植物资源化学_第三章_1.ppt

木 质 素 Wood Chemistry 轻工科学与工程学院 第三章 针叶材木质素的结构模型Sakakibara, 1980 木质素：木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的，具有三度空间结构的复杂的高聚物。木质素和半纤维素在一起，填充在细胞壁的微纤丝之间，同时也存在于胞间层。 木质素在植物体内的作用： 粘接作用、加固作用、防止水分散失。 木质素的含量：木材约20~40%， 其中针叶材26~32%（应压木35~40%） 阔叶材20~28%（应拉木20~25%） 禾本科植物约为15~25% 3.1 木质素的分离 3.1.1.1 分离木质素的目的 为了研究木质素的结构和性质，必须单独将木质素分离出来。 原本木质素（protolignin）：以天然状态存在于植物体中的木质素。 分离木质素（isolated lignin）：用各种方法从植物体中分离出来的木质素，又称木质素制备物。 3.1.1 分离木质素的目的和困难 ☆ 结构复杂，溶解性能差 具有三度空间网状结构，并且苯丙烷单元的化学结构既具有糖类性质（1/3与糖相似），又具有芳香族的特性（2/3芳香特性）。 ☆ 性质不稳定 在光、热、化学、机械等作用下，易发生变化。 ☆ 与高聚糖之间错综复杂的联系 无论何种方法分出的木质素，都或多或少发生了变化，以不同与原来只在于植物体中的木质素。 3.1.1.2 分离木质素的困难 a l i p h a t i c s i d e c h a i n a r o m a t i c m o i e t y ( g u a i a c y l p r o p a n e ) ( s y r i n g y l p r o p a n e ) ( p - h y d r o x y l p h e n y l p r o p a n e ) 木质素结构单元的结构特点 ? ? ? 1 2 3 4 5 6 3.1.2.1 分离方法 按分离原理不同，可分为两大类： 溶出高聚糖，保留木质素 如Klason木质素、高碘酸盐木质素等，木质素结构被破坏 直接溶出木质素 如磨木木质素、纤维素酶解木质素（中性有机溶剂），二氧六环木质素、乙醇木质素（酸性有机溶剂）等，木质素结构接近原本木质素，得率低。 研究结构性质，尽可能采用缓和条件下的分离方法； 定量研究，主要考虑得率，分离条件较剧烈。 分离方法不同，得到木质素不一样，故命名常标以方法或以研究者命名。 3.1.2 分离木质素的方法 1、硫酸木质素（Klason lignin） 用72% H2SO4处理脱提取物的试样，溶出高聚糖，保留的残渣即为硫酸木质素，或Klason木质素。 该方法不适用于结构研究，广泛应用于定量分析。 注意：实际上有少量木质素溶于酸液——酸溶木质素。 酸溶木质素的含量： 针叶材 1% 阔叶材 3~5% 禾草类原料 1% 总木质素 = 酸不溶木质素 + 酸溶木质素 3.1.2.2 几种主要分离方法简介 最早由瑞典Bj?kman提出，故又称Bj?kman木质素。 制备方法与特点： a、磨：破坏木质素与高聚糖间的联结（非润胀性的甲苯为分散剂）； b、抽提：室温，用中性有机溶剂（含水二氧六环）。 2、磨木木质素（Milled Wood Lignin, MWL） 得率：粗木质素50~70%，纯化后30%左右。含有一定量的高聚糖。 颜色：浅乳酪色 分子量：云杉MWL 11,000 该方法制备条件缓和，变化不大，较接近原本木质素。但在制备过程中，仍可能有变化。 a、分子量变化：降解作用，可能变小； 自由基偶合，可能变大 b、轻度脱甲基 c、轻微氧化 2、磨木木质素（Milled Wood Lignin, MWL） 纤维素酶解木质素，1975年由张厚民等系统提出。 制备方法与特点： 磨 → 酶处理（分解纤维素和半纤维素）→ 有机溶剂抽提（含水二氧六环） 得率：纯化后50~70%，含糖量与MWL相近时，CEL的得率高 颜色：浅乳酪色 分子量：较高 CEL是用于木质素结构和性能研究较理想的木质素制备物，但其含糖量较高，同时由于酶蛋白的干扰，其中含一定量的N元素。 3、纤维素酶解木质素（Cellulolytic Enzyme Lignin, CEL） 木质素的生物合成：模拟植物生长过程中木质素形成的途径，用人工方法合成木质素模型物。 生物合