【汇旺担保】 半纤维素

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[拼音]:banxianweisu

[英文]:hemicellulose

指在植物细胞壁中与纤维素共生、可溶于碱溶液,遇酸后远较纤维素易于水解的那部分植物多糖。一种植物往往含有几种由两或三种糖基构成的半纤维素,其化学结构各不相同。树茎、树枝、树根和树皮的半纤维素含量和组成也不同。因此,半纤维素是一类物质的名称。

组成

构成半纤维素的糖基主要有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-巖藻糖等。半纤维素主要分为三类,即聚木糖类、聚葡萄甘露糖类和聚半乳糖葡萄甘露糖类。

聚木糖类

是以1,4-β-D-吡喃型木糖构成主链,以4-氧甲基-吡喃型葡萄糖醛酸为支链的多糖,其结构如下:

式中Xβ为β-D-吡喃型木糖基;(H3CO)4GA为4-氧甲基-吡喃型葡萄糖醛酸基;阔叶材的A和B都是氧乙醯基;针叶材的A为α-L-呋喃型阿拉伯糖,B为羟基。

阔叶材与禾本科草类的半纤维素主要是这类多糖,在禾本科半纤维素的多糖中,往往还含有L-呋喃型阿拉伯糖基作为支链连线在聚木糖主链上。支链多少因植物不同而异。

聚葡萄甘露糖类

是由 D-吡喃型葡萄糖基和吡喃型甘露糖基以1,4-β型连线成主链。另一类聚半乳糖葡萄甘露糖类则还有 D-吡喃型半乳糖基用支链的形式以1,6-α型连线到此主链上的若干D-吡喃型甘露糖基和D-吡喃型葡萄糖基上,它们的结构如下:

式中Gβ为β-D-吡喃型葡萄糖基;Mβ为β-D-吡喃型甘露糖基;阔叶材的A和B都是羟基;针叶材的A为α-D-吡喃型半乳糖基,B为氧乙醯基。

针叶材的半纤维素以聚半乳糖葡萄甘露糖类为主。主链上的葡萄糖基与甘露糖基的分子比也因木材种类不同而在1:1到1:2之间变动。大多数木材半纤维素的平均聚合度只有200。

复合体

半纤维素与纤维素间无化学键合,相互间有氢键和范德瓦耳斯力存在。

半纤维素与木素之间可能以苯甲基醚的形式连线起来,形成木素-碳水化合物的复合体,例如:

来源

半纤维素广泛存在于植物中,针叶材含15%~20%,阔叶材和禾本科草类含15%~35%,但其分布因植物种属、成熟程度、早晚材、细胞型别及其形态学部位的不同而有很大差异。例如针叶材的主要半纤维素是聚半乳糖葡萄甘露糖类,而阔叶材和禾本科草类的却是聚木糖类;针、阔叶材的射线细胞比管胞细胞和纤维细胞含较多的聚木糖类;在针叶材细胞次生壁的中层,聚木糖类含量最低,在次生壁外和内层却较高,而聚半乳糖葡萄甘露糖类的分布则恰恰相反。

任何植物原料的化学制浆工业处理中,在脱木素的同时半纤维素也会发生酸性水解或碱性水解、剥皮反应和氧化反应等,虽然蒸煮溶出的半纤维素又可再沉积吸附于纸浆上,但仍将损失一定数量,而残留的半纤维素对纸浆的性质影响很大,它可增进纸浆的抗拉强度、弹性模数和透明度等,但对撕裂强度无影响。在制纤维素衍生物用浆时则须尽量除去半纤维素。

应用

半纤维素的工业利用正在开发,制浆废液可制酵母,酵母又可抽提出10%的核糖核酸,再衍生为肌苷单磷酸酯和鸟苷单磷酸酯,可用作调味剂、抗癌剂或抗病毒剂等。林产化学品法是先用有机酸使纤维原料预水解,水解残渣仍可制浆,质量可与未预水解的浆相媲美,而从水解液可分离出戊糖和己糖组分,所得木糖经处理后制成木糖醇,可作增甜剂、增塑剂、表面活性剂;木糖酸可作胶粘剂;聚木糖硫酸酯可作抗凝血剂。

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