第3章-半纤维素20121217(林科院)ppt课件.ppt

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1、第三章半纤维素1.半纤维素的组成与分布2.半纤维素的分离和提纯3.半纤维素的化学结构4.半纤维素的化学反应5.半纤维素的利用提纲1.半纤维素的组成与分布1.1半纤维素的概述Schulze于1891年提出，表示植物中能够用碱液抽提出来的聚糖。Aspinall于1962年提出，“半纤维素是来源于植物的聚糖类，它们分别含有一至几种糖基，如D-木糖基、D-甘露糖与D-葡萄糖或D-半乳糖基的主链，其它糖基可成为支链,连接在主链上。”Timell于1964年指出，“半纤维素是低分子量的聚糖类，它和纤维素正常的产生在植物

2、组织之中，用碱液可提取出来”“非纤维素的碳水化合物”这个名词，学术上合理，但由于半纤维素应用已久，仍习惯沿用。半纤维素与纤维素之间的化学结构差别①不同的糖单元组成；②短得多的分子链；③分子中的支链；④其主链可由一种糖单元构成为均一聚糖；也可由二或更多种糖单元构成的非均聚糖；⑤有些糖单元常是或有时以支链连接到主链上。半纤维素不像纤维素那样，仅有葡萄糖基相互以β-1，4联接方式形成直链结构的均一聚糖的单一型式。而半纤维素既可成均一聚糖也可成非均聚糖，它还可以由不同的单糖基以不同联接方式连接成结构互不相同的多种结

3、构的各种聚糖，故半纤维素实际是这样一群共聚物的总称。半纤维素的命名半纤维素（及其他不均聚糖）的命名有两种：主链糖基法命名时只写出主链糖基,前面加“聚”字，此法不常用。列出各种糖基先枝后主，先少后多，前面加一聚字，此法常用。聚C糖B糖A糖聚A糖组成半纤维素的主要糖单元（1）己糖基：D-葡萄糖(Glucose)、D-甘露糖(Mannose)、D-半乳糖(Galactose)（2）戊糖基：D-木糖(Xylose)、L-阿拉伯糖(Arabinose)（3）己糖醛酸基：D-葡萄糖醛酸（Glucuronicacid）、

4、4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸（4-O-Methyl-D-Glucuronicacid）D-半乳糖醛酸（Galacturonicacid）（4）脱氧己糖基：L-鼠李糖(Rhamnose)、L-岩藻糖(Fucose)注意：还有一些聚糖类，如果胶质、淀粉、植物胶、种子与树皮中的胶水类物质。它们也是由几种糖基组成的混合聚糖，由于它们的含量少，一般把它们归为少量组分中，不划归为半纤维素。1.2半纤维素的组成糖单元的缩写：通常都采用该糖单元英文名称的前三个字母。（1）己糖基：D-葡萄糖(Glu)、D-甘露糖(Man)、

5、D-半乳糖(Gal)（2）戊糖基：D-木糖(Xyl)、L-阿拉伯糖(Ara)（3）己糖醛酸基：D-葡萄糖醛酸（GluA)、4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸（4-O-Me-D-GluA）D-半乳糖醛酸（GalA）（4）脱氧己糖基：L-鼠李糖(Rha)、L-岩藻糖(Fuc)组成半纤维素主要糖单元的结构式针叶材、阔叶材与草类原料中半纤维素的种类和数量不同。1.2半纤维素的组成禾本科植物的半纤维素主要是阿拉伯糖-4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖。1.3半纤维素的分布半纤维素在纤维细胞壁中的分布情况，对制浆过程木质素的脱除和纸

6、张性质有一定影响。1.4研究半纤维素在纤维细胞壁分布的方法化学剥皮法在不同润胀条件下，使纤维部分酯化，在纤维外表形成一层环形圆柱形的酯类物质。用溶剂溶解(剥皮)生成酯的溶液，再用硫酸水解后分析酯的水解液。留下未酯化的纤维残余物，用同样方法酯化、“剥皮”、分析，可以知道沿纤维细胞壁径向分布的半纤维素的含量和糖组分的情况。1.4研究半纤维素在纤维细胞壁分布的方法骨架法将木粉制成综纤维素后，用碱抽提或稀酸水解除去半纤维素，在试样上留下骨架。利用电子显微镜观察骨架与除半纤维素前的细胞壁比较，破坏得比较严重的位置就是

7、半纤维素溶出较多的部位，从而了解其分布。染色法利用半纤维素的还原性醛末端基容易被氧化成羧基，金属离子与羧基反应后在电子显微镜上显示较深颜色。半纤维素的醛基数是纤维素的20一40倍，羧基多色深。根据颜色深浅程度可以观察半纤维素的分布。1.5半纤维素与植物细胞壁中其他组分之间的连接近年来的研究表明，半纤维素、纤维素和蛋白质之间有化学键连接或者紧密结合。（1）半纤维素和木质素之间的连接木质素与半纤维素之间存在着化学连接，形成木质素与碳水化合物复合体LCC(lignin-carbohydratecomplex)。（

8、2）半纤维素和纤维素之间的连接目前普遍认为在植物细胞壁中纤维素和半纤维素之间没有共价键连接。但半纤维素与纤维素微细纤维之间有氢键连接和范德华作用力，从而形成两者之间的紧密结合。（3）半纤维素和蛋白质之间的连接植物细胞初生壁中含有2%~10%的蛋白质，蛋白质与半纤维素之间有化学连接。2.半纤维素的分离木质素与半纤维素之间有化学连接，纤维素与半纤维素之间虽然没有化学连接，但它们之间的结合比较紧密，所以，半纤维素的分离