植物资源化学_纤维素_
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一.名词解释纤维素:纤维素是由β,D-葡萄糖基通过1,4-苷键连接而成的线状高分子化合物。
水解纤维素:纤维素部分水解所生成的不溶于水的产物称为水解纤维素。
纤维素1:天然纤维素的结晶格子称为纤维素I.纤维素2:经过Na-纤维素I的形式在NaOH的作用下得到的纤维素。
纤维素3:经过NH3-纤维素I的形式,在蒸发所得到的纤维素。
木素:是由苯基丙烷结构单元(及C6-C3单元)通过醚键,碳-碳键链接而成的芳香族高分子化合物。
原本木素:以天然状态存在于植物体中的木素,未经过任何加工。
磨木木素:磨木木素又称贝克曼木素,它是在室温下用不引起润胀作用的中性溶剂做介质,仔细的研磨木粉,通过溶剂抽提而获得的高得率的分离木素。
半纤维素:半纤维素是由多种糖基,糖醛酸基所组成的,并且分子中往往带有支链的复合聚糖的总称。
综纤维素:又称总纤维素,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称)克-贝纤维素:由英国人克罗斯和贝文提出的分离纤维素的方法所得到的纤维素称为克-贝纤维素。
工业半纤维素:习惯上将β-纤维素和γ-纤维素之和称为工业半纤维素。
硝酸乙醇纤维素:用20%的硝酸和80%乙醇的混合液,在加热至沸腾的条件下处理无抽提物的试样,使其中的木素变为硝化木素、溶于乙醇中而被除去,所得残渣既为硝酸乙醇法纤维素。
润胀:固体吸收润胀剂后,其体积变大但不失其表观均匀性,分子间的内聚力减小,固体变软的现象。
纤维素纤维的润胀分为:有限润胀和无限润胀。
纹孔:植物细胞在增厚过程中,并不是整个细胞都产生均匀增厚的,其未增厚的部分细胞壁较薄,在显微镜下观察成一个孔,称为纹孔。
解释纤维素纤维的滞后现象:吸附时先要破坏无定形区的氢键才能吸水,分子内有一定的应力抵抗这种破坏,氢键不可能全部打开;而解吸时,先失去多层水,然后失去氢键结合水。
纤维素与水分子之间的氢键不能全部可逆地被打开,故吸着的水较多,产生滞后现象。
二.简答题1、比较木素在酸性条件下和碱性条件下的亲核反应,找出共同点和不同点?答:共同点:都可以生成正碳离子结构。
一.结构纤维素是一种重要的多糖,它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最非丰富的生物质资源。
在我们的提取对象-农作物秸秆中的含量达到450-460g/kg。
纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β-(1→4)苷键连接而成的直链多聚体,其结构中没有分支。
纤维素的化学式:C6H10O5化学结构的实验分子式为(C6H10O5)n早在20世纪20年代,就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复单元所组成,也已证明重复单元是纤维二糖。
纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是:碳含量为44.44%,氢含量为6.17%,氧含量为49.39%。
一般认为纤维素分子约由8000~12000个左右的葡萄糖残基所构成。
O OOOOOOOO1→4)苷键β-D-葡萄糖纤维素分子的部分结构(碳上所连羟基和氢省略)二.天然纤维素的原料的特征做为陆生植物的骨架材料,亿万年的长期历史进化使植物纤维具有非常强的自我保护功能。
其三类主要成分-纤维素、半纤维素和木质素本身均为具有复杂空间结构的高分子化合物,它们相互结合形成复杂的超分子化合物,并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。
纤维素分子规则排列、聚集成束,由此决定了细胞壁的构架,在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。
天然纤维素被有效利用的最大障碍是它被难以降解的木质素所包被。
纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键,半纤维素和木质素之间除了氢键外还存在着化学健的结合,致使半纤维素和木质素之间的化学健结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。
表:植物细胞壁中纤维素、半纤维素、和木质素的结构和化学组成项目纤维素木质素半纤维素结构单元吡喃型D-葡萄糖基G、S、H D-木糖、苷露糖、L-阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖醛酸结构单元间连接键β-1,4-糖苷键多种醚键和C-C键,主要是β-O-4型醚键主链大多为β-1,4-糖苷键、支链为β-1,2-糖苷键、β-1,3-糖苷键、β-1,6-糖苷键聚合度几百到几万4000 200以下聚合物β-1,4-葡聚糖G木质素、GS木质素、GSH木质素木聚糖类、半乳糖葡萄糖苷露聚糖、葡萄糖甘露聚糖结构由结晶区和无定型区两相组成立体线性分子α不定型的、非均一的、非线性的三维立体聚合物有少量结晶区的空间结构不均一的分子,大多为无定型三类成分之间的连接氢键与半纤维素之间有化学健作用与木质素之间有化学健作用天然纤维素原料除上述三大类组分外,尚含有少量的果胶、含氮化合物和无机物成分。
植物资源化学重点植物资源化学重点0000考试2010-07-09 23:23:38阅读16评论0 字号:大中小订阅第四章纤维素纤维素是世界上最丰富的可再生的天然资源,分布极为广泛。
纤维素是细胞壁的骨架物质。
含量:木材 40~50%禾本科 40~45%棉花 95~99%苎麻 80~90%苔藓 25~30%纤维素概念:b-D-吡喃型葡萄糖基通过1→4苷键连接而成的线型高分子化合物。
D、L和a、b 开链式葡萄糖第一节纤维素的结构纤维素的结构包括两个方面:1、纤维素分子的化学结构(大分子结构)2、纤维素的超分子结构(纤维素大分子相互之间的关系)一、纤维素大分子的化学结构元素组成: C:44.4%;H:6.17%;O:49.38%分子式: (C6H10O5)n,基环分子量C6H10O5 = 162。
非还原性端基中间糖基还原性端基由b-D-吡喃型葡萄糖基构成的线型分子;基本重复单元为纤维素二糖。
连接方式:1→4 b-苷键(glycoside linkage)纤维素大分子具有方向性二、纤维素的超分子结构超分子结构:纤维素大分子之间的排列情况(聚集状态),即由纤维素大分子排列而成的聚集体的结构。
根据X-射线研究,纤维素大分子的聚集体为两相结构。
1、纤维素超分子结构理论两相结构理论要点纤维素由结晶区和无定形区交替排列而成。
结晶区分子排列规则、紧密,呈现清晰的X-射线衍射图谱;无定形区分子排列松散,规则性差,没有清晰的X-射线衍射图谱。
结晶区和无定形区之间没有明显的界限,而是逐步过渡。
2、纤维素大分子的氢键氢键:当H以其主价键与负电性很强的原子结合后,再以副价键与另一个负电性很强的原子相连接所形成的键。
形成氢键的条件:a、有一个与负电性很强的原子成共价结合的氢原子(H);b、另有一个负电性很强的具有未共用电子对的原子(N、O、F);c、相互距离小于2.8~3.0?。
纤维素分子羟基上的“H”原子与相邻羟基上的“O”原子之间可以形成氢键。
第一章第二节植物纤维主要化学成分主要成分(细胞壁物质)纤维素碳水化合物有机物半纤维素木质素芳香族化合物少量成分(非细胞壁物质)提取物萜类、脂肪族、酚类化合物灰分无机盐等无机物2.1.1 主要化学成分概述2.1 植物纤维的主要化学成分植物纤维原料的化学组成百分比2.1.1.1 细胞壁物质纤维素:由 -D-葡萄糖单元通过1→4苷键连接而成的线型高分子化合物。
纤维素是自然界贮量最丰富的可再生资源。
半纤维素:细胞壁中非纤维素高聚糖(习惯上不包括果胶和淀粉)的总称。
由两个或两个以上的糖基组成,通常有分枝结构,可用热水或冷碱提取。
木质素:由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的,具有三度空间结构的复杂的高聚物。
木质素和半纤维素在一起,填充在细胞壁的微纤丝之间,同时也存在于胞间层。
2.1.1.2 非细胞壁物质植物纤维原料中的非细胞壁物质通常指存在于细胞腔和细胞间隙的、不参与细胞壁结构的物质,大部分可溶于中性有机溶剂或水,又称提取物。
提取物:用水、水蒸汽或中性有机溶剂可提取的物质。
在植物原料中含量少(一般2~5%),但种类繁多(约700余种)。
提取物可分为三大类:萜类化合物:树脂、萜类等。
脂肪族化合物:蜡、脂肪、单糖和低聚糖、淀粉、果胶、树胶、蛋白质、生物碱等。
酚类化合物:茋(芪) 、木酚素、黄酮类化合物、单宁等。
2.1.2 植物纤维化学成分分析主要名词2.1.2.1 综纤维素综纤维素:经脱脂的植物纤维原料除去木质素后保留下来的全部高聚糖,即纤维素和半纤维素的总和。
2.1.2.2 α-、β-和 γ -纤维素综纤维素(化学浆)不溶部分α-纤维素溶解部分不溶部分溶解部分17.5%NaOH 或24%KOHHAc 中和β-纤维素γ-纤维素根据起始物的不同,分为综纤维素的a-、β-、γ-纤维素和化学浆的a-、β-、γ-纤维素注意:a-、β-、γ-纤维素的主要成分,及其与纤维素的区别2.1.2.3 Klason 木质素与总木质素不溶残渣溶解部分72%H 2SO 4 20℃, 2 hrKlason 木质素 或硫酸木质素、酸不溶木质素脱脂木粉3%H 2SO 4 回流, 4 hr酸溶木质素总木质素 = Klason 木质素 + 酸溶木质素Total lignin = Klason lignin + Acid soluble lignin为什么测定木质素需要保留少量碳水化合物?相当于植物纤维原料中全部五碳糖的总和。
纤维素的化学成分纤维素是一种天然可材料。
纤维素是一种碳源,它在自然界中非常常见,是许多植物的重要组成部分。
它们主要组成了细胞壁,木质部和绒毛部等植物组织,对生物质燃料发电具有重要意义。
在纤维素中有多种化学物质,所有这些都是非常重要的。
纤维素中的主要化学成分是碳水化合物。
这些碳水化合物包括糖、纤维素醣聚糖、纤维素糖苷、纤维素聚糖苷、叶绿素等。
这些碳水化合物以糖、多糖和聚糖的形式存在,它们具有保护作用,可以抵抗有害的微生物影响。
此外,这些碳水化合物还可以用作生物能源和添加剂,用于制造食品、药物和其他许多物质。
除碳水化合物外,植物纤维素中还含有蛋白质、矿物质、脂肪酸、树脂、水溶性维生素和抗氧化剂等。
这些物质具有重要的功能。
蛋白质在保证健康时十分重要,可以帮助建立和维持细胞结构,并参与新生物组织形成。
而矿物质,如钙、镁、锌、铁、锰和氯,有助于调节营养平衡、维护神经系统和免疫功能。
脂肪酸可以帮助脂质代谢,提高血液中的饱和脂肪酸含量。
此外,水溶性维生素也十分重要,能促进健康,抗氧化剂可防止氧化老化。
此外,纤维素中还含有一些有机物质,这些有机物质可以用于制造各种类型的产品,包括纤维素纤维、甲醛、醋酸酯和水溶性染料等。
这些物质可以用于制造家具、室内装饰、涂料、衣物等产品。
综上所述,纤维素是一种极其重要的物质,它的主要化学成分包括碳水化合物、蛋白质、矿物质、脂肪酸、树脂、水溶性维生素和抗氧化剂等,这些物质都具有重要的功能,可以用于制造纤维素纤维、甲醛、醋酸酯和水溶性染料等产品。
纤维素的化学成分可以为许多非常重要的产业提供重要的素材,为人类社会发展提供重要贡献。
植物纤维理分
植物纤维是广泛存在于植物细胞壁中的一种天然高分子化合物,是构成植物细胞壁的主要成分之一。
植物纤维可以分为以下几类:
1. 纤维素:纤维素是由许多葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性大分子,是植物细胞壁的主要成分。
纤维素在植物界中广泛存在,如木材、棉花、麻类等。
2. 半纤维素:半纤维素是一类复杂的多糖混合物,由多种单糖组成,如木糖、葡萄糖、半乳糖等。
半纤维素在植物细胞壁中与纤维素相互连接,起到支撑和保护作用。
半纤维素在木材、草类、藻类等植物中较为丰富。
3. 木质素:木质素是一类复杂的芳香族聚合物,是植物细胞壁中的硬质部分。
木质素赋予植物细胞壁硬度和刚性,对于植物的结构支撑起到重要作用。
木质素主要存在于木材、树皮和一些草本植物中。
4. 其他植物纤维:除了上述主要的植物纤维类型外,还有一些其他类型的植物纤维,如藻酸盐、壳聚糖等。
这些纤维在一些海洋植物和低等植物中较为常见。
植物纤维在人类生活中具有重要的应用价值。
纤维素是造纸、纺织和纤维素材料的主要原料;半纤维素在食品、医药和生物技术领域有一定的应用;木质素可用于生产木质素磺酸盐等化学品。
此外,植物纤维还在生物质能源、环保材料等领域具有潜在的应用前景。
纤维素植物原材料
纤维素的植物原材料包括棉花、木材(包括针叶材和阔叶材)、禾草类植物(含种植业废弃物)等。
其中,棉花是植物纤维中品质最好、用量最大的纤维资源,其质地柔软,强度大,经过稀碱处理后通常用于生产纤维素酯、纤维素醚和微晶纤维素。
木材不仅是造纸工业的主要原料,也是纤维素化学工业的重要资源。
禾草类纤维素原料主要包括麦草、稻草、玉米秆、高粱秆、芦苇等,这些原料价格低廉、来源充足、容易制浆。
此外,一些蔬菜和谷物也是纤维素的重要来源,例如辣椒、南瓜、白菜、菠菜、豌豆、小麦、大麦和玉米等。
然而,需要注意的是,粮食类的食物加工得越精细,含有的纤维素就越少。
以上内容仅供参考,如需获取更多信息,建议查阅相关文献或咨询专业人士。
纤维素名词解释
纤维素是一种天然的可再生绿色资源,它是有机物质的一种,主要由碳、氢、氧组成,它的分子量很大,拥有高强度和低重量的特点,因此在工业生产中有着广泛的应用。
纤维素来源广泛,可以从植物纤维中提取,如木材、竹子、麻、稻草等,也可以从动物纤维中提取,如羊毛、马毛等,还可以从藻类中提取,如海藻、蓝藻等。
纤维素通常以纤维形式出现,但也可以通过化学法把它们转变成不同类型的纤维素,如纤维素纤维板、纤维素粉末和纤维素纤维素。
纤维素有着高度特殊的结构,它们可以分为两类:纤维素纤维和纤维素凝胶。
纤维素纤维具有高强度和高刚度,因此可以用来制造各种重型零件,如汽车框架、桥梁、建筑构件等。
纤维素凝胶则可以用来制作软型物品,如汽车内饰、家具等,它们的柔软性和厚度可以满足生活中不同的需求。
另外,纤维素还可以用于生物柴油和乙醇的生产,从而可以制造更清洁、更可持续的燃料,这也是纤维素被如此重视的原因之一。
从上述内容可以看出,纤维素是一种具有高度特殊性的绿色可再生资源,它不仅可以用于制造各种重型零件和软物品,而且还可以用于生物柴油和乙醇的生产,因此它在工业生产中具有重要的意义。
化学反应中的纤维素化学反应纤维素是植物细胞壁中的一种主要成分,也是最常见的有机物之一。
它在植物生长中起到了重要的支持和保护作用。
另一方面,纤维素也是一种非常普遍的生物质资源,可以作为纤维素基材料生产纸张、纤维板和生物燃料等工业原料。
为了更好地利用这种生物质资源,需要对纤维素的化学反应进行深入研究。
本文将介绍纤维素的化学反应及其应用。
一、纤维素的化学成分纤维素是一种复杂的多糖,由大量葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
通常情况下,纤维素中还含有少量的含氮化合物和其他杂质。
由于纤维素分子之间的氢键和范德华力,因此它在自然界中十分稳定,很难被降解。
但是,通过一些特定的化学反应,纤维素的结构可以被改变,从而改变纤维素材料的性质和用途。
二、纤维素的化学反应1、酸解反应酸解是最常用的纤维素化学反应之一。
在酸的作用下,纤维素中的糖苷键被水解,逐渐分解成葡萄糖单元。
这个反应通常在浓硫酸或盐酸等酸性条件下进行,而且需要一定的时间和温度。
酸解反应可以产生大量的还原糖和纤维素酸,是制备纤维素衍生物和纤维素基产品的重要步骤。
2、氢氧化反应氢氧化反应通常是将纤维素放入强碱溶液中,然后加热。
在高温和碱性条件下,纤维素分子中的糖苷键被水解,逐渐分解成葡萄糖单元和水。
这个反应通常用于制备微晶纤维素和纤维素醚。
3、酯化反应酯化反应是一种将纤维素的羟基与酸基反应的方法。
这个反应通常是将纤维素和酸酐放入反应瓶中,然后在一定的温度和时间下进行反应。
酯化反应产生的产物通常是纤维素酯。
纤维素酯是一种广泛应用的纤维素衍生物,可用于制备涂料、塑料和涂层材料。
4、氧化反应氧化反应通常是将纤维素放入含有过氧化氢或者其他氧化剂的溶液中进行反应。
这个反应可以引起纤维素结构中羟基和甲基的氧化。
氧化后的纤维素的性能和化学参量发生了显著的改变,适合于生产一些特殊的产品。
三、应用通过不同的化学反应,纤维素可以制备不同的衍生物,可以用于很多领域。
1、制备纤维素醚和纤维素酯。
高一化学纤维素知识点归纳纤维素是一类重要的生物大分子,由多个葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成,是植物细胞壁的主要组成成分之一。
纤维素不仅在生物学中具有重要作用,还具有广泛的应用价值。
本文将围绕高一化学纤维素的相关知识点进行归纳总结。
一、纤维素的基本性质1. 原子组成:纤维素由碳、氢、氧三种元素组成,化学式为(C6H10O5)n。
2. 分子结构:纤维素是由β-葡萄糖(D-葡萄糖)通过β-1,4-糖苷键连接而成的聚合物。
3. 溶解性:纤维素在常规溶剂如水、酒精中不溶解,但在一些特殊条件下可以通过化学反应转化为可溶解的衍生物。
二、纤维素的生物学功能1. 组成细胞壁:纤维素是植物细胞壁的主要成分,赋予细胞壁很强的机械强度。
2. 维持植物形态:纤维素的存在使得植物能够维持正常的形态结构,增强植物的抗风和抗压能力。
3. 为植物提供能量:纤维素在咀嚼后被植物细胞分解为葡萄糖,提供植物体内的能量来源。
三、纤维素在工业中的应用1. 纸浆制备:纤维素是纸张的主要原料,通过对纤维素的化学和物理处理,可以制备高质量的纸浆。
2. 纺织工业:纤维素可以转化为人造纤维如纤维素醋酸纤维,用于制作纺织品、纤维板等。
3. 食品工业:纤维素广泛应用于食品加工中,如增加食品的纤维含量、改善口感、增加饱腹感等。
4. 药品工业:纤维素作为药物的包衣材料可以改善药物的缓释性能和稳定性。
5. 化妆品工业:纤维素作为增稠剂和稳定剂广泛应用于化妆品制造中。
6. 生物燃料生产:纤维素可以通过生物转化技术转化为生物燃料如乙醇。
四、纤维素的化学反应1. 酸的水解:纤维素可以通过浓酸条件下的酸水解反应,将其降解为葡萄糖单体。
2. 碱的水解:纤维素可以通过碱水解反应,将其转化为纤维素醇或纤维二醇。
3. 酯化反应:纤维素经过酯化反应可以制备各种纤维素衍生物,如纤维素醋酸纤维。
五、纤维素的生态意义1. 碳循环:纤维素储存着大量的碳元素,参与了全球的碳循环过程。