【正文】 omatic moiety (syringyl propane) (phydroxyphenyl propane) 分離木質(zhì)素的方法 分離方法 按分離原理不同，可分為兩大類： ? 溶出高聚糖，保留木質(zhì)素 如 Klason木質(zhì)素、高碘酸鹽木質(zhì)素等，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)被破壞 ? 直接溶出木質(zhì)素 如磨木木質(zhì)素、纖維素酶解木質(zhì)素（中性有機(jī)溶劑），二氧六環(huán)木 質(zhì)素、乙醇木質(zhì)素（酸性有機(jī)溶劑）等，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)接近原本木質(zhì) 素，得率低。 ? 分離木質(zhì)素 （ isolated lignin）：用各種方法從植物體中分離出來的木質(zhì)素，又稱木質(zhì)素制備物 。 木 質(zhì) 素 第三章 木質(zhì)素 ： 木質(zhì)素是由苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵連接而成的，具有三度空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的高聚物。 （晚材） 50～ 90176。 木材主要化學(xué)成分的分析程序及方法 針葉材的主要化學(xué)組成分析 ? 闊葉材的主要化學(xué)組成分析 木材細(xì)胞壁中化學(xué)成分的分布 主要化學(xué)成分在細(xì)胞壁中的分布 纖維素 為構(gòu)成植物細(xì)胞壁的骨架物質(zhì) 半纖維素 為填充物質(zhì) 木質(zhì)素 為結(jié)殼物質(zhì) 纖維素分子 原纖絲 微纖絲 細(xì)胞壁各層 12nm （ 10～ 30） 半纖維素 分布在微纖絲之間 木質(zhì)素 分布在細(xì)胞壁微纖絲之間及細(xì)胞之間 ? 胞間層 主要為木質(zhì)素，木質(zhì)素濃度高 ? 次生壁 木質(zhì)素濃度低，但絕對量大 ? 纖維素、半纖維素和木質(zhì)素主要集中在次生壁 植物細(xì)胞的木質(zhì)化過程 ? 植物細(xì)胞的生長過程也是初生壁的形成過程，木質(zhì)素是細(xì)胞壁形成到某種程度后出現(xiàn)的。 ? 提取物種類很多，性質(zhì)差別也很大。 植物纖維化學(xué)成分分析主要名詞 綜纖維素 綜纖維素 ：經(jīng)脫脂的植物纖維原料除去木質(zhì)素后保留下來的全部高聚糖，即纖維素和半纖維素的總和。在植物原料中含量少（一般 2~5%），但種類繁多（約 700余種）。 ? 木質(zhì)素 ：由苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵連接而成的，具有三度空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的高聚物。 軸向樹脂道 resin cannals present but sporadic and primarily in latewood resin canals present and abundant 針葉材的細(xì)胞組成 (a)松木早材 管胞 (b)松木晚材 管胞 (c)云杉早材 管胞 (d)云杉木射線 管胞 (e)松木木射線 管胞 (f)云杉木射線 薄壁細(xì)胞 (g)松木木射線 薄壁細(xì)胞 闊葉材的細(xì)胞組成 （ a） 樺木 導(dǎo)管 （ a1）樺木 導(dǎo)管 （晚材） （ b） 楊木 導(dǎo)管 （ c） 橡木 導(dǎo)管 （早材） （ c1）橡木 導(dǎo)管 （晚材） （ d） 橡木軸向 薄壁細(xì)胞 （ e） 橡木射線 薄壁細(xì)胞 （ f） 樺木射線 薄壁細(xì)胞 （ g） 橡木纖維狀 管胞 （ h） ，（ i）樺木 韌型纖維 思考題 ? 細(xì)胞壁的層狀構(gòu)造 ? 微纖絲 ? 紋孔及其類型 ? 紋孔對及其類型 ? 針葉材的三切面及其細(xì)胞組成 ? 闊葉材的三切及其細(xì)胞組成 植物纖維主要化學(xué)成分 第二章 植物纖維的主要化學(xué)成分 主要成分 （細(xì)胞壁物質(zhì)） 纖維素 碳水化合物 有機(jī)物 半纖維素 木質(zhì)素 芳香族化合物 少量成分 （非細(xì)胞物質(zhì)） 提取物 萜類、脂肪族、 酚類化合物 灰 分 無機(jī)鹽等 無機(jī)物 主要化學(xué)成分概述 ? 植物纖維原料的化學(xué)組成百分比 細(xì)胞壁物質(zhì) ? 纖維素 ：由 ?D葡萄糖單元通過 1→ 4苷鍵連接而成的線型高分子化合物。 ? 木材解剖結(jié)構(gòu)研究通常在 三切面 上進(jìn)行： 包括 橫切面 、 徑切面 和 弦切面 木材三切面 ? 橫切面 （ Cross Section or Transverse View)：沿著與樹木生長軸垂直方向切開的面稱為橫切面。制漿造紙過程中藥液滲透的主要通道。 ? 微纖絲以不同走向沿軸繞纏構(gòu)成細(xì)胞壁各個薄層： (見薄膜模式木材纖維的超微結(jié)構(gòu) ) M厚約 1~2μ無微纖絲 P厚約 ~狀、無規(guī)則 S1厚約 ~1μ”s”、” z”型交叉螺旋 50~70度 S2厚約 3~10μ單一取向10~20度 ——30~40度 占細(xì)胞壁的70~80% S3較 S2薄走向類似 S1 （ T三生壁 北歐習(xí)慣） ? S1層微纖維結(jié)晶度較高，對化學(xué)作用較穩(wěn)定，與 P層結(jié)合較緊密， S1緊緊套住 S2使S2不易分絲縱裂，打漿時先將 P、 S1剝離，S1S2結(jié)合較松弛，生產(chǎn)半化學(xué)漿時往往在S1S2之間分離， S2層是否易散開，與微纖絲夾角有關(guān)，角度越小，越容易分絲量化， P層薄而易碎 ? 稻草、麥草與木材纖維相似，但分層較厚， S2層角度較大 ? 多年生禾本科植物（如竹）次生壁層狀構(gòu)造較為特殊，具有多層結(jié)構(gòu)，每層由厚、薄不一，微纖絲走向不同的兩個薄層交替排列而成。 如馬尾松 Pinus massoiana Lamb 植物纖維原料的分類 、木材纖維原料： ? 針葉材（又稱軟木， Softwood） 如云杉、紅松、落葉松、馬尾松、思茅松等； ? 闊葉木（又稱硬木， Hardwood） 如楊木、樺木、桉木、櫸木、相思木等 、 非木材纖維原料 ? （ 1）草類纖維原料 即禾本科植物纖維原料。rstrom著， 王佩卿，丁振森譯，中國林業(yè)出版社（ 1981） （ 3） Wood Chemistry ─ Ultrastructure and Reactions, Dietrich Fengel, Gerd Wegener (1984) （ 4） 木質(zhì)素的化學(xué) ─ 基礎(chǔ)與應(yīng)用，（日本）中野準(zhǔn)三著， 高潔等譯，輕工業(yè)出版社（ 1979） （ 5） 木材化學(xué)，（日本）中野準(zhǔn)三等著， 鮑禾等譯，中國林業(yè)出版社（ 1983） 五、本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法 課程特點(diǎn)：植物纖維化學(xué)是一門發(fā)展中的學(xué)科。 纖維素衍生物的制備 ? 纖維素酯化和醚化反應(yīng)是制備纖維素衍生物的重要反應(yīng)。高分子化合物可直接來源于自然界，也可以是人工合成產(chǎn)品。 學(xué)習(xí)內(nèi)容與相關(guān)課程的關(guān)系 本課程牽涉有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)（包括儀器分析）、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理、生物合成等相關(guān)基礎(chǔ)課程。 ? 研究內(nèi)容 主要研究植物纖維原料的生物結(jié)構(gòu)及其所含各組分，特別是木質(zhì)素、纖維素和半纖維素三種主要組分的化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)性質(zhì)、分布規(guī)律及其利用途徑。 高分子化合物： 指原子數(shù)量達(dá)到 103 — 109個，分子量極高并含有若干規(guī)則結(jié)構(gòu)單元的物質(zhì)。 ? 由于纖維素大分子每個糖基上有三個 –OH（ C2， C3，C6），可發(fā)生各種酯化、醚化反應(yīng)，在很大程度上可改變纖維素的性質(zhì)，生產(chǎn)出許多有價值的纖維素衍生物。 四、主要參考資料 （ 1） 植物纖維化學(xué)（第二版），輕工業(yè)出版（ 1991） （ 2） 木材化學(xué) ─ 基礎(chǔ)與應(yīng)用，（芬蘭） Eero Sj246。 ? 教學(xué)內(nèi)容： ? （一）緒論 ? （二）主要成分及在細(xì)胞中的分布 ? （三）木質(zhì)素化學(xué) ? （四）纖維素化學(xué) ? （五）半纖維素化學(xué) ? （六）提取物化學(xué) 植物纖維原料的結(jié)構(gòu) 第一章 植物分類及命名 植物種類繁多，地球現(xiàn)存約 40萬種 根據(jù)親緣關(guān)系，歸結(jié)為 界 ——門 ——綱 ——目 ——科 ——屬 ——種 藻類植物 低等植物 菌類植物 植物 苔蘚植物 高等植物 蕨類植物 種子植物 木本 —針葉樹類 裸子植物： 木本 —闊葉樹類 種子植物 雙子葉植物：草類、麻類、豆類 被子植物 單子葉植物 —多數(shù)為草本，如禾本科類、禾本亞科、 竹亞科 命名 國際統(tǒng)一命名為拉丁名，即植物 學(xué)名一般采用雙名法：屬名、種 名、定名人。 微纖絲 ——纖維素分子的聚集體 是細(xì)胞壁中用電鏡能鑒別出的最小天然結(jié)構(gòu)單位，在電鏡下呈細(xì)絲狀 微纖絲外圍是半纖維素，微纖絲相互之間鑲嵌著木質(zhì)素和半纖維素，須脫去木質(zhì)素才能在電鏡下看到微纖絲。 （也有不成對的稱為盲紋孔） ? 作用：相鄰細(xì)胞間水分和養(yǎng)料交流的主要通道。 ? 顯微構(gòu)造 ：又稱微觀構(gòu)造，顯微鏡下觀察到的木材構(gòu)造（在電子顯微鏡下觀察到的構(gòu)造又稱超微結(jié)構(gòu)）。 ? 在弦切面借助放大鏡看見的位于木射線之中的比較小的樹脂道，是 徑向樹脂道或稱 橫行樹脂道 。由兩個或兩個以上的糖基組成，通常有分枝結(jié)構(gòu)，可用熱水或冷堿提取。 ? 提取物 ：用水、水蒸汽或中性有機(jī)溶劑可提取的物質(zhì)。 酚類化合物 ：茋 、木酚素、黃酮類化合物、單寧等。 測定原理： 戊聚糖 木 粉 戊 糖 糠 醛 12%HCl 12%HCl 提取物 ? 用極性和非極性有機(jī)溶劑、水蒸汽或水可提取的物質(zhì)。如： 苯 醇提取物 ，乙醚提取物， 冷水提取物 ， 熱水提取物 ， 1%NaOH提取物 等。 （早材）到 20～ 30176。 應(yīng)力木化學(xué)組成的特點(diǎn) ? 應(yīng)壓木 ? 木質(zhì)素含量高于正常木，纖維素含量低于正常木 ? 應(yīng)拉木 ? 木質(zhì)素含量低于正常木，纖維素含量高于正常木 作業(yè)： ? 比較下列各組名詞： 綜纖維素和半纖維素 纖維素和 ?纖維素 Klason木質(zhì)素與總木質(zhì)素 ? 試描述植物纖維主要化學(xué)成分在細(xì)胞壁各層中的含量及分布狀況。 ? 原本木質(zhì)素 （ protolignin）：以天然狀態(tài)存在于植物體中的木質(zhì)素。 ?與高聚糖之間錯綜復(fù)雜的聯(lián)系 無論何種方法分出的木質(zhì)素，都或多或少發(fā)生了變化，已不同于原來存在于植物體中的木質(zhì)素。 幾種主要分離方法簡介 ? 硫酸木質(zhì)素（ Klason lignin） ? 用 72% H2SO4處理脫提取物的試樣，溶出高聚糖，保留的殘渣即為 硫酸木質(zhì)素 ，或 Klason木質(zhì)素 。kman提出，故又稱 Bj246。含有一定量的高聚糖。 ? 制備方法與特點(diǎn)： ? 磨 → 酶處理（分解纖維素和半纖維素） → 有機(jī)溶劑抽提（含水二氧六環(huán)） ? 得率： 純化后 50~70%，含糖量與 MWL相近時，CEL的得率高 ? 顏色： 淺乳酪色 ? 分子量： 較高 ? CEL是用于木質(zhì)素結(jié)構(gòu)和性能研究較理想的木質(zhì)素制備物，但其含糖量較高，同時由于酶蛋白的干擾，其中含一定量的 N元