第三节 半纤维素
一、半纤维素的分离与测定
半纤维素存在于各种植物原料中，在牛纤维素基础理论研究或应用机理研究巾，往往需要把半纤维素从原料中分离出来，分离要彻底，并且要尽量减少半纤维素的裂解。但由于中纤维素与木素之间有化学键联接，此复合体简称L.C．C，与纤维素虽没化学键联接，但结合紧密，性质近似，所以半纤维素的分离是比较复杂的。
1．半纤维素的分离
纤维原料中除了三大组成外，还有其它少量组分存在，在半纤维素的分离(抽提)前必须先把这些少量组分除去。通常是采用苯一乙醇或丙酮抽提除去。经过抽提后的试料，称为无抽提物试料。分离提取半纤维素有两种方法，一是直接抽提法，二是制成综纤维素后再提取。直接抽提法适用于阔叶木和草类原料，不适用于针叶木，因为针叶木管胞次生壁的木质化程度高，使碱不易进入，因而分离出来的半纤维素很少，无实用价值。直接法所得的半纤维素量少，且杂质也多，给提纯工作增加困难。因此，大多数是制备综纤维素，再从综纤维素中抽提半纤维素，这种做法比较普遍。
2．半纤维素的测定
对半纤维素的测定研究，自60年代以来，所用方法日趋完善。现在除用部分水解法、高碘酸盐氧化法及甲基化法外，又增加了Smith降解法，并且用色谱和质谱联用鉴定技术等。现以白桦半纤维素为例，将这些方法的主要原理简介如下：
(1)部分水解法。将半纤维素水解，得到糖的复合物，主要含木糖和糖醛酸。用阴离子交换树脂将这两种糖分离，而糖醛酸又可用色谱法分成三种。
(2)高碘酸盐氧化法。高碘酸盐氧化法可以测定聚糖还原性末端基的数目和支链情况，因此可以通过高碘酸盐的消耗量和形成的甲酸量计算末端基和支链的数目。
(3)Smith降解法。它是目前用得最多的办法，是在高碘酸盐氧化的基础上发展起来的方法。其基本原理是：聚糖经过高磺酸的氧化后用硼氢化钠还原，然后进行酸水解、还原，最后用色谱鉴定所得产物，藉以了解聚糖结构情况。 二、半纤维素的化学结构
1．结构单元
半纤维素综述
091060002 钟毅铭
一、什么是半纤维素(hemicellulose)：
①是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这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 。
②半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50%，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。
１.构成半纤维素的主要糖基：
①糖基： 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 。
②半纤维素主要分为三类：
Ⅰ、聚木糖类
Ⅱ、聚葡萄甘露糖类
Ⅲ、聚半乳糖葡萄甘露糖类。
２.半纤维素结构：
3.半纤维素的生物合成：
在植物细胞德尔内质网的核蛋白体上合成的蛋白质可以向高尔基体转移并进行糖苷化,合成的半纤维素包含在高尔基囊泡内并向细胞表面移动,在细胞膜处高尔基囊泡融合成连续的质膜,从而使半纤维素粘到细胞壁上。高尔基体之所以能产生半纤维素，使高尔基体能产生合成半纤维素所需的酶。 4.半纤维素的命名法：
①先写支链糖基，后写主链糖基；含量少在前，含量多在后；词首加“聚”。
②只写主链糖基，不写支链糖基，词首写“聚”字
③将构成半纤维素的各种糖基都列出来，首先写支链少的糖基，再写支链多的糖基，最后写主链糖基。
分支度：分子中支链数与分子量的比值，表示半纤维素分子结构中枝链的多少。用相同溶剂在相同条件下同一类半纤维素中分枝度高的半纤维素溶解度高。
5.半纤维素在细胞壁中的分布：
①半纤维素浓度分布的趋势为胞间层和细胞外壁较高，次生壁，特别S2层中最低。
②半纤维素浓度在S1外层最多，从S1向S2方向降低，在S1/S2交界处半纤维素浓度重新增加到S1外层的水平，在S2层逐渐下降到一个水平，并在此水平基本恒定，到S2/S3交界处，浓度又重新上升，S3层的半纤维素浓度通常与S2层中部差不多或稍高。
半纤维素和纤维素
半纤维素和纤维素是两种重要的复合物质。虽然它们在生物大分子学和生物化学领域中被广泛研究，但对于一般人来说，这些名词可能比较陌生。本文将从不同角度解释这两种化学产物的定义、特点以及应用领域。
1.半纤维素的定义和特点
半纤维素是天然高分子多糖物质，由纤维素和其他多糖组分构成。与纤维素相比，半纤维素的结构更为复杂。常见的半纤维素有麦秸、稻草、木质素、果胶、胶原蛋白等。它们具有许多特点，例如材料坚硬、耐水、易于让微生物附着、波长从可见光到近红外光的透明性高。
半纤维素的应用非常广泛。在农业领域，半纤维素被用作肥料、饲料、土壤改良剂等。在化工领域，半纤维素被用作纺织品、纸张、涂料、注玻等。此外，半纤维素也是构建纤维和细胞壁的材料。
2.纤维素的定义和特点
纤维素是生物的主要结构性高分子。它存在于植物细胞中，由数百或数千个葡萄糖分子（纤维素单体）组成。纤维素是土壤和空气中最常见的有机化合物之一。 纤维素的特点是高强度和低密度。短纤维素可以用作散粉、防水助剂和切削工具。长纤维素通常用于制造纸张、沃尔纸、纤维板、木材和农业产品等。
纤维素类材料可以分为天然和人造两种类别。天然的纤维素材料包括木材、纺织品、棉花等。而人造的纤维素材料则包括纸张、人造丝、合成纤维等。
3.不同之处
半纤维素和纤维素的区别主要在于它们的结构和化学性质。半纤维素是由纤维素和其他多糖组分构成的，而纤维素是由葡萄糖单体组成的。半纤维素的应用范围更广泛，包括农业、化工、医疗等多个领域。而纤维素则主要用于额纸张、纤维板等制品的生产。
此外，半纤维素和纤维素的来源也有所不同。半纤维素来自于植物、动物或微生物的细胞壁，而纤维素主要来自植物细胞壁。
4.结论
半纤维素和纤维素是重要的高分子化合物。虽然这些名词听起来比较抽象，但它们的应用范围非常广泛。了解它们的定义和特点可以帮助我们更好地理解它们在各个领域中的应用。通过不断的研究和开发，半纤维素和纤维素类材料的应用前景将会更加广阔。
木质素lignin
木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。因单体不同，可将木质素分为3种类型：
从植物学观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质，并使这些细胞具有特定显色反应（加间苯三酚溶液一滴，待片刻，再加盐酸一滴，即显红色）的物质。
在亚硫酸盐法生产纸浆的工艺中，正是由于亚硫酸盐溶液与木粉中的原本木质素发生了磺化反应，引进了磺酸基，增加了亲水性，而后这种木质素磺酸盐在酸性蒸煮液中进一步发生水解反应，使与木质素结合着的半纤维素发生解聚，从而使木质素磺酸盐溶出，实现了木质素、纤维素与半纤维素的分离，得到了纸浆。
半纤维素hemicellulose
植物细胞壁中与纤维素紧密结合的几种不同类型多糖混合物。包括木聚糖、木葡聚糖和半乳葡萄甘露聚糖等。
半纤维素：是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这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。半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50%，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。
半纤维素与纤维素共生、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。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。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，蒸煮溶出的半纤维素又可再沉积吸附于纸浆上，在制纤维素衍生物用浆时则须尽量除去半纤维素。
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接起来，形成木素－碳水化合物的复合体。
