半纖維素

半纖維素它是由幾種不同類型的單糖組成的多相聚合物這些糖是五糖和六糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纖維素木聚糖占木材組織總量的50%它結(jié)合在纖維素微纖維的表面并相互連接這些纖維形成了由相互連接的細胞組成的堅硬網(wǎng)絡(luò)。

半纖維素

除了果膠之外，植物細胞壁是初生壁的主要成分，果膠構(gòu)成了纖維素原纖維之間的間隙凝膠。包括葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖和半乳糖等單糖聚合物彼此共價鍵合、氫鍵、醚鍵和酯鍵相連，與伸展蛋白相連、其他結(jié)構(gòu)蛋白、壁酶、纖維素和果膠形成具有一定硬度和彈性的細胞壁，所以呈現(xiàn)穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。最初，它是以17的比例從總纖維素中提取的.5％氫氧化鈉至24％KOH提取的多糖成分的總稱，但沒有相應(yīng)的具體化學(xué)結(jié)構(gòu)。用乙酸中和堿性提取物以沉淀半纖維素A，用乙醇沉淀上清液以沉淀半纖維素b。去除作為重要多糖的木聚糖、葡聚糖、阿拉伯木聚糖、葡萄甘露聚糖、除了中性多糖如阿拉伯半乳聚糖。

半纖維素具有親水性，會引起細胞壁膨脹，賦予纖維彈性。在成紙過程中，有利于纖維結(jié)構(gòu)和纖維間的結(jié)合力。因此，半纖維素的加入影響了表面纖維的吸附和紙張的強度。在紙漿中保留或添加半纖維素有利于打漿，因為半纖維素比纖維素更容易水合和溶脹，半纖維素吸附在纖維素上，增加了纖維的溶脹和彈性，使纖維得到細化而不是切斷，從而可以降低打漿的能耗，獲得理想的紙漿強度。

木糖醇 是一種五碳糖醇，和蔗糖一樣甜，沒有致齲作用，在體內(nèi)不需要胰島素參與代謝，不會引起血糖急劇變化它不僅在預(yù)防齲齒的食品中有市場應(yīng)用價值，在糖尿病人的食品中也有市場應(yīng)用價值，是外傷病人和術(shù)后病人的良好營養(yǎng)品。木糖醇還具有甘油等多醅的優(yōu)良特性，在醫(yī)藥工業(yè)和化學(xué)工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景，吸引了人們 的關(guān)注。

半纖維素(半纖維素)與植物細胞壁中的纖維素共生、植物多糖的一部分，可溶于堿溶液，遇酸時比纖維素更容易水解。一株植物往往含有幾個由兩個或三個糖基組成的半纖維素，它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)是不同的。樹莖、樹枝、根和樹皮的半纖維素含量和組成也不同。所以半纖維素是一類物質(zhì)的名稱。

構(gòu)成半纖維素的糖基主要是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-葡萄糖醛酸和少量的l-鼠李糖、L-巖藻糖等。半纖維素主要分為三類，即木聚糖、聚葡萄甘露糖和聚半乳糖葡萄甘露糖。

木聚糖 是從1，4制備的-β-D－吡喃木糖形成主鏈，4－氧甲基－吡喃葡萄糖醛酸是支鏈多糖，其結(jié)構(gòu)如下：

式中Xβ為β-D-吡喃型木糖基；H3CO)4GA為4-氧甲基-吡喃葡萄糖醛酸基；硬木的A和B都是氧乙?；?；針葉材的A為α-L-呋喃阿拉伯糖，B是羥基。

硬木和禾本科草的半纖維素主要是這類多糖，禾本科草的半纖維素中經(jīng)常含有L－呋喃阿拉伯糖基作為支鏈連接到聚木糖的主鏈上。分枝的數(shù)量因植物而異。

葡萄甘露糖 由 D組成－吡喃葡萄糖基和吡喃甘露糖基是1，4-β型連接成主鏈。另一種多聚半乳糖甘露糖是 D－吡喃半乳糖基以1，6的形式分支-許多d 通過α型連接到主鏈上-吡喃甘露糖基和d－在吡喃葡萄糖基上，它們的結(jié)構(gòu)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；硬木的A和B都是羥基；針葉材的A為α-D－吡喃半乳糖基，b是氧乙?；?。

軟木中的半纖維素主要是多聚半乳糖和甘露糖。由于木材種類不同，主鏈中葡萄糖基團與甘露糖基團的分子比也從1，333，601到1，333，602不等。大多數(shù)木質(zhì)半纖維素的平均聚合度僅為200。

在復(fù)合體 中，半纖維素和纖維素之間沒有化學(xué)鍵，但它們之間存在氫鍵和范德華力。

半纖維素和木質(zhì)素可以芐基醚的形式連接形成木質(zhì)素－碳水化合物的復(fù)合物

半纖維素廣泛存在于植物中，軟木中含有15％～20％闊葉樹和草含有15％～35％，但其分布取決于植物種類、成熟程度、早晚材、細胞類型及其形態(tài)部分之間有很大差異。比如針葉木的主要半纖維素是多聚半乳糖葡萄甘露糖，而闊葉木和禾本科草的主要半纖維素是木聚糖；針、闊葉樹射線細胞比管胞細胞和纖維細胞含有更多的木聚糖；在針葉細胞次生壁中層，木聚糖含量最低，但次生壁外側(cè)和內(nèi)側(cè)含量較高，而甘露糖在多聚半乳糖葡萄中的分布正好相反。

在任何植物原料的化學(xué)制漿工業(yè)處理中，半纖維素在脫木素的同時也會發(fā)生酸水解或堿水解、剝離反應(yīng)和氧化反應(yīng)等，蒸煮溶解的半纖維素雖然可以再次沉積吸附在紙漿上，但仍會損失一定量，殘留的半纖維素對紙漿的性能影響很大，可以提高紙漿的抗張強度、彈性模量和透明度，但對撕裂強度沒有影響。制造纖維素衍生物紙漿時，應(yīng)盡可能去除半纖維素。

正在開發(fā)半纖維素的工業(yè)利用制漿廢液可用于制酵母，酵母可提取10％肌苷單磷酸和鳥苷單磷酸的核糖核酸可用作調(diào)味劑、抗癌劑或抗病毒劑等。林化的方法是用有機酸對纖維原料進行預(yù)水解，水解殘渣仍可制成紙漿，質(zhì)量可與未經(jīng)預(yù)水解的紙漿相媲美水解液中可分離出戊糖和己糖成分，得到的木糖可加工成木糖醇，木糖醇可用作甜味劑、增塑劑、表面活性劑；木酸可以用作粘合劑；聚木糖硫酸鹽可用作抗凝血劑。

半纖維素糖發(fā)酵乙醇是一種利用可再生植物纖維原料生產(chǎn)乙醇的生物技術(shù)，一直是國際關(guān)注的研究熱點.本項目以玉米芯為原料，通過稀酸水解將半纖維素轉(zhuǎn)化為戊糖，然后進一步發(fā)酵為酒精。其整體水平國內(nèi)第一，國際先進。這項技術(shù)的中試成功將對中國的發(fā)展起到積極的推動作用解決人類將面臨的能源危機、食物短缺和環(huán)境污染意義重大。

半纖維素是木漿的主要成分之一，與1，4相似－由β糖苷鍵連接的葡萄糖組成的纖維素不同，半纖維素由各種碳水化合物戊糖和己糖組成。此外，單糖之間的連接也有很大的不同。

本研究旨在探討不同木漿中半纖維素含量的差異以及這些差異對木漿和卷煙紙熱性能的影響。為了測定木漿中半纖維素的含量，將半纖維素與18％用NaOH溶液提取，然后調(diào)節(jié)pH值至7.0使之沉淀。分離后，通過100 ~ 200℃的熱提取實驗和300 ~ 700℃的熱解實驗，分析了不同木漿中半纖維素的熱性質(zhì)。

為了分析碳水化合物的組成，用三氟乙酸水解半纖維素。糖用離子交換色譜分析，用脈沖電流法檢測。

這些測試結(jié)果表明：不同木漿之間存在顯著差異。就半纖維素而言，木漿可分為三類：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組成不同，決定了木漿和卷煙紙的熱性能。

一種從植物纖維中提取半纖維素的方法，包括以下步驟：將植物纖維、堿、將水混合后放入帶有攪拌裝置和加熱系統(tǒng)的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜的溫度升至35 ~ 85℃，同時以300 ~ 2000轉(zhuǎn)分的轉(zhuǎn)速攪拌10秒~ 10秒~ 10分鐘，得到的濾液或上清液即為常規(guī)方法得到的半纖維素提取物；向提取物中加入半纖維素體積的23倍的80％～95％乙醇，沉淀可溶性半纖維素，常規(guī)過濾，收集產(chǎn)物，干燥，得到半纖維素。本發(fā)明方法中反應(yīng)物的濃度高于水提法所需的濃度，且提取時不需要大量的水，從而顯著降低了提取成本。