纤维素和半纤维素【植物纤维化学】
植物纤维化学
植物纤维化学植物纤维化学是研究植物中纤维素及其化学加工和应用的一门学科。
植物纤维作为一种自然的、可再生的生物大分子材料，在生产和生活中具有广泛的应用。
例如，纸张、纺织品、建筑材料等众多行业都离不开植物纤维这一重要资源。
植物纤维化学旨在深入了解植物纤维的化学组成、结构与性质，制定优化的加工工艺，拓展其新的使用领域。
一、植物纤维的化学组成植物纤维的主要化学成分是纤维素和半纤维素。
纤维素是一种多糖，由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成。
半纤维素也是一种多糖，包括木聚糖、半乳糖、甘露聚糖等。
此外，植物纤维还有少量的酚类物质和蛋白质。
纤维素和半纤维素的含量和比例因植物种类和部位不同而变化。
在棉花中，纤维素含量占80%以上，半纤维素含量较低；而在木质植物中，两者含量相近。
二、植物纤维的结构植物纤维的结构可分为两种类型：原生纤维和次生纤维。
原生纤维是由原生细胞壁构成的，例如棉纤维和亚麻纤维。
原生纤维的直径较细，一般小于20微米；因其生长仅发生一次，其结构较简单，只包括纤维素、半纤维素和细胞壁质量。
次生纤维是由次生细胞壁构成的，例如木质素。
次生纤维的直径较粗，一般为20-50微米；其结构复杂，包括三部分：原生细胞壁、次生细胞壁的中层和次生细胞壁的内层。
三、植物纤维化学加工植物纤维在工业上常通过化学方法进行加工。
主要包括以下几个步骤：去除杂质、碱处理、漂白、纤维素膨胀、染色和强化。
去除杂质：将植物纤维进行筛分、清洗、熬软等步骤，去除与纤维相连的非纤维物质，如叶片、树枝等。
碱处理：将去除杂质后的植物纤维浸泡在碱液中，使纤维得到脱脂、脱胶、脱色等处理。
常用的碱液包括氢氧化钠、碳酸钠及亚硫酸等。
漂白：碱处理后的植物纤维中仍含有少量的杂质和色素。
漂白是将这些杂质和色素分离出来，使纤维得到漂白和增白的效果。
漂白剂主要有氯和过氧化氢等。
纤维素膨胀：纤维素膨胀是将处理后的植物纤维浸泡在化学溶液中，使其膨胀，并形成纤维素膜。
纤维素和半纤维素(1) (1)
（2）分级方法
a、溶解分级法：纤维素物料加入纤维素溶剂，则 低分子量的组分首先溶解，而高分子量的组分溶解 较迟。通过调节溶剂的浓度、用量、溶解温度，导 致纤维素依次溶解。从而把纤维素按分子量不同分 成若干级份。所用溶剂为铜氨溶液、铜乙二胺溶液、 磷酸、氢氧化钠等。 b、沉淀分级方法 :纤维素或其酯的溶液+沉淀剂 （正丙醇或丙醇），可降低原来溶剂的溶解能力， 分子量大的先沉淀出来，再加大沉淀剂用量，分子 量小的也沉淀出来。这样，纤维素按分子量大小依 次沉淀出来。 c、凝胶色谱法：根据不同分子量的纤维素，在凝胶 色谱柱中流动的快慢而分离。
（4）水解反应：聚糖在一定条件下水解成单糖 （5）成脎反应：糖与苯肼作用下,生成脎
§5-2 纤维素的存在、分离和测定方法 1、存在
纤维素大家并不陌生，如棉花、纸张等，离开 了纤维素，人们无法生活，纤维素是自然界中 储备量最大，分布最广的天然有机物。纤维素 是高等植物成熟细胞壁的主要组成物质。
木材：40%~50% 禾本科植物：40%~45% Байду номын сангаас麻皮：80%~90% 棉花：95%~99% 树皮 ： 20-30%
纤维素的分子式(C6H10O5)n ，n为聚合度，代表纤维素分子中 葡萄糖基的数目。
按分子个数统计平均的分子量称为数均分子量（Mn）定义 为
=分子的总重量/ 分子的总个数 = ni Mi / ni 按重量统计的平均分子量称为重均分子量Mw
定义为
= wi Mi / wi 用渗透压法和化学法可测定纤维素的数均分子量Mn和数均 聚合度Pn，他们之间的关系为Mn=162Pn 用粘度法、扩散法及超离心法可测得纤维素的重均分子量 Mw和重均聚合度Pw, Mw=162Pw
§5-3 纤维素大分子化学结构、聚合度和 分子量的测定方法、多分散性和分级
第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构
植物界
孢子植物 （隐花植物）
种子植物 （显花植物）
裸藻门
绿藻门
轮藻门
金藻门
甲藻门
藻类植物
褐藻门
红藻门
蓝藻门
细菌门
粘菌门
菌类植物
真菌门
地衣门……………….
苔鲜植物门
蕨类植物门
裸子植物门
高等植物
被子植物门
低等植物
苏铁纲 (Gycadinae) 银杏纲 (Ginkgoinae) 裸子植物门 松柏纲 (Coniferae) (Gymnospermae) 红豆杉纲 (Taxinae) 买麻藤纲 (Gnetinae)
二、本课程与其它学科的关系
• 生物结构方面： 植物纤维化学与植物解剖学、植物分类学等有密
切相关。 • 化学性质方面：
植物纤维原料中的纤维素、半纤维素和木素都属 于高分子化合物。
三、本课程与造纸工业的关系
• 植物纤维原料 化学浆 漂白化学浆 打浆 抄纸 纸张；
• 漂白化学浆 精制浆 人造丝、人造毛、电影 胶片、喷漆、食品添加剂等；
松柏纲
松、杉、柏及南洋杉科
双子叶植物纲 被子植物门
单子叶植物纲
双子叶植物纲 单子叶植物纲
阔叶材 禾本科
二、植物的命名
国际通用的学 名，基本采用了 1753 年瑞典植物学 家林奈 (Carl von Linne) 所倡用的 “双名法”作为统 一的植物命名法。
第一个词是属名，相当于“姓”，词性：名词； 第二个词是种加词，相当于“名”，词性：形容词； 学名后面加上最早给这个植物命名的作者名的缩写； 学名是用拉丁文来命名的，如采用其他文字语言时也必 须用拉丁字母拼音，即所谓的拉丁化。
2．韧皮纤维原料
植物纤维原料的化学组成
聚-4-0-甲基葡萄糖醛酸木糖 聚葡萄糖甘露糖
阔叶材：
01
聚半乳糖葡萄糖甘露糖 聚阿拉伯糖-4-0-甲基葡萄糖醛酸木糖
针叶材：
02
聚阿拉伯糖-4-0-甲基葡萄糖醛酸木糖
禾本科：
03
木素（木质素，Lignin）
木素含量：针叶材>阔叶材>禾本科>棉花。
2．的概念
1964年Timell提出：半纤维素是低分子量的聚糖类（其平均聚合度近200），它和纤维素一起正常地产生在组织中，它们可以从原来的或从脱去木素的物料中被水或碱水溶液（这是常用）抽提出来。
木糖(Xylose)、阿拉伯糖(Arabinose)、甘露糖(Mannose)、葡萄糖(Glucose)、半乳糖(Galactose)、4-0-甲基葡萄糖醛酸(4-0-Methyl-Glucuronic Acid)、半乳糖醛酸(Galacturonic Acid)、葡萄糖醛酸(Glucuronic Acid)。
3、禾本科原料抽出物
比木材的更低：蜡质、高级脂肪酸、高级醇
2、阔叶材的抽出物
含量少：脂肪酸、中性物等。
不同原料的有机溶剂抽出物
01
主要组成：松香酸、松节油、萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物等。
02
含量：较高，如：红松的乙醚抽提物为4.69%，马
03
尾松乙醚抽提物为4.43%。
04
存在位置：树脂道和射线薄壁细胞中。
第二节 植物纤维原料的化学成分
利用原料、制定生产工艺条件的基本依据 与产品的产量和质量有密切关系 影响生产过程及综合利用等方面
汇报人姓名
少量组分 细胞壁的主要组分
有机溶剂抽出物 纤维素 半纤维素
植物纤维化学复习总结
植物纤维化学总结第一章1、纤维素(Cellulose) 半纤维素（Hemicellulose）木素（Lignin）针叶材（needle leaved wood或soft wood）阔叶材（leaf wood 或hard wood）草类（straw）2、α—纤维素：用17.5%NaOH或（24%KOH）溶液在20℃下处理综纤维素或漂白化学浆45min，将其中的非纤维素碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。
英文翻译：The holo-cellulose or bleached chemical pulp is treated with 17.5% sodium hydroxide solution or 24% potassium hydroxide solution at 20 centigrade for 45 minitues; most of the hemicellulose is released and the complex composed of residual cellulose and anti-alkali hemicellulose is called α-cellulose of holocellulose or α-cellulose of chemical pulp.（重点）3、有机溶剂抽出物及其对制浆造纸的影响。
针叶材的抽出物：针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是比较高的（尤其在心材中），其主要成分为松香酸(Rosin Acids)、萜烯类化合物、脂肪酸(Fatty Acids)及不皂化物。
针叶木有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和射线薄壁细胞中，心材含量比边材含量高。
阔叶木的抽出物：主要含游离的已酯化的脂肪酸、中性物、多酚类化合物，不含或只含少量松香酸。
主要存在于木射线和木薄壁细胞中。
纤维素,半纤维素和果胶的化学式
纤维素、半纤维素和果胶是常见的植物性纤维素类化合物，它们在植物细胞壁中起着重要的结构和功能作用。
本文将围绕这三种化合物的化学式展开介绍，以期为读者提供更深入的了解。
一、纤维素纤维素是一种多糖类化合物，由数百到数千个β-葡萄糖分子通过1,4-葡萄糖苷键连接而成。
其化学式如下所示：(C6H10O5)n在天然界中，纤维素是最常见的有机化合物之一，广泛存在于植物细胞壁中。
由于其特殊的结构和化学性质，纤维素具有良好的机械强度和耐酸碱性，被广泛用于纸张、纤维素制品、食品工业等领域。
二、半纤维素半纤维素是一种多糖类化合物，通常由葡萄糖、木糖、甘露糖等单糖单体组成，通过β-1,4-和β-1,3-的糖苷键连接而成。
其化学式如下所示：(C5H8O4)n与纤维素相比，半纤维素的分子结构更为多样，同时也具有较强的水溶性。
在植物细胞壁中，半纤维素主要存在于次生壁和中间层，对植物细胞壁的可塑性和抗拉伸性起着重要作用。
三、果胶果胶是一种多糖类化合物，由甲基半乳糖和半乳糖单糖单体通过α-1,4-的糖苷键连接而成。
其化学式如下所示：(C6H10O7)n作为一种水溶性纤维素类物质，果胶具有良好的凝胶性能，常用于食品工业中作为增稠剂和胶凝剂。
果胶也具有一定的抗氧化性能，对于保护食品中的营养成分具有一定作用。
在植物细胞壁中，果胶主要存在于原生质和中间层，对植物细胞的结构和机械性能起着重要的调节作用。
纤维素、半纤维素和果胶作为植物细胞壁中的重要组分，对于植物的生长发育和生理代谢具有重要意义。
它们的化学式和分子结构决定了其在自然界和工业应用中所具有的特殊性质和功能。
希望通过本文的介绍，读者能够对这三种化合物有更深入的了解，为相关领域的研究与应用提供一定的参考价值。
纤维素、半纤维素和果胶作为植物细胞壁中的重要成分，不仅在植物生长发育中发挥着重要的结构和保护作用，同时在工业和食品领域也有着广泛的应用。
接下来我们将更深入探讨这三种化合物的特性和应用。
精品课 植物纤维化学
精品课植物纤维化学植物纤维的化学结构植物纤维是植物中含有的复杂生物聚合物，主要成分为纤维素、半纤维素和木质素。
纤维素纤维素是植物纤维中最丰富的成分，约占其重量的40-60%。
它是由β-D-葡萄糖单元组成的直链聚合物，每个葡萄糖单元以β-1,4-糖苷键连接。
纤维素分子排列成紧密有序的结晶结构，赋予纤维强度和刚度。
半纤维素半纤维素是一组异质性聚合物，约占植物纤维重量的15-35%。
它们由多种糖类单体组成，包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖。
半纤维素分子较短且无规，连接纤维素微纤维，提供结构稳定性和柔韧性。
木质素木质素是一种复杂的芳香聚合物，约占植物纤维重量的15-30%。
它赋予纤维硬度、耐腐性和防水性。
木质素分子通过醚键和酯键与纤维素和半纤维素连接。
植物纤维的性质植物纤维的性质取决于其化学结构。
纤维素的强度和刚度使纤维具有很高的抗拉强度和弹性模量。
半纤维素的柔韧性和可塑性赋予纤维柔韧性和抗皱性。
木质素的疏水性和抗腐性保护纤维免受水分和生物降解的影响。
植物纤维的应用植物纤维广泛应用于造纸、纺织、建筑和复合材料等领域。
造纸：纤维素是造纸的主要原料，为纸张提供强度和韧性。
纺织：棉花、麻和亚麻等天然植物纤维用于生产服装、家纺和工业织物。
建筑：木材和竹子等植物纤维用于建造房屋、桥梁和其他结构。
复合材料：植物纤维增强聚合物复合材料在轻量化、耐用性和可持续性方面具有应用潜力。
植物纤维的修饰植物纤维可以进行化学或物理修饰以改善其性能。
化学修饰包括氧化、乙酰化和酯化，它们可以改变纤维的亲水性、吸湿性和热稳定性。
物理修饰包括纤维化、表面粗糙化和涂层，它们可以增强纤维的强度、抗皱性和抗菌性。
植物纤维的可持续性植物纤维是一种可再生和可持续的资源，与合成纤维相比，其环境足迹较低。
植物纤维的种植和加工需要更少的能源和水，并且可以生物降解，减少环境污染。
植物纤维化学问题详解
第一章1.如何将造纸植物纤维原料进行分类？答：①木材纤维原料：针叶材、阔叶材; ②非木材纤维原料: 禾本科纤维原料、韧皮纤维原料、籽毛纤维原料、叶部纤维原料；③半木材纤维原料：这类原料主要指棉秆；④合成纤维、合成浆：人造丝、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚氯乙烯等；⑤二次纤维：旧报纸、旧杂志纸、旧瓦楞箱纸板。
2.造纸植物纤维原料中，主要化学组成是什么？写出定义或概念。
答：主要化学成分：纤维素、半纤维素和木素。
纤维素和半纤维素皆由碳水化合物组成，木素则为芳香族-碳键联结构成具有三度空间结构的芳香族高分子化合物。
答：纤维素和纤维素都是碳水化合物，均存在与绿色植物中，都不溶于水。
但纤维素是均一聚糖，只由D-葡萄糖基组成，且有支链，而半纤维素由10种糖组成，且有枝链，纤维素聚合度比半纤维素高，且具有X—射线图。
4.写出综纤维素的定义及四种制备方法，并指出哪种方法比较好？答：综纤维素是指植物纤维原料在除去抽出物和木素后保留的全部碳水化合物。
既植物纤维原料中纤维素和半纤维素的总和。
制备方法：氯化法(Cl2)、亚氯酸钠法(NaClO2→ClO2)、二氧化氯法(ClO2)、过醋酸法(CH3COOOH)。
其中亚氯酸钠法比较好。
5.如何自综纤维素制备α－纤维素？并指出其化学组成。
答：用17.5%NaOH溶液在20℃下处理综纤维素，将其中的非纤维素的碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，称为综纤维素的α－纤维素。
化学组成：综纤维素中的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物。
6.如何自漂白化学浆制备α－纤维素、β－纤维素、γ－纤维素？并指出各自的化学组成。
答：用17.5%NaOH溶液在20℃下处理漂白化学浆，将其中的非纤维素的碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，称为化学浆的α－纤维素。
将溶解部分用醋酸中和，沉淀出来的部分称为β-纤维素，不沉淀部分称γ-纤维素。
化学组成：α-纤维素包括漂白化学浆中的纤维素与抗碱性的半纤维素；β-纤维素含高度降解的纤维素与半纤维素；γ-纤维素全部为半纤维素。
纤维素 半纤维素
一、半纤维素：由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体。
半纤维素作用：半纤维素具有亲水性，使细胞壁膨胀，赋予纤维弹性。
在成纸过程中，有利于纤维结构和纤维间的结合力。
因此，半纤维素的加入会影响表面纤维的吸附和纸张的强度。
二、纤维素：由葡萄糖组成的大分子多糖。
纤维素作用：
（1）人体内没有β-糖苷酶，不能分解和利用纤维素。
但纤维素能吸收大量水分，增加粪便量，促进肠道蠕动，加速粪便排泄，缩短致癌物在肠道的停留时间，减少对肠道的不利刺激。
（2）人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中，虽然不能被消化吸收，但能促进肠道蠕动和排泄粪便。
纤维素_半纤维素_木质素等植物组成成分的测定
纤维素测定：纤维素是植物细胞壁的主要成分之一，纤维素含量的多少，关系到植物细胞机械组织发达与否。
因而影响作物的抗倒伏，抗病虫害能力的强弱。
测定粮食、蔬菜及纤维作物产品中纤维素含量是鉴定其品质好坏的重要指标。
一、原理纤维素（cellulose）为β－葡萄糖残基组成的多糖，在酸性条件下加热能分解成β－葡萄糖。
β－葡萄糖在强酸作用下，可脱水生成β－糠醛类化合物。
β－糠醛类化合物与蒽酮脱水缩合，生成黄色的糠醛衍生物。
颜色的深浅可间接定量测定纤维素含量。
二．材料、仪器设备及试剂（一）材料：烘干的米、面粉或风干的棉、麻纤维。
（二）仪器设备：1. 小试管；2. 量筒；3. 烧杯；4. 移液管；5. 容量瓶；6. 布氏漏斗；7. 分析天平；8. 水浴锅；9. 电炉；10. 分光光度计。
（三）试剂：1. 60％H2SO4溶液；2. 浓H2SO4（AR）；3. 2％蒽酮试剂：将2g蒽酮溶解于100ml乙酸乙酯中，贮放于棕色试剂瓶中；4. 纤维素标准液：准确称取100mg纯纤维素，放入100ml量瓶中，将量瓶放入冰浴中，然后加冷的60％H2SO460～70ml，在冷的条件下消化处理20～30min；然后用60％H2SO4稀释至刻度，摇匀。
吸取此液5.0ml放入另一50ml量瓶中，将量瓶放入冰浴中，加蒸馏水稀释至刻度，则每ml含100μg纤维素。
三.实验步骤（一）求测纤维素标准回归方程1. 6支小试管，分别放入0，0.40，0.80，1.20，1.60，2.00ml纤维素标准液，然后分别加入2.00，1.60，1.20，0.80，0.40，0ml蒸馏水，摇匀，则每管依次含纤维素0，40，80，120，160，200μg。
2. 向每管加0.5ml2％蒽酮，再沿管壁加5.0ml浓H2SO4，塞上塞子、摇匀，静置1min。
然后在620nm下，求测不同含量纤维素溶液的吸光度。
3. 以测得的吸光度为Y值，对应的纤维素含量为X值，求得Y随X而变的回归方程。
纤维素和半纤维素
纤维素和半纤维素一、引言纤维素和半纤维素是植物细胞壁的主要成分，也是生物质能源和化学品的重要来源。
本文将介绍纤维素和半纤维素的定义、结构、性质、用途等方面的内容。
二、纤维素1. 定义纤维素是一种多糖，由葡萄糖分子通过β-1,4-键连接而成。
它是植物细胞壁中最丰富的成分，也是地球上最常见的有机化合物之一。
2. 结构纤维素的分子结构非常复杂，由许多葡萄糖分子通过β-1,4-键连接而成，形成直链结构。
这些直链又通过氢键形成微晶体，使得纤维素具有高度的结晶性和稳定性。
3. 性质（1）物理性质：纤维素是一种白色或淡黄色的粉末，在水中不溶解，在浓硫酸和浓硝酸中可以溶解。
（2）化学性质：在强碱条件下，纤维素可以水解为葡萄糖；在浓硫酸和浓硝酸中，纤维素可以被硝化为硝基纤维素。
4. 用途（1）生物质能源：纤维素是生物质能源的重要来源之一，可以通过生物质发酵、热解等方法转化为乙醇、甲醇、氢气等能源。
（2）化学品：纤维素也是许多化学品的原料，如纤维素醚、纤维素酯、纤维素胶等。
三、半纤维素1. 定义半纤维素是一类多糖，由葡萄糖和其他单糖分子通过β-1,4-键和β-1,3-键连接而成。
它与纤维素一样也是植物细胞壁的主要成分之一。
2. 结构半纤维素的分子结构比较简单，由葡萄糖和其他单糖分子通过β-1,4-键和β-1,3-键连接而成。
不同种类的半纤维素结构差异较大，如木质素就是一种含有大量半纤维素的复杂高分子。
3. 性质（1）物理性质：半纤维素的物理性质因种类不同而异，常见的半纤维素如木质素呈深棕色或黑色固体，不溶于水。
（2）化学性质：半纤维素可以被酶类水解为单糖分子，如木聚糖酶可以将木质素中的木聚糖水解为葡萄糖分子。
4. 用途（1）生物质能源：半纤维素也是生物质能源的重要来源之一，可以通过生物质发酵、热解等方法转化为乙醇、甲醇、氢气等能源。
（2）化学品：半纤维素也是许多化学品的原料，如纸浆、木材粘合剂、食品添加剂等。
四、总结纤维素和半纤维素作为植物细胞壁的主要成分，在生物质能源和化学品方面都有着广泛的应用前景。
植物纤维化学期末考试试题
纤化试卷A一、名词解释（每题3分）1、综纤维素纤维原料中的全部碳水化合物，即纤维素与半纤维素之总和，故又称全纤维素。
2、复合胞间层位于细胞壁的最外层，由两个相邻细胞所共有的一层，胞间层物质的大多数是木素，少量的果胶质。
胞间层与相邻两个细胞的初生壁一起称为复合胞间层。
3、半纤维素除纤维素和果胶以外的植物细胞壁聚糖。
也可称为非纤维素的碳水化合物。
由两种或两种以上单糖基组成的不均一聚糖，大多带有短的侧链。
4、剥皮反应在碱的影响下，纤维素具有还原性末端基的葡萄糖基会逐个掉下来，一直到产生纤维素末端基转化为偏变糖酸基的稳定反应发生为止。
由于消除下来的烷氧基—OR具有新的还原性末端基（也即是纤维素长链分子具有新的还原性末端基），可以继续进行上述反应，逐个不断地脱掉末端基，所以称为剥皮反应。
5、纤维素结晶度结晶区占纤维素整体的百分率。
6、微分吸着热一克水与大量干的或湿的纤维素结合，或者一克水自大量的干的或湿的纤维素中取出，以上两个作用所产生的热效应称为微分吸着热。
二、多项选择题（每题2分）1、果胶酸是 C 。
A、聚葡萄糖尾酸B、脂肪酸C、聚半乳糖尾酸D、松香酸2、组成针叶木的主要植物细胞是 D 。
A、木纤维B、导管C、木射线细胞D、管胞3、现在木素在 D 纳米对紫外光的特性吸收值已经被应用到木素的定量测定方法中。
A、220B、240C、260D、2804、制备磨木木素所用的抽提剂是 A 。
A、二氧六环—水B、二甲硫醚—水C、二甲亚砜—水D、二氧化氯—水5、纤维素的多分散性U等于B、C 。
Mn Mw Pw PnA、—— - 1B、—— - 1C、—— - 1D、—— - 1Mw Mn Pn Pw6、聚木糖多是木糖基以 C 甙键联接起来的。
A、1→2B、1→3C、1→4 1→6三、填空题（每题2分）1、草类原料的苯醇抽出物含量一般为（3～6 ）%。
2、根据纹孔对的构造，可以分为单纹孔对、（具缘纹孔对）和（半具缘纹孔对）三类。
植物纤维化学复习资料(整齐版)
一、名词解释：1.纤维素：由B—D葡萄糖基通过1,4—苷键连接而成的线性高分子化合物。
2.半纤维素：是由多种糖基，糖醛酸基所组成，并且分子中往往带有支链的复合聚糖的总称。
3.果胶物料：果胶质与其他聚糖如阿拉伯糖，聚半乳糖和少量L-鼠李糖等半生在一起形成一个复合体。
4.超结构：超过一般光子显微镜的分辨能力的细节。
5.热塑性：在某一温度下，木素由玻璃态向橡胶态变的性质。
6.木素：由苯环丙烷结果单元（C6-C3）通过醚键，碳碳键联接而成的芳香族高分子化合物。
7.玻璃转化点：木素从玻璃态转化为橡胶态物质所对应的温度。
8.聚合度：纤维素分子中的B—D葡萄糖基含量即为纤维素分子的聚合度（DP）。
9.降解：高分子化合物在受到化学，光照，加热，机械等作用时聚合度下降的现象。
10.综纤维素：又称总纤维素，指造纸植物纤维原料中的纤维素和半纤维素的总称。
11.α-纤维素：包括纤维素和抗碱的半纤维素。
β-纤维素：为高度降解的纤维素和半纤维素。
γ-纤维素：全为半纤维素。
12.助色基团：能使吸收波长向长波方想移动的杂原子团（含有维未共用电子对）eg:-cooH,-OH,-NH2,-CL等。
13.工业半纤维素：β-及γ－纤维素的合称。
14.发色集团：含有П电子的不饱和基团。
15.纤维：是指由连续或不连续的细丝组成的物质。
在动植物体内，纤维在维系组织方面起到重要作用。
16.CEL：纤维素酶木素。
17.树脂障碍：在酸时纸浆中，树木的有机溶剂抽出物被加热，软化成油状物漂浮在浆水体系中，易粘附在浆池壁，洗浆箱，纸张等地方，给生产过程和纸张质量带来不良影响，成为树脂障碍。
18.硅干扰：原料中的硅，在碱法制浆过成中形成的Na2SiO3,溶于碱法废液中，大量的Na2SiO3，将使废液黏度升高洗浆时黑液提取率降低，对黑夜的蒸发，燃烧，苛化，白泥回收等过程都带来麻烦即为硅干扰。
19.缩合型连接：除苯环酚羟基对位侧链以外C-C结合。
20.非缩合型连接：指缩合型连接以外的链接。
2-2第二节+植物纤维原料的化学成分
1.7 43.24 6
0.7 45.50
己糖 （ D－ 葡 萄 糖 ） （ D－ 甘 露 糖 ） （ D－ 半 乳 糖 ）
戊糖 （ D－ 木 糖 ） （ D－ 阿 拉 伯 糖 ）
糖醛酸
乙酰基
一、植物纤维原料的主要成分
1、纤维素(cellulose)
定义： 纤维素是由D－吡喃式葡萄糖基通过1，4—β苷键
联结而成的线状高分子化合物。 纤维素是植物原料的最主要化学成分，也是纸浆、
4、灰分
① 定义
造纸植物纤维原料都含有一定量的矿物质。纤维原料 燃烧和灰化后剩下的物质。
② 木材与草类原料的灰分含量与组成有很大差别
说明： a、大多数木材原料灰分为0.3－0.5％，禾本科原料
的灰分多数在2－5％；
b、原料不同、位置不同、年龄不同，灰分含量以 及灰 分中各种元素的比例不同，与植物生长环境 也有关系
4、与纤维素有关的几个概念
随制备方法、条件的不同，半纤维素和木素溶出程度、 纤维素降解程度的不同而有各种“纤维素”。
① 综纤维素(Holocellulose)
指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部 分(即纤维素和半纤维素的总和)。
综纤维素制备四法: ⑴、氯化法：(1937年Ritter（里特）提出)
1、抽提剂及抽出物
抽提剂：水、碱、丙酮、乙醚、乙醇、苯醇混合液。
抽出物：无机盐、糖类、植物碱、单宁、 色素、淀粉、果胶质、脂肪、脂肪酸、树 脂、树脂酸、酚类物质、蜡、香精油等。
2、不同原料的有机溶剂抽出物
① 针叶木的抽出物
针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是
比较高的（尤其在心材中），其主要成分为松香酸、 萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物。 针叶木有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和射线薄 壁细胞中，心材含量比边材含量高。
植物纤维原料的主要化学组成及其特点
植物纤维原料的主要化学组成及其特点
1. 纤维素呀，那可是植物纤维原料的一大主角呢！就像房子的大梁一样重要。
你看纸，主要就是纤维素做的呀。
它的特点就是特别坚韧，能让植物有很好的支撑和结构。
想象一下，如果植物没有坚韧的纤维素，那岂不是都软趴趴的啦！
2. 半纤维素呢，就像是个好帮手。
比如说在木材里，它和纤维素配合得可好啦！它能让纤维原料更容易被加工处理。
就像团队里那个默默辅助的人，没了它还真不行呢，对吧？
3. 木质素啊，虽然有点麻烦，可也是不可或缺的呀！它就像是胶水一样把纤维粘在一起。
但处理它可得费点功夫呢，不然会影响产品质量哟！好比你要去掉一块顽固的污渍一样。
4. 果胶也很有意思呢！在水果里特别常见。
它能让水果保持形状和口感。
这不就像给水果穿上了一件小铠甲嘛，保护着它们。
要是没有果胶，水果恐怕都不成样子啦！
5. 淀粉也是植物纤维原料的一部分哟！你想想土豆呀、玉米呀，里面都有大量淀粉呢。
它可以为植物储存能量，就像我们给自己存点小积蓄一样重要呢。
6. 植物蜡就像是一层保护膜，它能让植物表面光滑有光泽。
就像给植物涂了一层保护油，让它们能更好地抵御外界环境呢，神奇吧！
7. 还有一些其他的化学成分呢，它们虽然不太起眼，但也都有着各自的作用呀！就像一个大家庭里的每个成员，都有自己的位置和价值。
植物纤维原料
就是这么奇妙，有着这么多不同的化学组成，共同造就了它们独特的特点呢！我觉得呀，了解这些真的超有趣，能让我们更懂得大自然的奥秘呢！。
纤维素半纤维素木质素结构
纤维素半纤维素木质素结构哎呀，今天咱们聊聊纤维素、半纤维素和木质素这三位“树木兄弟”。
这三位可不是简单的角色，它们是植物界的“栋梁”。
别小看它们，纤维素就像树木的“骨架”，撑起整个植物。
想象一下，如果没有它们，植物就像个无头苍蝇，东倒西歪，根本站不稳，哪还有什么绿意盎然的样子。
纤维素就像个超级无敌的建筑师，负责建造植物的细胞壁。
它的分子链就像一根根强壮的绳索，把细胞紧紧绑在一起。
没错，纤维素就像那种老一辈的家长，既严厉又可靠，给植物提供了必要的支持。
这种结构非常坚固，想要破坏它可不是那么简单的事。
嘿，想想看，我们吃的那点儿粗粮，里面的纤维素可是让我们的肠道特别开心哦。
纤维素的存在，让我们在享受美食的同时，还能保持健康，真是好得没话说。
然后，咱们说说半纤维素。
这个家伙有点“灵活”，不像纤维素那么死板。
半纤维素是植物细胞壁中的“胶水”，它把纤维素的纤维连接起来，像是把家里的家具打理得整整齐齐。
半纤维素的结构多样，有点像那些调皮的小孩子，随时可以变换花样。
你看，它能与纤维素结合，也能和木质素“搭伙”，真是个能干的家伙。
不过，它的强度可比不上纤维素，更多的是起到辅助的作用。
这小子就像个默默无闻的好帮手，虽然不怎么引人注目，但缺了它，整个结构就得散架，真是“无名英雄”。
咱们再来聊聊木质素。
这个大哥可不是善茬，木质素就是植物的“防弹衣”。
它给植物的细胞壁增添了强度和稳定性，帮助植物抵御各种外界的攻击。
木质素的结构就像一个个交错的迷宫，让那些细菌和真菌无处可逃。
试想一下，没有木质素的保护，植物就像没了铠甲的武士，随便一刀就能把它们砍倒。
这小子还负责让植物变得更加坚硬，不然我们哪能有那么多坚果、树木和纸张呢？不过，木质素的制作可是个繁琐的过程，就像制作一件精美的工艺品，需要时间和耐心。
说到这里，真是让人感叹，这三位兄弟的默契配合，造就了植物界的繁荣。
它们各司其职，缺一不可，仿佛是一场无声的合作舞蹈。
细想一下，纤维素、半纤维素和木质素就像是生活中的好朋友，各自有各自的优点，缺了谁都不行。
植物纤维原料的化学组成..
原料总质量的80％～95％
1、在细胞壁中，微细纤维、 半纤维素和木素以不连续的 层状结构绕细胞腔排列着 2、三种主要成分在细胞壁中 不是均匀分布的 3、微细纤维是细胞壁的骨架 物质
4、木素和半纤维素是细胞壁 中的填充物质，是微细纤维 的“填充剂”和“粘合剂”。 木材纤维次生壁中微细纤维－半纤维
素－木素之间的微细结构关系
-纤维素、-纤维素、-纤维素、工业纤维素
不溶解部分 -纤维素（纤维素和抗碱的 半纤维素）
17.5%NaOH （24%KOH）
沉淀部分 -纤维素
（高度降解的纤维 素和半纤维素） 工业半 纤维素 不沉淀部分 -纤维素 （半纤维素）
漂白化学浆 或综纤维素
20℃处理45min
醋酸中和 溶解部分
（含0.1-0.3%木素， 纤维素发生水解降解 半纤维素亦有溶出） 大部分半纤维素水解
b.制备纤维素时，制备方法、制备条件不同，半纤维 素、木素溶出程度不同，纤维素降解程度不同。因而 会得到各种“纤维素”，因此在表明分离得到的纤维 素时除了给出量值外还必须给出分离方法。
与制浆造纸的关系
1. 原料的纤维素含量高低，是评价原料的 制浆造纸价值的基本依据。
3）灰分
（1）定义
植物纤维原料都含有一定量的矿物质。纤维原料燃 烧和灰化后剩下的物质。
（2）木材与草类原料的灰分含量与组成有很 大差别
原料 针叶木 阔叶木
<1(0.1~1.0%) CaO,K2O和Na2O
含量
组成
存在 树皮 叶部
草类
>2%(2~5%)* * 稻草（10~15%)
SiO2
说明： a、大多数木材原料灰分为0.3－0.5％，禾本科原料 的灰分多数在2－5％；
植物纤维化学成分
植物纤维化学成分
哇塞！一提到植物纤维化学成分，是不是感觉有点深奥？其实呀，它就像一个神秘的宝藏，等着我们去探索呢！
咱先来说说纤维素吧。
纤维素就像是植物纤维的“骨架”，撑起了整个结构。
你想想，要是没有这坚固的“骨架”，植物不就软趴趴的，像没了骨头的人一样？
还有半纤维素，这可也是个重要角色。
它就像是纤维素的“小跟班”，协助纤维素发挥作用。
比如说，它能增加植物纤维的柔韧性，让植物不会太僵硬。
木质素呢，那就是植物纤维里的“保镖”啦！它让植物更加坚固、耐用，能够抵抗外界的各种“攻击”。
就拿树木来说吧，它的树干里就有大量的植物纤维化学成分。
纤维素让树干直直地挺立着，多威风啊！半纤维素让树干在风中能够有一定的弯曲而不折断，这不就像我们的身体有了弹性，可以灵活应对各种情况吗？木质素呢，则保护着树干不被虫子轻易咬坏，不被风雨轻易摧毁。
再看看棉花，那柔软的棉花纤维里，纤维素可是占了很大的比重。
正是因为有了充足的纤维素，棉花才能那么柔软舒适，被做成我们温暖的衣服。
植物纤维化学成分真的太神奇啦！它们相互配合，让植物能够茁壮成长，为我们的生活带来各种各样的好处。
我们穿的衣服、用的纸张，很多不都是来自植物纤维吗？如果没有这些神奇的化学成分，我们的生活岂不是会变得一团糟？
所以说呀，植物纤维化学成分虽然听起来复杂，但真的超级重要！我们得好好珍惜和利用它们，不是吗？。
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纤维素
引言
• 纤维素是自然界中资源最丰富的有机物质，它 是所有植物细胞的“骨架”，它与半纤维素、 木素一起构成了植物细胞壁物质，在木材中含 量约为50%左右，纤维素由碳、氢、氧三种元素 组成，C占44.4%，H占6.2%，O占49.4%，其分子 式为(C6H10O5)n，分子量为162n，以葡萄糖基构成。
§5-2 纤维素的存在、分离和测定方法
1、存在
纤维素大家并不陌生，如棉花、纸张等，离开 了纤维素，人们无法生活，纤维素是自然界中 储备量最大，分布最广的天然有机物。纤维素 是高等植物成熟细胞壁的主要组成物质。
木材：40%~50%
禾本科植物：40%~45%
苧麻皮：80%~90%
棉花：95%~99%
树皮 ： 20-30%
2、分离、测定
为了获得纯度较高的纤维素，必须对植物纤维原料 进行处理，从中分离出纤维素，目前有两种途径， 一种是对棉纤维素进行分离和精制，因为棉花纤维 素含纤维素95%-99%，仅含少量的脂肪、蜡、果胶 质和聚戊糖。
实验室精制系将棉花用苯-醇混合液脱脂后，再用 1%氢氧化钠溶液在氮气流下煮沸，可以得到相当纯 净的纤维素（纯度在99%以上）。
试剂
后处理
1：4的酸醇 热水洗
NaClO2 氯水6g/L
30%H2O2 +冰醋酸
冰水洗 NaClO2+热素
英国人克劳斯和贝文（Cross and Bevan）于1880年提出的 分离纤维素的方法，所得的纤维素称之为克贝纤维素或简 称为C.B纤维素。该法用氯气处理润湿的无抽提物试料，使 木素转化为氯化木素，然后用亚硫酸及2%亚硫酸钠溶液洗 涤，以溶出木素。重复以上处理，直至加入亚硫酸钠后仅 显淡红色为止。
2单 糖 哈 瓦 斯 式
3、化学反应类型
（1）氧化反应：糖基上的CHO,最下面的-CH2OH 均可被氧化成酸，具体要看氧化剂的强弱而定
（2）还原反应：- CHO可被还原成醇 （3）缩合反应：- CHO可与醇发生缩合反应 （4）水解反应：聚糖在一定条件下水解成单糖 （5）成脎反应：糖与苯肼作用下,生成脎
B 葡萄糖基的键合
葡萄糖基是在什么位置通过什么键连接起来的？把纤维素甲基化， 然后水解成单个基本结构单元。在水解分离出的单元中，甲基化 的位置相当于纤维素分子内的游离羟基的位置。纤维素进行甲基 化,得到每个葡萄糖基环有三个甲基的三甲基纤维素,水解后,得 到2、3、6-三-O-甲基-D-葡萄糖,另外还可得到微量的2、3、4 、 6-四-O-甲基-D-葡萄糖,这表明纤维素葡萄糖基环中游离羟基是 处于2、3、6位，因此，1、4、5位是由化学键连接的。
综纤维素包括了试样中的纤维素和半纤维素，不可避免 的尚含微量残余木素。用5%NaOH和24%KOH分两 步在氮气条件下处理综纤维素,重复处理，使其半纤维 素和残余木素含量逐步下降，从而获得纤维素（其纤维 素得率也逐渐减少），随着试样的品种和测定方法之不 同，分离的纤维素得率在40-60%之间。
不论哪种分离方法，在分离纤维素过程中，纤维素都 受到不同程度的降解，所得的结果均是在特定条件下 获得的，故所得的百分含量值必须冠以其分离方法。
在上述条件下，非纤维素的碳水化合物也部分被溶出，另 外还有0.1-0.3%的木素仍残留在克贝纤维素中。克贝纤维 素降解较综纤维素稍多，但与工业纸浆中的纤维素相比， 其降解程度则较小，它含纤维素与一部分半纤维素。
硝酸乙醇法纤维素
硝酸乙醇法测定纤维素含量是法国人库尔施奈尔和霍费 (Kurschner & Hoffer)所提出：用20%硝酸和80%乙醇的混 合液，在加热至沸腾(75-80℃)的条件下处理无抽提物的植 物纤维原料，使其所含木素变为硝化木素，并溶于乙醇之 中，所得残渣过滤即为硝酸乙醇纤维素。此法使原料中大 部分半纤维素水解，故测定结果较同一原料的克贝纤维素 含量低。而且在测定过程中，纤维素分子链也发生降解， 故其组成，性质与克贝纤维素也有所不同。
§5-3 纤维素大分子化学结构、聚合度和 分子量的测定方法、多分散性和分级
1、纤维素的大分子结构
纤维素是由很多吡喃型D-葡萄糖基，在1-4位 置上彼此以ß-苷键连接而成的线型高聚物， 其结构如下：
(1) 结构论证
A 纤维素大分子的结构单元：
(a)纤维素的强酸水解
1921年Menier-Willianes 用浓H2SO4水解纯的棉花纤维，分 离出得率为90.7%的结晶D-葡萄糖。这对于确定纤维素聚合物 是由脱水D-葡萄糖的重复单元所组成是一个好的证明。1922 年Irvine和Hirst把棉花醋酸化，转化成纤维素醋酸酯，然后 甲醇解得到得率为95.5%的甲基-D-葡萄糖苷和甲基 -D-葡 萄糖苷的混合物，进一步分析，其产物不含多戊糖，也没有其 它化合物能检查出来，由此证明纯的纤维素只含葡萄糖基。
§5-1. 糖 化 学 基 础
1. 结 构 式
单 糖 开 链 式
倒数第二个碳原子上的-OH在右为D型，在左为L型。 葡萄糖为Glucose，简写为 Glu。 甘露糖为Mannose，简写为 Man 阿拉伯糖为Arabinose，简写为 Ara 半乳糖为Galactose ，简写为 Gal 木糖为Xylose，简写为 Xyl。 上述这些结构是开链式， 也可写成哈瓦斯式如葡萄糖 大家知道吡喃是六元环，呋喃是五元环，因此我们一般把六 元环的糖基称为吡喃型，把五元环的糖基称为呋喃型
另一种是从木材和其他植物纤维原料中制备，需要 从中除掉相当多的伴生物如木质素、半纤维素及果 胶等，也就不可避免地会引起纤维素的分解，制得 的纤维素其纯度也就远不及棉纤维素。
从木材和其他植物纤维原料中制备:
处理方法 试 样
硝酸乙醇法 气干试样
综 亚氯酸纳法 苯醇抽提后
纤
维 氯化法
苯醇抽提后
素 过醋酸法 苯醇抽提后
纤维素经40%盐酸或72%硫酸在室温下放置12-24小时，使其 充分溶解，然后稀释至含酸量低于1%，在水浴锅上回流煮沸数 小时，如此所得到的D-葡萄糖接近于理论值（96-98%）
(b)纤维素经醋酸分解得到八醋酸纤维素二糖,皂化后可得到高 得率的纤维素二糖
(c)缓和条件水解可得到3-7个葡萄糖基的低聚糖