《半纤维素》PPT课件.pptx

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1、植植 物物 纤纤 维维 化化 学学主主讲讲人：高人：高洪洪霞霞第四章第四章 半纤维素半纤维素第一节第一节 概述概述有两种或两种以上的糖基组成的有两种或两种以上的糖基组成的不均一不均一聚糖聚糖，大多带有短的，大多带有短的枝枝链。链。24种糖基组成。种糖基组成。半纤维素是半纤维素是无定形无定形物质，聚合度较低，物质，聚合度较低，易吸水润胀。易吸水润胀。一、半纤维素一、半纤维素结构单元结构单元构成半纤维素构成半纤维素主链主链的糖基有：的糖基有：D-木糖基木糖基、D-甘露糖基、甘露糖基、D-葡萄糖基葡萄糖基、D-半乳糖基半乳糖基等等构成半纤维素的结构单元的糖基有：构成半纤维素的结构单元的糖基有：D-木

2、糖木糖基基、D-甘露糖基、甘露糖基、D-葡萄糖葡萄糖基基、D-半乳糖半乳糖基基、L-阿拉伯糖阿拉伯糖基基、4-O-甲基甲基-D-葡萄糖醛酸基以及鼠李糖、岩藻糖葡萄糖醛酸基以及鼠李糖、岩藻糖等，种类较多。等，种类较多。强调！强调！结构特点：半纤维素不是均一聚糖，是结构特点：半纤维素不是均一聚糖，是一群复合聚糖的总称。一群复合聚糖的总称。性质：半纤维素是性质：半纤维素是无定形无定形物质，聚合度物质，聚合度较低，易吸水润胀。较低，易吸水润胀。半纤维素是碳水化合物，植物中还有不半纤维素是碳水化合物，植物中还有不属于半纤维素的碳水化合物：淀粉、果属于半纤维素的碳水化合物：淀粉、果胶质、植物胶等胶质、植物

3、胶等注意！注意！不同植物原料，所含半纤维素种类不一样：不同植物原料，所含半纤维素种类不一样：针叶木：针叶木：聚聚-o-乙酰基半乳糖葡萄糖甘露糖、聚乙酰基半乳糖葡萄糖甘露糖、聚 阿拉伯糖阿拉伯糖4-o-甲基葡萄糖醛酸木糖甲基葡萄糖醛酸木糖阔叶木阔叶木：聚聚-o-乙酰基（乙酰基（4-o-甲基葡萄糖醛酸）甲基葡萄糖醛酸）木糖、少量聚葡萄糖甘露糖木糖、少量聚葡萄糖甘露糖禾本科：禾本科：聚阿拉伯糖聚阿拉伯糖4-o-甲基葡萄糖醛酸木糖甲基葡萄糖醛酸木糖不同原料的半纤维素类型不同原料的半纤维素类型半纤维素半纤维素聚聚O乙酰基乙酰基（4O甲基葡甲基葡萄糖醛酸）木糖萄糖醛酸）木糖聚阿拉伯糖聚阿拉伯糖4O甲基葡甲

4、基葡萄糖醛酸木糖萄糖醛酸木糖聚葡萄聚葡萄糖甘露糖甘露糖糖聚聚O乙酰基乙酰基半乳糖葡萄糖半乳糖葡萄糖甘露糖甘露糖香脂云杉香脂云杉918白云杉白云杉1318美国五叶松美国五叶松918加拿大铁杉加拿大铁杉716侧柏侧柏1412红槭红槭254白桦白桦353大叶水青冈大叶水青冈263颤杨颤杨243美国榆美国榆194几种针叶木与阔叶木的化学组成几种针叶木与阔叶木的化学组成二、半纤维素的生物合成二、半纤维素的生物合成三、半纤维素的命名法和分枝度三、半纤维素的命名法和分枝度（一）半纤维素的命名法（一）半纤维素的命名法 （2 2种）种）1.命命名名时时将将构构成成半半纤纤维维素素的的各各种种糖糖基基都都列列出出

5、来来，首首先先写写枝枝链链少少的的糖糖基基，再再写写枝枝链链多多的的糖糖基基，最最后后写写主主链链糖糖基基，词词首首加加“聚聚”。AAAAAAAAA C B B2.2.命名时只写出主链上的糖基而不写命名时只写出主链上的糖基而不写枝枝链糖基，链糖基，在主链糖基前冠以在主链糖基前冠以“聚聚”。此种命名法有一定。此种命名法有一定的局限性。的局限性。1.2.3.（二）分枝度（二）分枝度分枝度：用来表示半纤维素带有分枝度：用来表示半纤维素带有枝枝链的链的多少，多少，枝枝链多，则分枝度高。链多，则分枝度高。分枝度高低对半纤维素的物理性质有影分枝度高低对半纤维素的物理性质有影响，例如：分枝度高的半纤维素溶解

6、度响，例如：分枝度高的半纤维素溶解度较大。较大。四、半纤维素在纤维细胞壁中的分布四、半纤维素在纤维细胞壁中的分布可以采用可以采用“化学剥皮法化学剥皮法”和和纸色谱法纸色谱法测定半测定半纤维素在细胞壁中的分布。纤维素在细胞壁中的分布。纤维素横向分布于整个细胞壁，但绝大多数纤维素横向分布于整个细胞壁，但绝大多数分布于分布于S2层。层。第二节第二节 半纤维素的化学结构半纤维素的化学结构一、半纤维素的分离与提取一、半纤维素的分离与提取二、半纤维素化学结构的研究方法二、半纤维素化学结构的研究方法三、半纤维素聚糖的类型及化学结构式三、半纤维素聚糖的类型及化学结构式一、半纤维素的分离与提取一、半纤维素的分离

7、与提取原料原料除杂质无抽提物试料无抽提物试料阔叶木、草类阔叶木、草类针叶木针叶木综纤维素综纤维素半纤维素半纤维素分离半纤维素分离半纤维素（二）半纤维素的抽提（二）半纤维素的抽提1、浓碱溶解硼酸络合分级抽提法、浓碱溶解硼酸络合分级抽提法主要用于针叶木综纤维素中半纤维素的分离。主要用于针叶木综纤维素中半纤维素的分离。为什么加入硼酸？为什么加入硼酸？目的：增加溶解能力，可将难溶的聚葡萄糖目的：增加溶解能力，可将难溶的聚葡萄糖甘露糖抽提出来。甘露糖抽提出来。主要用于针叶木综纤维素的半纤维素分离。主要用于针叶木综纤维素的半纤维素分离。现在主要采用较多的是改进的方法现在主要采用较多的是改进的方法氢氧氢氧化

8、钡选择性分级抽提法化钡选择性分级抽提法。用用Ba(OH)Ba(OH)2 2将聚半乳糖葡萄糖甘露糖络合起来，将聚半乳糖葡萄糖甘露糖络合起来，形成在碱液中不溶解的形成在碱液中不溶解的络合物络合物，从而与聚木，从而与聚木糖类分开，使聚木糖的提纯简化。糖类分开，使聚木糖的提纯简化。2、逐步增加碱液浓度分级抽提法、逐步增加碱液浓度分级抽提法主要用主要用KOH溶液抽提阔叶木与草类原料中溶液抽提阔叶木与草类原料中的聚木糖的聚木糖.因为因为KOH溶液对溶液对聚木糖聚木糖的溶解能力强，对的溶解能力强，对聚甘露糖类聚甘露糖类的溶解能力较小。的溶解能力较小。阔叶木：阔叶木：10的的KOH抽提抽提草类：草类：5的的K

9、OH抽提抽提3 3、单纯碱抽提法、单纯碱抽提法 在上述三种用在上述三种用碱液碱液抽提半纤维素的方法抽提半纤维素的方法中，半纤维素会引起下列反应：中，半纤维素会引起下列反应：（1）部分乙酰化聚糖的脱乙酰基作用；部分乙酰化聚糖的脱乙酰基作用；（2）碱性剥皮反应；碱性剥皮反应；（3）苷键发生断裂的碱性水解；苷键发生断裂的碱性水解；（4）半纤维素与木素间化学键的断裂。半纤维素与木素间化学键的断裂。4、二甲亚砜抽提法、二甲亚砜抽提法此种方法可减少半纤维素发生变化，此种方法可减少半纤维素发生变化，保留半纤维素结构中的乙酰基保留半纤维素结构中的乙酰基分离半纤维素的实例分离半纤维素的实例 1.针叶木中半纤维素

10、的分离针叶木中半纤维素的分离（1）浓碱溶解硼酸络合分级抽提分离法浓碱溶解硼酸络合分级抽提分离法 （2）氢氧化钡选择性分级提纯分离法氢氧化钡选择性分级提纯分离法 针叶木综纤维素针叶木综纤维素 2424KOHKOH 抽出液抽出液 不溶残渣不溶残渣 乙醇乙醇 17.517.5NaOH+4%HNaOH+4%H3 3BOBO3 3 粗聚木糖粗聚木糖 聚半乳糖葡萄糖甘露糖聚半乳糖葡萄糖甘露糖 溶液溶液 不溶残渣不溶残渣 亚氯酸钠亚氯酸钠 乙醇乙醇 纤维素纤维素聚木糖、聚半乳糖葡萄糖甘露聚木糖、聚半乳糖葡萄糖甘露 聚葡萄糖甘露糖聚葡萄糖甘露糖 17.517.5NaOH+4%HNaOH+4%H3 3BOBO3

11、 3 2424KOHKOH 5 5BaOHBaOH BaOH BaOH 聚葡萄糖甘露糖聚葡萄糖甘露糖BaBa活化活化络合物络合物 5050HAcHAc 乙醇沉淀乙醇沉淀 溶液溶液 沉淀聚木糖沉淀聚木糖 聚半乳糖葡萄糖甘露糖聚半乳糖葡萄糖甘露糖 聚葡萄糖甘露糖聚葡萄糖甘露糖浓碱溶解硼酸络合分级抽提分离法浓碱溶解硼酸络合分级抽提分离法氢氧化钡选择性分级提纯法氢氧化钡选择性分级提纯法2.阔叶木中半纤维素的分离阔叶木中半纤维素的分离阔叶木中的半纤维素主要是聚木糖类，阔叶木中的半纤维素主要是聚木糖类，还含有少量的聚葡萄糖甘露糖，一般只还含有少量的聚葡萄糖甘露糖，一般只需抽提木糖，可用需抽提木糖，可用单纯

12、碱抽提法。单纯碱抽提法。3.禾本科植物原料中半纤维素的分离禾本科植物原料中半纤维素的分离禾本科植物原料中的半纤维素中不含聚禾本科植物原料中的半纤维素中不含聚葡萄糖甘露糖，所以只用葡萄糖甘露糖，所以只用5KOH抽提抽提即可。即可。麦草半纤维素的抽提麦草半纤维素的抽提二、半纤维素化学结构的研究方法二、半纤维素化学结构的研究方法 研研究究半半纤纤维维素素的的化化学学结结构构，主主要要是是研研究究半半纤纤维维素素中中聚聚糖糖的的主主链链和和枝枝链链的的组组成成，主主链链糖糖基基间间以以及及主主链链糖糖基基与与枝枝链链糖糖基基的的联联接接方方式式和和联接位置联接位置。（一）（一）部分水解法部分水解法（二

13、）（二）高碘酸盐氧化法高碘酸盐氧化法 此法可以测定聚糖还原性末端基的数目此法可以测定聚糖还原性末端基的数目和支链情况。和支链情况。（一）部分水解法（一）部分水解法聚糖聚糖糖混合物糖混合物部分水解部分水解离子交换树脂中性物聚木糖聚木糖酸性物糖醛酸己糖酸单O甲基糖醛酸混合物（二）高碘酸盐氧化法（二）高碘酸盐氧化法可以测定聚糖还原性末端基的数目和枝链情况。可以测定聚糖还原性末端基的数目和枝链情况。高碘酸盐与聚木糖的反应（课本高碘酸盐与聚木糖的反应（课本P223）（三）（三）Smith降解法降解法是是目目前前在在半半纤纤维维素素化化学学结结构构的的研研究究中中用用得得较较多多的的一一种种方方法法，它它

14、是是在在高高碘碘酸酸盐盐氧氧化化法法的的基基础上发展起来的。础上发展起来的。由于聚糖的结构不同，水解产物也不同，由于聚糖的结构不同，水解产物也不同，测定水解产物的种类和数量，就可以知道聚糖测定水解产物的种类和数量，就可以知道聚糖的结构情况。的结构情况。（四）甲基化醇解法（四）甲基化醇解法 三、半纤维素聚糖的类型及化学结构三、半纤维素聚糖的类型及化学结构（一）针叶木半纤维素聚糖的类型及化学结构式（一）针叶木半纤维素聚糖的类型及化学结构式 1.聚半乳糖葡萄糖甘露糖类聚半乳糖葡萄糖甘露糖类 结构特点：结构特点：a、主链：、主链：D葡萄糖与葡萄糖与D甘露糖通过（甘露糖通过（14）苷苷键联接；键联接；b

15、、枝链：半乳糖与主链糖基在枝链：半乳糖与主链糖基在C6 6上形成（上形成（16）联接。）联接。c、O乙酰基一般与主链的甘露糖基及葡萄糖基在乙酰基一般与主链的甘露糖基及葡萄糖基在C2 2或或C3 3位上形成醋酸酯。位上形成醋酸酯。聚半乳糖葡萄糖甘露糖的化学结构式聚半乳糖葡萄糖甘露糖的化学结构式4M1-4G1-4G1-4G1-4G1-4M1-4M1-4M1-4G1-4G1-4M1-4M1-1-613613G aAcetylG aAcetyl2.聚木糖类聚木糖类针针叶叶木木中中的的聚聚木木糖糖类类主主要要是是聚聚阿阿拉拉伯伯糖糖4O甲基葡萄糖醛酸木糖。甲基葡萄糖醛酸木糖。结构特点：结构特点：a a、

16、主链：、主链：D吡喃式木糖基，吡喃式木糖基，通过（通过（14）联接起来的。联接起来的。b b、枝链：、枝链：4O甲基葡萄糖醛酸联接到甲基葡萄糖醛酸联接到C C2 2上，上，L呋喃式阿拉伯糖基联接到呋喃式阿拉伯糖基联接到C C3 3上。上。3.聚阿拉伯糖半乳糖聚阿拉伯糖半乳糖a、是高分枝度水溶性聚糖；、是高分枝度水溶性聚糖；b、常常与与水水溶溶性性的的聚聚半半乳乳糖糖葡葡萄萄糖糖甘甘露露糖糖一一起起存在；存在；c c、主链是（、主链是（13）联接的联接的D吡喃式半乳吡喃式半乳糖基；糖基；d d、支链是、支链是L呋喃式阿拉伯糖基联接于主链呋喃式阿拉伯糖基联接于主链半乳糖基的半乳糖基的C C6 6上

17、。上。(还有其他枝链还有其他枝链)特点：特点：（二）阔叶木半纤维素的类型及化学结构（二）阔叶木半纤维素的类型及化学结构 1.聚木糖类聚木糖类阔阔叶叶木木中中的的聚聚木木糖糖主主要要是是聚聚O乙乙酰酰基基4O甲甲基基葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸木木糖糖，一一般般占占木木材材的的2025，也也有有高达高达35的。的。主主链链：D吡吡喃喃式式木木糖糖基基通通过过（14）苷苷键键联联接接而而成。成。支支链链：乙乙酰酰基基与与主主链链C C3 3成成醋醋酸酸酯酯联联接接，4O甲甲基基D吡吡喃喃式式葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸基基联联接接到到主主链链木木糖糖基基C C2 2位上。位上。2.聚葡萄糖甘露糖聚葡萄糖甘露糖在一

18、般阔叶木中的含量为在一般阔叶木中的含量为35。主主链链：D吡吡喃喃式式葡葡萄萄糖糖基基与与D甘甘露露糖糖基基，通过（通过（1-4）苷键连接苷键连接。3.聚鼠李糖半乳糖醛酸木糖聚鼠李糖半乳糖醛酸木糖桦木半纤维素中含有此类聚糖桦木半纤维素中含有此类聚糖鼠李糖基联接在两个相邻木糖基与半乳糖醛鼠李糖基联接在两个相邻木糖基与半乳糖醛酸基之间。酸基之间。（三）禾本科植物的主要半纤维素的类型及化（三）禾本科植物的主要半纤维素的类型及化学结构学结构 主要是主要是聚木糖聚木糖，但种类不同，所含的聚木糖，但种类不同，所含的聚木糖分子特性不同。分子特性不同。西班牙草：由木糖基构成的线状均一的聚木西班牙草：由木糖基构

19、成的线状均一的聚木糖。糖。热带草：高分枝度的聚木糖。热带草：高分枝度的聚木糖。禾草类：聚阿拉伯糖禾草类：聚阿拉伯糖4O甲基葡萄糖醛甲基葡萄糖醛酸木糖。酸木糖。一、酸性水解一、酸性水解二、碱性降解二、碱性降解三、酶降解三、酶降解四、半纤维素在化学制浆中的变化四、半纤维素在化学制浆中的变化 第三节第三节 半纤维素的化学性质半纤维素的化学性质主要内容主要内容与纤维素的与纤维素的化学性质作化学性质作比较比较一、酸性水解一、酸性水解半纤维素的苷键在酸性介质中会裂开，使半纤维素发半纤维素的苷键在酸性介质中会裂开，使半纤维素发生降解。生降解。酸水解速度酸水解速度:1、-D构型构型-D-D构型构型2 2、呋喃

20、式醛糖配糖化物、呋喃式醛糖配糖化物 相应吡喃式醛糖配糖化物相应吡喃式醛糖配糖化物3 3、甲基吡喃式阿拉伯糖、甲基吡喃式阿拉伯糖 半乳糖半乳糖 木糖木糖 甘露糖甘露糖 葡萄糖葡萄糖4 4、因、因羧基羧基对苷键连接的稳定影响，糖醛酸配糖化合物对苷键连接的稳定影响，糖醛酸配糖化合物最稳定最稳定甲基吡喃式己糖配糖化物与甲基吡喃式戊糖配甲基吡喃式己糖配糖化物与甲基吡喃式戊糖配糖化物的酸性水解糖化物的酸性水解醛糖配糖化物醛糖配糖化物相对速率相对速率醛糖配糖化物醛糖配糖化物相对速率相对速率甲基甲基-D葡萄糖葡萄糖配配糖化物糖化物1.0甲基甲基-D半乳糖半乳糖配配糖化物糖化物9.3甲基甲基-D葡萄糖葡萄糖配配

21、糖化物糖化物1.9甲基甲基-D木糖木糖配配糖化物糖化物4.5甲基甲基-D甘露糖甘露糖配配糖化物糖化物2.4甲基甲基-D木糖木糖配糖配糖化物化物9.0甲基甲基-D甘露糖甘露糖配配糖化物糖化物5.7甲基甲基-L阿拉伯糖阿拉伯糖配糖化物配糖化物13.1甲基甲基-D半乳糖半乳糖配配糖化物糖化物5.2甲基甲基-L阿拉伯糖阿拉伯糖配糖化物配糖化物9.0吡喃式醛糖配糖化物与呋喃式醛糖配糖化物的水解吡喃式醛糖配糖化物与呋喃式醛糖配糖化物的水解醛糖配糖化物醛糖配糖化物K104/min-1醛糖配糖化物醛糖配糖化物K104/min-1甲基甲基-D吡吡喃式喃式葡萄糖配葡萄糖配糖化物糖化物2.5甲基甲基-D吡吡喃式喃式

22、半乳糖配半乳糖配糖化物糖化物2.3甲基甲基-D吡喃式吡喃式葡萄糖葡萄糖配糖化物配糖化物3.0乙基乙基-D呋呋喃式喃式葡萄糖配葡萄糖配糖化物糖化物530甲基甲基-D吡喃式吡喃式甘露糖甘露糖配糖化物配糖化物1.0甲基甲基-D呋呋喃式喃式甘露糖配甘露糖配糖化物糖化物150酸法制浆中半纤维素的变化酸法制浆中半纤维素的变化 在酸性亚硫酸盐法制浆中，半纤维素会部在酸性亚硫酸盐法制浆中，半纤维素会部分水解为分水解为单糖单糖和和低聚糖低聚糖，溶于蒸煮液中。，溶于蒸煮液中。呋呋喃式阿拉伯糖喃式阿拉伯糖最早被溶出，最早被溶出，甲基葡萄糖醛酸甲基葡萄糖醛酸最难溶，直到大量木糖被溶出最难溶，直到大量木糖被溶出,甲基葡

23、萄糖醛甲基葡萄糖醛酸也不会出现在蒸煮液中。酸也不会出现在蒸煮液中。二、碱性降解二、碱性降解碱性降解碱性降解碱性水解：条件强烈碱性水解：条件强烈剥皮反应：条件温和剥皮反应：条件温和在碱性条件下，半纤维素上的在碱性条件下，半纤维素上的乙酰基乙酰基易于脱落。易于脱落。（一）碱性水解（一）碱性水解碱性条件下，温度碱性条件下，温度170时，发生半纤时，发生半纤维素的维素的苷键苷键断裂，即碱性水解。断裂，即碱性水解。糖糖苷键型式苷键型式C1位位OCH3与与C2位位OH之间的关系之间的关系呋喃式配糖化呋喃式配糖化物物K103吡喃式配糖吡喃式配糖化物化物K103D葡萄糖葡萄糖顺顺1.0D葡萄糖葡萄糖反反100

24、2.5D半乳糖半乳糖顺顺7.81.0D半乳糖半乳糖反反285.7D甘露糖甘露糖反反302.8D甘露糖甘露糖顺顺1.1D木糖木糖顺顺8.11.2D木糖木糖反反1005.8L阿拉伯糖阿拉伯糖反反3210.0L阿拉伯糖阿拉伯糖顺顺1.0若干甲基配糖化物的碱性水解速率若干甲基配糖化物的碱性水解速率碱性水解速率碱性水解速率1、C1 1位甲氧基与位甲氧基与C2 2羟基成反位者羟基成反位者甲氧基与甲氧基与 C2 2羟基成顺位者羟基成顺位者2、呋喃式配糖化物水解速率、呋喃式配糖化物水解速率吡喃式配糖化物吡喃式配糖化物3、呋喃式配糖化物中，、呋喃式配糖化物中，C1 1与与C2 2称反构型者称反构型者 顺式同分异

25、构体顺式同分异构体4 4、甲基、甲基-与与-吡喃式葡萄糖醛酸配糖化物吡喃式葡萄糖醛酸配糖化物 呋喃式配糖化物呋喃式配糖化物剥皮反应剥皮反应在较温和的碱性条件下，半纤维素会发生剥在较温和的碱性条件下，半纤维素会发生剥皮反应，从糖的还原性末端基开始逐个进行。皮反应，从糖的还原性末端基开始逐个进行。半纤维素的碱性剥皮反应进行到一定程度也半纤维素的碱性剥皮反应进行到一定程度也会终止，其终止反应与纤维素一样，也是还会终止，其终止反应与纤维素一样，也是还原性末端基转化成原性末端基转化成偏变糖酸基偏变糖酸基。半纤维素的剥皮反应比纤维素的更复杂！半纤维素的剥皮反应比纤维素的更复杂！三、半纤维素的酶降解三、半纤

26、维素的酶降解酶的两种作用形式：酶的两种作用形式：内切酶：内切酶：随机断裂聚糖分子的糖苷键，降低随机断裂聚糖分子的糖苷键，降低聚合度；聚合度；外切酶：外切酶：只能断裂聚糖分子中非还原性末端只能断裂聚糖分子中非还原性末端基的苷键，游离出单糖或寡糖基的苷键，游离出单糖或寡糖.支链糖基的存在会抑制聚木糖酶的水解作用。支链糖基的存在会抑制聚木糖酶的水解作用。四、半纤维素在化学制浆中的变化四、半纤维素在化学制浆中的变化化学制浆方法分为化学制浆方法分为酸法酸法和和碱法碱法。这两种制浆方法反应的条件不同，半纤维素这两种制浆方法反应的条件不同，半纤维素在蒸煮过程中的变化不同，纸浆中存有的半在蒸煮过程中的变化不同

27、，纸浆中存有的半纤维素成分不同，纸浆的物理、化学性质不纤维素成分不同，纸浆的物理、化学性质不同。同。化学制浆法有几种？化学制浆法有几种？聚木糖类半纤维素在化学制浆中的变化聚木糖类半纤维素在化学制浆中的变化聚聚4O甲基葡萄糖醛酸木糖（甲基葡萄糖醛酸木糖（DP已下降）已下降）针叶木与禾本科植物针叶木与禾本科植物聚阿拉伯糖聚阿拉伯糖4O甲甲基葡萄糖醛酸木糖基葡萄糖醛酸木糖阔叶木阔叶木聚聚4O甲基葡萄糖甲基葡萄糖醛酸木糖醛酸木糖聚阿拉伯糖木糖（聚阿拉伯糖木糖（DP已下降）已下降）聚木糖（聚木糖（DP已下降）已下降）酸性亚硫酸盐法酸性亚硫酸盐法常规硫酸盐法常规硫酸盐法预水解硫酸盐法预水解硫酸盐法常规硫酸

28、盐法常规硫酸盐法（三）聚半乳糖葡萄糖甘露糖、聚葡萄糖甘露糖（三）聚半乳糖葡萄糖甘露糖、聚葡萄糖甘露糖类在化学制浆中的变化类在化学制浆中的变化 1.聚葡萄糖甘露糖聚葡萄糖甘露糖对酸和碱都具有相对稳定性对酸和碱都具有相对稳定性。2.聚聚葡萄糖甘露糖比聚木糖类的半纤维素更抗酸水解。葡萄糖甘露糖比聚木糖类的半纤维素更抗酸水解。3.聚葡萄糖甘露糖较聚木糖类半纤维素更易于碱降解。聚葡萄糖甘露糖较聚木糖类半纤维素更易于碱降解。4.聚聚半半乳乳糖糖葡葡萄萄糖糖甘甘露露糖糖中中的的半半乳乳糖糖基基支支链链对对酸酸水水解解十十分分不稳定不稳定。5.聚半乳糖葡萄糖甘露糖对碱的相对稳定性比较高。聚半乳糖葡萄糖甘露糖对

29、碱的相对稳定性比较高。（四）完全脱木素针叶木纸浆的聚糖组（四）完全脱木素针叶木纸浆的聚糖组分与化学制浆蒸煮液分与化学制浆蒸煮液pH的关系的关系 在在酸酸性性亚亚硫硫酸酸盐盐和和预预水水解解硫硫酸酸盐盐纸纸浆浆中中，没没有有半半乳乳糖糖、阿阿拉拉伯伯糖糖、鼠鼠李李糖糖和和半半乳乳糖糖醛醛酸酸，这这些些糖糖基基与与主主链链糖糖基之间的苷键容易发生酸性水解基之间的苷键容易发生酸性水解而裂开。而裂开。糖醛酸羧基的存在使糖醛酸基与半纤维素主链糖基间糖醛酸羧基的存在使糖醛酸基与半纤维素主链糖基间的苷键对碱不稳定的苷键对碱不稳定，糖醛酸基的除去，降低了聚木糖，糖醛酸基的除去，降低了聚木糖和聚阿拉伯木糖在碱中

30、的溶解度，更多的存留于纸浆和聚阿拉伯木糖在碱中的溶解度，更多的存留于纸浆中。中。第四节第四节 半纤维素的物理性质半纤维素的物理性质1、分离出来的半纤维素溶解度高于天然状态、分离出来的半纤维素溶解度高于天然状态 半纤维素；半纤维素；2、半纤维素枝链越多越易溶于水；、半纤维素枝链越多越易溶于水；3、阔叶木和针叶木中的聚葡萄糖甘露糖即使、阔叶木和针叶木中的聚葡萄糖甘露糖即使 在强碱中也难溶。在强碱中也难溶。一、溶解度一、溶解度二、分子质量二、分子质量半纤维素的聚合度：半纤维素的聚合度：150200（数均）（数均）半纤维素是多分散性的。半纤维素是多分散性的。三、半纤维素对纸浆及纸张性质的影响三、半纤维

31、素对纸浆及纸张性质的影响（一）（一）半纤维素对半纤维素对溶解浆溶解浆的影响的影响溶解浆是生产粘胶纤维、玻璃纸或者其他纤维溶解浆是生产粘胶纤维、玻璃纸或者其他纤维素衍生物的原料。素衍生物的原料。半纤维素的存在对溶解浆的半纤维素的存在对溶解浆的使用会产生不利影响使用会产生不利影响。浆粕中半纤维素的含量。浆粕中半纤维素的含量增加，增加，会使粘胶过滤困难并降低粘胶的透明度会使粘胶过滤困难并降低粘胶的透明度。所以在制备溶解浆时，半纤维素的含量有一定所以在制备溶解浆时，半纤维素的含量有一定限制。限制。重点重点(二）半纤维素对纸浆二）半纤维素对纸浆打浆行为打浆行为的影响的影响纸浆中存留的半纤维素有利于纸浆的

32、打浆，纸浆中存留的半纤维素有利于纸浆的打浆，因为半纤维比纤维素更容易水化润胀，而纤因为半纤维比纤维素更容易水化润胀，而纤维素的润胀对纤维细纤维化是十分有利的。维素的润胀对纤维细纤维化是十分有利的。纸浆中存留的半纤维素聚糖种类与结构对打纸浆中存留的半纤维素聚糖种类与结构对打浆的影响大于半纤维素含量的影响。碱溶性浆的影响大于半纤维素含量的影响。碱溶性半纤维素含量较多，则润胀程度大，有利于半纤维素含量较多，则润胀程度大，有利于打浆。打浆。打浆抗拒打浆抗拒打浆抗拒打浆抗拒：纸浆从：纸浆从11O OSR打到打到65O OSR所需所需的时间。单位：的时间。单位：min打浆抗拒越大，纸浆打浆抗拒越大，纸浆越

33、难打浆。越难打浆。（三）半纤维素含量对（三）半纤维素含量对纸张性质纸张性质的影响的影响1、制浆时，适当的保留半纤维素有利于制浆时，适当的保留半纤维素有利于纤维结合，对提高纸张的强度有利；半纤纤维结合，对提高纸张的强度有利；半纤维素含量低，纸张的不透明度和撕裂度上维素含量低，纸张的不透明度和撕裂度上升。升。2 2、半纤维素含量增加，纤维间结合力增、半纤维素含量增加，纤维间结合力增加，但是由于半纤维素本身的强度不如纤加，但是由于半纤维素本身的强度不如纤维素高，因此，在某种程度上会影响成纸维素高，因此，在某种程度上会影响成纸的强度。的强度。思考题思考题禾本科植物纤维浆料中半纤维素含量高，禾本科植物纤

34、维浆料中半纤维素含量高，为什么不是理想的造纸用纸浆？为什么不是理想的造纸用纸浆？分离半纤维素的实例分离半纤维素的实例 1.针叶木中半纤维素的分离针叶木中半纤维素的分离（1）浓碱溶解硼酸络合分级抽提分离法浓碱溶解硼酸络合分级抽提分离法 （2）氢氧化钡选择性分级提纯分离法氢氧化钡选择性分级提纯分离法 针叶木综纤维素针叶木综纤维素 2424KOHKOH抽出液抽出液 不溶残渣不溶残渣 乙醇乙醇 17.517.5NaOH+4%HNaOH+4%H3 3BOBO3 3粗聚木糖粗聚木糖聚半乳糖葡萄糖甘露糖聚半乳糖葡萄糖甘露糖 溶液溶液 不溶残渣不溶残渣 亚氯酸钠亚氯酸钠 乙醇乙醇 纤维素纤维素 聚葡萄糖甘露糖

35、聚葡萄糖甘露糖聚木糖、聚半乳糖葡萄糖甘露糖聚木糖、聚半乳糖葡萄糖甘露糖 17.517.5NaOH+4%HNaOH+4%H3 3BOBO3 3 2424KOHKOH 5 5BaOHBaOH BaOH BaOH 聚葡萄糖甘露糖聚葡萄糖甘露糖BaBa活化活化络合物络合物 5050HAcHAc溶液溶液 沉淀沉淀 乙醇沉淀乙醇沉淀聚木糖聚木糖 聚半乳糖葡萄糖甘露糖聚半乳糖葡萄糖甘露糖 聚葡萄糖甘露糖聚葡萄糖甘露糖浓碱溶解硼酸络合分级抽提分离法2.阔叶木中半纤维素的分离阔叶木中半纤维素的分离阔叶木中的半纤维素主要是聚木糖类，阔叶木中的半纤维素主要是聚木糖类，还含有少量的聚葡萄糖甘露糖，一般只还含有少量的聚葡萄糖甘露糖，一般只需抽提木糖，可用需抽提木糖，可用单纯碱抽提法。单纯碱抽提法。3.禾本科植物原料中半纤维素的分禾本科植物原料中半纤维素的分离离禾本科植物原料中的半纤维素中不含聚禾本科植物原料中的半纤维素中不含聚葡萄糖甘露糖，所以只用葡萄糖甘露糖，所以只用5KOH抽提抽提即可。即可。