钠二甲苯磺酸钠辅助加速溶剂萃取甘蔗渣高纯度木质素：结构优化与抗菌抗氧化性能提升

本研究针对传统水溶助长剂提取法存在的木质素-碳水化合物分离差、溶剂用量大、耗时长等问题，创新性地采用钠二甲苯磺酸钠(SXS)辅助加速溶剂萃取(ASE)技术。通过优化SXS浓度(10-20%)、温度(180-200°C)和时间(1-3h)参数，获得纯度达97.61%、分子量仅2100 Da的木质素，其ABTS/DPPH抗氧化值分别达1105.70/939.85 mg TE/g，对食源性致病菌MIC低至0.156 mg/mL，为天然防腐剂开发提供新思路。

　　

在生物质资源利用领域，木质素作为植物细胞壁的天然组分，蕴藏着巨大的应用潜力。这种由三种苯丙烷单元构成的复杂聚合物，不仅赋予植物机械强度，其丰富的酚羟基结构更被视为天然抗氧化剂和抗菌剂的理想来源。然而传统碱性提取法面临纯度低、分子量大等问题，而常规水溶助长剂提取又需高浓度溶剂和长达12小时的耗时过程。这些技术瓶颈严重制约了木质素在食品保鲜、医药等高端领域的应用。

泰国国家研究委员会(NRCT)与泰国农业大学(Kasetsart University)的研究团队在《Bioresource Technology》发表突破性研究。他们创新性地将加速溶剂萃取(ASE)技术与钠二甲苯磺酸钠(SXS)相结合，通过响应面法优化提取参数，采用凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振(³¹P NMR和2D HSQC NMR)等先进表征手段，系统研究了提取条件对木质素结构及功能的影响。研究选用泰国Kaset Thai国际糖业公司的甘蔗渣为原料，以四种食源性致病菌和益生菌Limosilactobacillus reuteri KUB-AC5为模型评估生物活性。

化学组成分析

在20% SXS、200°C、1h的激进条件下，提取效率达66.18%，但碳水化合物污染使纯度降至83.18%。而温和条件(10% SXS、200°C、3h)虽效率仅9.58%，却获得97.61%的超高纯度木质素。GPC分析显示后者分子量(M_w)仅2100 Da，显著低于碱性提取物(4100 Da)。2D HSQC NMR证实该条件下β-O-4键残留量最低(8.82/100芳环单元)，丁香基/愈创木基比值升高，表明优先释放β-O-4键连接的丁香基单元。

结构特征解析

³¹P NMR定量显示优化ASE-SXS木质素具有超高酚羟基含量(3.31 mmol/g)和羧基含量(0.59 mmol/g)，分别是碱性提取物的1.8倍和2.1倍。这种结构特性源于ASE高温高压促进的醚键断裂，以及SXS选择性溶解低分子量片段的能力。

生物活性评估

抗氧化测试显示，优化样品的ABTS和DPPH自由基清除能力分别达1105.70和939.85 mg TE/g，是碱性提取物的3.4倍。对金黄色葡萄球菌等致病菌的最小抑菌浓度(MIC)为0.156-2.5 mg/mL，而对益生菌的MIC为1.25 mg/mL，显示出优异的选择性抗菌活性。

这项研究开创性地证明，ASE-SXS协同作用可在温和条件下实现木质素的高效解聚与纯化。所得低分子量、高酚羟基含量的木质素不仅突破传统提取法的活性瓶颈，其"绿色"工艺特征（SXS用量减少50%，时间缩短75%）更具产业化潜力。该成果为开发食品级天然防腐剂和功能性保健品提供了新材料选择，尤其对热带地区甘蔗渣资源的高值化利用具有重要指导意义。研究揭示的结构-活性关系，即β-O-4键断裂程度与生物活性的正相关性，为定向设计功能化木质素提供了理论依据。