半纖維素
單糖構成的異質多聚體
半纖維素(hemicellulose):是由幾種不同類型的單糖構成的異質多聚體,這些糖是五碳糖和六碳糖,包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纖維素木聚糖在木質組織中佔總量的50%,它結合在纖維素微纖維的表面,並且相互連接,這些纖維構成了堅硬的細胞相互連接的網路。
半纖維素
半纖維素
半纖維素具有親水性能,這將造成細胞壁的潤脹,可賦予纖維彈性。在紙頁成型過程中有利於纖維構造和纖維間的結合力。因此,半纖維素的加入影響了表面纖維的吸附,對紙張強度有影響。紙漿中保留或加入半纖維素有利於打漿,這是因為半纖維素比纖維素更容易水化潤脹,半纖維素吸附到纖維素上,增加了纖維的潤脹和彈性,使纖維精磨而不是被切斷,因此能夠降低打漿能耗,得到理想的紙漿強度。
木糖醇 是一種五碳糖醇,其甜度與蔗糖相當川,無致齲性,在體內代謝不需胰島素參與,也不會造成血糖的急劇變化,不僅在防齲齒食品,糖尿病人食品當中其有市要的應用價值,而日是外傷病人及術后病人的良好營養劑Iz。木糖醇還具備甘油和其它多元醉的優異特性,在醫藥工業及化工行業中也具有廣泛的應用前景而倍受人們關注。
半纖維素(hemicellulose):指在植物細胞壁中與纖維素共生、可溶於鹼溶液,遇酸后遠較纖維素易於水解的那部分植物多糖。一種植物往往含有幾種由兩或三種糖基構成的半纖維素,其化學結構各不相同。樹莖、樹枝、樹根和樹皮的半纖維素含量和組成也不同。因此,半纖維素是一類物質的名稱。
構成半纖維素的糖基主要有D-木糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、4-氧甲基-D-葡萄糖醛酸及少量L-鼠李糖、L-岩藻糖等。半纖維素主要分為三類,即聚木糖類、聚葡萄甘露糖類和聚半乳糖葡萄甘露糖類。
聚木糖類 是以1,4-β-D-吡喃型木糖構成主鏈,以4-氧甲基-吡喃型葡萄糖醛酸為支鏈的多糖,其結構如下:
半纖維素
聚葡萄甘露糖類 是由 D-吡喃型葡萄糖基和吡喃型甘露糖基以1,4-β型連接成主鏈。另一類聚半乳糖葡萄甘露糖類則還有 D-吡喃型半乳糖基用支鏈的形式以1,6-α型連接到此主鏈上的若干D-吡喃型甘露糖基和D-吡喃型葡萄糖基上,它們的結構如下:
式中Gβ為β-D-吡喃型葡萄糖基;Mβ為β-D-吡喃型甘露糖基;闊葉材的A和B都是羥基;針葉材的A為α-D-吡喃型半乳糖基,B為氧乙醯基。
針葉材的半纖維素以聚半乳糖葡萄甘露糖類為主。主鏈上的葡萄糖基與甘露糖基的分子比也因木材種類不同而在1:1到1:2之間變動。大多數木材半纖維素的平均聚合度只有200。
複合體 半纖維素與纖維素間無化學鍵合,相互間有氫鍵和范德瓦耳斯力存在。
半纖維素與木素之間可能以苯甲基醚的形式連接起來,形成木素-碳水化合物的複合體,例如:
半纖維素
半纖維素
任何植物原料的化學製漿工業處理中,在脫木素的同時半纖維素也會發生酸性水解或鹼性水解、剝皮反應和氧化反應等,雖然蒸煮溶出的半纖維素又可再沉積吸附於紙漿上,但仍將損失一定數量,而殘留的半纖維素對紙漿的性質影響很大,它可增進紙漿的抗拉強度、彈性模數和透明度等,但對撕裂強度無影響。在制纖維素衍生物用漿時則須盡量除去半纖維素。
半纖維素
半纖維素糖類發酵酒精是利用生物技術,由可再生的植物纖維原料製取酒精,一直是國際關注的研究熱點. 本項目以玉米棒芯為原料,經稀酸水解將半纖維轉化為戊糖,進一步發酵為酒精。其總體水平為中國首創,國際先進。此項技術的中試成功將對中國酒精工業的發展起到積極的推動作用,對於解決人類將面臨的能源危機、糧食緊缺及環境污染等問題均具有重大的意義。
半纖維素
本研究的目的是探討各種木漿中的半纖維素含量的差異,以及這些差異對木漿和捲煙紙熱性質的影響。為了測定木漿中的半纖維素含量,將半纖維素用18%的NaOH溶液提取,然後調pH至7.0使之沉澱。分離后,通過在100~200℃範圍內進行熱提取試驗並在300~700℃的範圍內進行裂解實驗,對從各種木漿得到的半纖維素的熱性質進行了分析研究。
這些試驗結果表明:不同的木漿之間有顯著差異。就半纖維素來講,木漿可以分為三類:長纖維素木漿、短纖維素木漿和一年生植物木漿。木漿中半纖維素的含量和成分都有差別,這些差別決定了木漿的熱性質以及捲煙紙的熱性質。
從植物纖維中提取半纖維素的方法,其步驟是:將植物纖維、鹼、水混合後放入帶有攪拌裝置和加熱系統的反應釜中,將反應釜溫度升至35℃~85℃,同時在300rpm~2000rpm的轉速條件下,攪拌10s~10min,以常規方法過濾或離心,得到的濾液或上清液即為半纖維素的提取液;向半纖維素的提取液中加入其2~3倍體積量的80%~95%的乙醇,使可溶性半纖維素沉澱,常規過濾,收集產物並乾燥,得半纖維素。本發明的方法反應物的濃度比水提取法要求的反應物濃度高,提取中不要求使用大量的水,明顯降低了提取成本。
[1]中國百科網 http://www.chinabaike.com/article/baike/1001/2008/200805111465599.html
[2]半纖維素論文 http://www.tobacco.org.cn/news/dspNews.jsp?id=48493