植物纤维形态与化学-5-1.pptVIP

半纤维素;半纤维素是植物原料的主要化学组分之一，是细胞壁中非纤维素的高聚糖〔习惯上不包括果胶和淀粉〕的总称，可用热水或冷碱提取。

半纤维素通常占绝干材的20~30%。;糖类化学根底知识;3C~6C醛糖;H;单糖的立体结构;5.1半纤维素概述;构成半纤维素的主要糖基;构成半纤维素的主要糖基〔Fischer投影式〕;构成半纤维素的主要糖基〔哈沃斯式〕;不同来源的纤维素组成相同：

均由?-D-葡萄糖组成，只是多分散性不同；

不同来源的半纤维素组成不同：

a、不同原料高聚糖种类不同

b、同种高聚糖在不同植物原料中糖基比不同

纤维素是一种物质，而半纤维素是一类物质。

a、针叶材半纤维素糖基组成以甘露糖为主；

b、阔叶材半纤维素糖基组成以木糖为主；

c、乙酰基为半纤维素的特征官能团。

乙酰基： 针叶材1~2%

阔叶材3%〔3~5%〕;〔2〕连接形式

纤维素 1→4，?-苷键

半纤维素 1→2、1→3、1→4、1→6，?-或?-苷键等多种连接

〔3〕聚合度

天然纤维素 平均DP8,000~10,000

天然半纤维素 平均DP200左右;3、超分子结构

纤维素：两相结构〔分结晶区和无定形区〕

半纤维素：绝大局部为无定形结构〔侧链、支链阻止了氢键的形成〕

有一到两种高聚糖有结晶状态〔插入纤维素进入结晶区〕

4、性质差异

物理化学性质：半纤维素比纤维素更易发生吸湿、润胀、溶解等。

化学性质：纤维素能发生的反响，如酸性水解、碱性降解、氧化降解等，半纤维素都能发生，且更易进行。;5.1.2半纤维素的命名;5.2植物纤维原料的主要半纤维素;5.2.1阔叶材主要半纤维素;O-乙酰基-4-O-甲基-葡萄醛酸基-木聚糖; 连接 比例

主链： ?-D-吡喃型甘露糖基 1→4 1.5~2

?-D-吡喃型葡萄糖基 1→4 1

平均聚合度：~70;葡萄甘露聚糖;5.2.2针叶材主要半纤维素;阿拉伯糖基-4-O-甲基-葡萄醛酸基-木聚糖; 连接 比例

主链： ?-D-吡喃型甘露糖基 1→4 3

?-D-吡喃型葡萄糖基 1→4 1

根据半乳糖基含量的不同分为：

水溶性半乳糖基-葡甘聚糖 甘：葡：半=3：1：1 〔5~10%〕

碱溶性半乳糖基-葡甘聚糖 甘：葡：半=3：1：0.1 〔10~15%〕

〔葡甘聚糖〕;O-乙酰基-半乳糖基-葡萄甘露聚糖;一般针叶材含量少〔0.5~3%〕，落叶松属特高〔10~25%〕。存在于细胞腔内，水溶性，可用水直接抽提。

连接 比例

主链： ?-D-吡喃型半乳糖基 1→3 6

支链： ?-D-吡喃型半乳糖基 1→6

?-L-呋喃型阿拉伯糖基 1→6 〔2/3〕1

?-L-吡喃型阿拉伯糖基 1→3 〔1/3〕

侧链： ?-D-吡喃型葡萄糖醛酸基 1→6 少量

糖基比：半乳糖基：阿拉伯糖基 多数情况下为6：1

平均聚合度：~220，多分散性大;阿拉伯糖基-半乳聚糖;a、存在于细胞腔内，水溶性，可用水直接抽提；

b、主链?-D-半乳糖基为1→3连接；

c、高度分枝，主链每个糖基C6上都带有一根支链，支链大局部为半乳糖基〔1→6〕，也有阿拉伯糖基〔呋喃型2/3，吡喃型1/3〕和少量葡萄糖醛酸基。;5.2.3禾本科植物主要半纤维素;

4-O-甲基-葡萄糖醛酸基 阿拉伯糖基 木糖基

麦草〔高邮〕 4.4 7.0 73

稻草 1 3 30

芦苇 1.7 3.2 52

竹杆 1.0 1.3 25

蔗渣 0.9 1 22

如：稻草主要半纤维素为4-O-甲基-葡萄糖醛酸基-阿拉伯糖基-木聚糖。;木聚糖

阔叶材：有乙酰基，葡萄糖醛酸基较少〔1/10〕

针叶材：有阿拉伯糖基，葡萄糖醛酸基较多〔1/6~1/5〕

禾本科：糖基比随品种不同变化较大

葡甘聚糖

阔叶材：葡甘聚糖

针叶材：〔乙酰化〕

碱溶性〔半乳糖基少〕葡甘聚糖

水溶性〔半乳糖基多〕半乳糖基-葡甘聚糖

阿拉伯糖基-半乳聚糖

落叶松属特有;两种途径：

直接从原料中抽提；

从制备的综纤维素中抽提。

;5.3.1直接从原料中抽提半纤维素;5.3.2从制备的综纤维素中抽提半纤维素;〔1〕碱抽提

KOH 别离木聚糖〔可别离出木聚糖而保存葡甘聚糖〕，阔叶木用10%KOH，草类用5%KOH

NaOH 同时溶出葡甘聚糖和木聚糖〔加硼酸盐〕

一般用KOH溶液〔20%〕先提取以木糖基为主的半纤维素，然后用含硼酸盐的NaOH溶液提取葡甘聚糖。硼酸盐与甘露糖形成络合物，翻开氢键，使其溶出。;碱抽提的缺点：

a、乙酰基易皂化脱落

b、剥皮反响引起降解

措施：

a、室温

b、N2气流保护