植物纤维化学.docx

《植物纤维化学.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1、哪几种光谱分析可用于植物纤维化学结构分析？主要用于分析哪些功能基结构？答：可用于植物纤维化学结构分析的光谱分析有紫外光谱、红外光谱、喇曼光谱、核磁共振波谱法（NMR）、电子旋转共振吸收光谱（ESR）、凝胶渗透色谱法（GPC）等。紫外光谱是一种鉴定木素和碳水化合物的工具（定性和定量测定），同时也广泛使用在化合物结构和性质的研究中。紫外光谱的定性分析可用来测定木素中的愈创木基和紫丁香基结构单元。另外，利用紫外示差吸收光谱的测定方法，还可以定量的测定木素中羰基的类型和量以及桂皮醛和苯基香豆满等结构的量。红外光谱是进行定性分析、定量

2、分析和测定分子结构的方法。根据特征伸缩振动峰可判定甲基、双键、羰基化合物及纤维化学结构基等，如纤维素中的CH2基团、OH-。在木素结构测定中，还可以测定木素的羰基、芳环、羟基、-CH-等基团。核磁共振波谱法可以测定化合物的结构、构型、构象，互变异构等。目前用于植物纤维化学结构分析的主要有氢质子核磁共振光谱（1H-NMR）和13C-核磁共振光谱（13C-NMR）。1H-NMR可以测出分子中氢质子数量，还可以求出酚羟基的量，全羟基量、聚合度（缩合型芳香核所占的比例）等。13C-NMR可以测定各种植物原料的碳原子状态，可用来测定羰基、

3、羧基、醛基等官能团结构，同时还可用来跟踪各种植物原料的化学反应和微生物降解反应。此外，通过13C-NMR光谱的定量和半定量研究，可以研究木素的基本结构单元间的比例及木素某些功能基的定量。喇曼光谱可辅助红外光谱进行木素结构的研究，例如松木粉脱木素前在1595cm-1处有强谱带，脱木素后，红外光谱中该谱带的强度不大，变化不那么清晰，但喇曼光谱确非常清晰，补充了红外光谱的不足之处。利用电子旋转共振吸收光谱的测定可以分析研究木素受到化学或者生物化学处理，木素中生成安定的游离基反应，测定多数的紫丁香基化合物生成苯氧基游离基及其安定性。凝胶

4、渗透色谱法是一种液相色谱，它可用来快速测定纤维素的分子量分布。2、阐述纤维素的结晶度对纤维物理和化学性质的影响，分析什么过程会改变纤维素的结晶度？答：纤维素的结晶度是指纤维素构成的结晶区占纤维素整体的百分率，它反应纤维素聚集时形成结晶的程度：结晶度α=结晶区样品含量结晶区样品含量+非结晶区样品含量×100%结晶区纤维素分子链取向良好，密度较大，分子间的结合力最强，对强度的贡献大。非结晶区纤维素分子链取向较差，分子排列无秩序，分子间距离较大，密度较低，且分子间氢键结合数少，固纤维素的结晶度对纤维素的物理和化学性质有很大的影响。纤维

5、素的结晶度愈大，其强度和硬度愈大，尺寸稳定性愈好，但其柔软性和伸长率较低，且吸湿性较差，水分子不易进入纤维结构内部，纤维分子不易吸水润张。蒸煮时蒸煮液也难以进入物料内部，渗透性较差，会对蒸煮造成不利的影响。纤维细胞内P层和S1层的纤维结晶度越高，机械阻力越大，给打浆带来困难。纤维素物料的结晶度大小，随纤维素品种而异，同时还会受到很多过程的影响，如纤维素的润张、溶解和沉淀以及很多化学处理和热处理，打浆也可以使纤维的结晶度发生改变，球磨甚至可以使纤维素的结晶格子完全破坏。3、阐述和分析纤维素与半纤维素在生物形态和化学结构上的异同。答

6、：相同点：两者都是植物纤维原料的主要化学成分，都是碳水化合物，均由C、H、O三种元素组成，是植物吸收太阳能进行光合作用合成出来的。同时都是糖单元聚合而成的高分子化合物，是绿色植物新陈代谢和能量储存的基本形式。都可以在酸性和碱性条件下发生水解或降解，在碱性条件下都会发生剥皮反应。不同点：①链结构不同。纤维素是由β，D-葡萄糖基通过1,4-苷键连接而成的线状高分子化合物，半纤维素则是由多种糖基构成的，且往往带有支链，糖基之间的连接也多种多样。②单元结构不同。纤维素为均一聚糖，结构单元为葡萄糖，半纤维素则是由多种糖基、糖醛基所组成，且

7、不同原料的半纤维素组成也不同。③聚合度不同。纤维素的聚合度很高，一般都大于1000，而半纤维素的聚合度较低，（小于200，多数为80~120）。④聚集状态不同。纤维素由结晶区和非结晶区交错结合，而半纤维素是无定形物质，无结晶区。⑤生物合成发生位置不同。纤维素的合成，发生在细胞质的外面，即原生质膜和细胞壁的界面上，亦即在微细纤维沉积的位置上，半纤维素的生物合成主要由高尔基体控制。⑥功能基不同。纤维素大分子的每个基环均具有三个醇羟基，大分子的两个末端基不同，整个大分子具有极性并表现出方向性，半纤维素的功能基结构则比较复杂。⑦在细胞壁

8、中的分布位置不同。纤维素以微纤维的形态存在于细胞壁中，是细胞壁的骨架物质，半纤维素分布于微纤维之中，称为填充物质。4、阐述和分析纤维素碱性降解与酸性降解的异同点。答：二者相同点：碱性水解与酸性水解都使纤维素的键断裂，水解后纤维素聚合度下降，溶解度增加，纸张的强度