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生物质的开发与利用 纤维素：是由类似于多个葡萄糖分子组成的大分子多糖，是自然界最丰富的天然高分子，是植物细胞壁的主要成分。 纤维素物理结构： 纤维素的链结构 纤维素的聚集态结构：晶体结构、非晶体结构、取向结构、液晶结构 大分子间的氢键及其影响 纤维素的物理性质： 1.纤维素的吸湿与解吸 1）吸附：纤维素纤维自大气中吸取水或蒸汽 2）解吸：因大气中降低了蒸汽分压而自纤维素放出水或水蒸气 2.纤维素的润胀与溶解 1）润胀：纤维素吸收润胀剂后，其体积变大，分子的内聚力减小，但不是其表观均匀性。 分为有限润胀和无限润胀。 2）溶解：以分子状态进入溶液。 纤维素在溶剂中的溶解并非真正的溶解，所得溶液不是真的纤维素溶液，而是由纤维素 和存在于液体中的组份形成的一种新的加成产物。 溶解的意义： 1）测定纤维素的聚合度。 2）生产纤维素的衍生物时，需将纤维素溶解。 纤维素的表面电化学性质 1）纤维素可做绝缘材料。 2）绝缘性能与水分和灰分的含量有关。 3）纸浆纤维染色后，可用碱性燃料直接染色。 纤维素的热降解：纤维素的热降解是指纤维素在受热过程中，其结构和物理、化学性质发 生的变化。 5.纤维素的光降解 6.纤维素的机械降解 纤维素的化学性质： 纤维的可及度与反应性； 纤维素的降解：1）纤维素的酸水解降解，2）纤维素的碱性降解，3）纤维素的氧化降解， 4）纤维素的酶水解降解。 纤维素的酯化 纤维素的醚化 纤维素的接枝与交联 纤维素的接枝共聚 接枝共聚是指在聚合物的主链单体A上，接上另一种单体B，B的比例虽小，但对聚合物的性能有很大改进。 单体转化率=抽提前产物质量—原料纤维素质量*100% 加入单体质量 接枝率=抽提前产物质量—原料纤维素质量*100% 原料纤维素质量 接枝效率=抽提后产物质量—原料纤维素质量*100% 抽提前产物质量—原料纤维素质量 纤维素的应用：1）吸附分离纤维素材料，2）超强吸水剂，3）纤维素微晶材料，4）纤维素渗透膜。5）液晶纤维素材料，6）生物医用纤维素材料。 半纤维素：是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接。 半纤维素及其衍生物的应用： 半纤维素降解产物己糖的利用 半纤维素降解产物戊糖的利用 在造纸工业中的应用 在生物和医药工业中的应用 在其他工业上的应用 木质素：是植物世界中仅次于纤维素的最丰富的天然有机高分子聚合物，是构成植物细胞壁的成分之一，不能被动物消化，在土壤中能转化成腐殖质。 木质素基材料的应用： 木质素在工业中的应用：①肥料②农药分散缓释剂③植物生长调节剂④土壤改良剂⑤液体地膜⑥固沙剂⑦饲料添加剂。 木质素在工业上的应用：①木质素基黏合剂②木质素基聚氨基③木质素基分散剂④木质素基水处理化学品。 木质素的其他应用：①木质素基医药化学品②木质素基高分子材料 淀粉：葡萄糖的高聚体，在自然界中分布非常广泛，是高等植物体内存在的一种资源丰富的天然高分子化合物，是绿色植物进行光合作用的产物。 淀粉的结构：淀粉是以颗粒状存在于植物中，颗粒内除含有80%~90%的支链淀粉外,还含有10%~20%的直链淀粉。支链淀粉称糖淀粉,直链淀粉又称胶淀粉。 二者的结构单元均为D-吡喃型葡萄糖基。 直链淀粉是葡萄糖基之间以α-1,4-苷键连接的线性多聚物,平均聚合度为800~3000,相对分子质量128000~480000。 支链淀粉是一种高度分枝的大分子,各葡萄糖基单位之间以α-1,4苷键连接构成主链,在主链分枝处又通过α-1,6-苷键形成支链,分枝点的α-1,6-糖苷键占总糖苷键的4%~5%。 糊化：淀粉在加热和大量水存在下半结晶性消失，即发生糊化。 淀粉颗粒由吸水溶胀到完全糊化可分为三个阶段：第一个阶段，加热初期（低于50℃），颗粒吸收少量水分，在无定形区域发生膨胀，其体积膨胀较少，颗粒表面变软并逐渐发黏，但没有溶解，水溶液黏度也没有增加，此时若脱水干燥后仍为颗粒状态；第二阶段，随着温度升高到一定程度，淀粉颗粒急剧膨胀，表面黏度大大提高，淀粉开始糊化，由于有少量淀粉溶解与水中，因此溶液的黏度也开始上升，此时的温度称为淀粉糊化的开始温度；第三阶段，随着温度继续上升至80℃以上，淀粉颗粒增大到数百甚至上千倍，大部分淀粉颗粒逐渐消失，体系黏度逐渐升高，最后变成透明或半透明淀粉胶液，这是淀粉完全糊化，处于这种状态的淀粉通常被称为α—淀粉。 影响淀粉糊化温度的因素很多： ①淀粉颗粒的大小和直链淀粉的含量；②电解质；③非质子