基。这些强酸性基团弥补了分子中羧基含量较低的不足，增加了LHHA的水溶性，在木质素磺酸盐施用于土壤过程中能够通过生物硫促进植物生长。LHHA与天然腐植酸一样能够通过形成氢键促进环境酸化。

尽管难以摸索出腐殖质准确的结构公式，但仍然有必要表达出它们典型的特征结构，以代表其结构近似情况，这需要进一步研究。已知的结构特征可作为木质素腐植酸盐特性及其环境行为的一方面，也可作为其与养分或污染物交互作用的模型。

木质素磺酸盐转化和其在土壤中腐殖化作用的主要差别在于整个过程的进行速度。植物凋落物在自然界中的腐殖化需要很多年才可以完成，且自然界中可溶的黄腐酸能够被淋溶到土壤深层或者水体表面；而对于木质素磺酸盐而言，在其形成过程中，低分子量的物质依旧保留在产品中，温度和转化周期的选择能够影响产品中高分子量组分和低分子量组分所占的比例。另外一个不同存在于原材料的差异。木材大部分是由纤维素、半纤维素和木质素所构成，而在木材自然降解过程中，纤维素被分解者消化利用，因此只有部分转化为腐植酸；在木屑的纸浆产品中，纤维素在第一步被分离出来，而不能进入木质素腐植酸盐结构中。尽管部分木质素磺酸盐的磺酸基在转化过程中发生了水解，但LHHA的硫含量依旧明显高于土壤或者褐煤腐植酸。

凋落物降解和腐殖化的自然过程极度复杂也引起了其它差异。由于环境中的时空变异较大，以上自然过程经常发生可逆反应(特别是矿化和合成，氧化和还原等)，这导致了形成的腐植酸具有较大变异。因此，天然腐植酸的结构更为复杂且难以确定，这一事实在13C核磁波谱有时候存在宽峰、有时候出现特征结构单元的尖峰信号中得到证实。由于原料质量检验和木质素磺酸盐转化条件的控制，使得木质素腐植酸盐具有更多确定的结构，这体现在其13C核磁共振光谱在56～57 ppm化学位移处具有较高分子量组分的特征强峰-木质素O-CH3基团，也在低分子量组分的谱图中具有与氧化产物(如香草醛)相对应的一系列尖峰核磁信号。这些低分子量的有机组分可用乙醇或乙醚进行提取，用GC-MS进行检测，它们中有些类似于木酚素，可以显著影响木质素腐植酸盐的生物活性功能。木质素腐植酸组分的构成具有明显的特征，能够用来进行鉴定甚至能够将其与假货区分开来。

3　结论

将组成、结构和化学特性考虑其中，木质素磺酸盐通过高压转化制得的木质素腐植酸可认为是一种工业生产的天然腐殖质的类似物。我们所提出的结构模型可能在研究木质素腐植酸盐与重金属的结合效应或木质素腐植酸盐与微量元素或除草剂同时施用的交互作用等方面有用。转化条件对低分子量组分的影响、木质素腐植酸盐的生理效应和对作物生产的最优效果均需要进一步的研究。木质素腐植酸盐低分子量组分的组成分析将用来确定木质素磺酸盐转化的最优参数，尤其是在生物活性成分确定了之后。

从环境的视角来说，木质素磺酸盐的转化是一项重要的废物资源利用技术。因此，将来在相似条件下检验其它生物废弃物转化形式产生相似的产品会使研究变的更加有趣。

致谢和参考文献(略)

译自：Journal of Molecular Structure，2015，1093：179～185。