半纖維素

富含半纖維素的蔬菜

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中文名：半纖維素 外文名：hemicellulose 特    性：親水性 來    源：植物

半纖維素(Hemicellulose)是與纖維素共同存在於大多數植物細胞壁的一類雜聚多糖（矩陣型多糖，如阿拉伯木聚糖）。纖維素是結晶的、強壯的、抗水解，聚合度為7000-15000。半纖維素是隨機的、非結晶結構；強度低；在稀酸稀鹼條件下或多種半纖維素酶作用下易於水解，聚合度為500-3000。

目錄

親水性

半纖維素具有親水性能，這將造成細胞壁的潤脹，可賦予纖維彈性。在紙頁成型過程中有利於纖維構造和纖維間的結合力。因此，半纖維素的加入影響了表面纖維的吸附，對紙張強度有影響。紙漿中保留或加入半纖維素有利於打漿，這是因為半纖維素比纖維素更容易水化潤脹，半纖維素吸附到纖維素上，增加了纖維的潤脹和彈性，使纖維精磨而不是被切斷，因此能夠降低打漿能耗，得到理想的紙漿強度。

組成

半纖維素(hemicellulose)：指在植物細胞壁中與纖維素共生、可溶於鹼溶液，遇酸後遠較纖維素易於水解的那部分植物多糖。一種植物往往含有幾種由兩或三種糖基構成的半纖維素，其化學結構各不相同。樹莖、樹枝、樹根和樹皮的半纖維素含量和組成也不同。因此，半纖維素是一類物質的名稱。

構成半纖維素的糖基主要有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。半纖維素主要分為三類，即聚木糖類、聚葡萄甘露糖類和聚半乳糖葡萄甘露糖類。

聚木糖類

是以1,4-β-D－吡喃型木糖構成主鏈，以4－氧甲基－吡喃型葡萄糖醛酸為支鏈的多糖,其結構如下：

式中Xβ為β-D-吡喃型木糖基；(H3CO)4GA為4-氧甲基-吡喃型葡萄糖醛酸基；闊葉材的A和B都是氧乙酰基；針葉材的A為α-L-呋喃型阿拉伯糖，B為羥基。

闊葉材與禾本科草類的半纖維素主要是這類多糖，在禾本科半纖維素的多糖中,往往還含有L－呋喃型阿拉伯糖基作為支鏈連接在聚木糖主鏈上。支鏈多少因植物不同而異。

聚葡萄甘露糖類

是由 D－吡喃型葡萄糖基和吡喃型甘露糖基以1,4-β型連接成主鏈。另一類聚半乳糖葡萄甘露糖類則還有 D－吡喃型半乳糖基用支鏈的形式以1,6-α型連接到此主鏈上的若干D-吡喃型甘露糖基和D－吡喃型葡萄糖基上，它們的結構如下：

式中Gβ為β-D－吡喃型葡萄糖基；Mβ為β-D－吡喃型甘露糖基；闊葉材的A和B都是羥基；針葉材的A為α-D－吡喃型半乳糖基，B為氧乙酰基。

針葉材的半纖維素以聚半乳糖葡萄甘露糖類為主。主鏈上的葡萄糖基與甘露糖基的分子比也因木材種類不同而在1:1到1:2之間變動。大多數木材半纖維素的平均聚合度只有200。

複合體

半纖維素與纖維素間無化學鍵合，相互間有氫鍵和范德瓦耳斯力存在。

半纖維素與木素之間可能以苯甲基醚的形式連接起來，形成木素－碳水化合物的複合體，例如：

來源

半纖維素廣泛存在於植物中，針葉材含15％～20％，闊葉材和禾本科草類含15％～35％，但其分布因植物種屬、成熟程度、早晚材、細胞類型及其形態學部位的不同而有很大差異。例如針葉材的主要半纖維素是聚半乳糖葡萄甘露糖類，而闊葉材和禾本科草類的卻是聚木糖類；針、闊葉材的射線細胞比管胞細胞和纖維細胞含較多的聚木糖類；在針葉材細胞次生壁的中層，聚木糖類含量最低，在次生壁外和內層卻較高，而聚半乳糖葡萄甘露糖類的分布則恰恰相反。

任何植物原料的化學製漿工業處理中，在脫木素的同時半纖維素也會發生酸性水解或鹼性水解、剝皮反應和氧化反應等，雖然蒸煮溶出的半纖維素又可再沉積吸附於紙漿上，但仍將損失一定數量，而殘留的半纖維素對紙漿的性質影響很大，它可增進紙漿的抗拉強度、彈性模數和透明度等，但對撕裂強度無影響。在制纖維素衍生物用漿時則須儘量除去半纖維素。

應用

半纖維素的工業利用正在開發，製漿廢液可制酵母，酵母又可抽提出10％的核糖核酸，再衍生為肌苷單磷酸酯和鳥苷單磷酸酯，可用作調味劑、抗癌劑或抗病毒劑等。林產化學品法是先用有機酸使纖維原料預水解，水解殘渣仍可製漿，質量可與未預水解的漿相媲美，而從水解液可分離出戊糖和己糖組分，所得木糖經處理後製成木糖醇，可作增甜劑、增塑劑、表面活性劑；木糖酸可作膠粘劑；聚木糖硫酸酯可作抗凝血劑 。

半纖維素糖類發酵酒精是利用生物技術，由可再生的植物纖維原料製取酒精，一直是國際關注的研究熱點. 本項目以玉米棒芯為原料，經稀酸水解將半纖維轉化為戊糖，進一步發酵為酒精。其總體水平為中國首創，國際先進。此項技術的中試成功將對中國酒精工業的發展起到積極的推動作用，對於解決人類將面臨的能源危機、糧食緊缺及環境污染等問題均具有重大的意義。

捲菸影響

半纖維素是木漿的主要成分之一，與均由1，4－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以及戊糖和已糖組成。此外，單糖之間的連接方式也有很大的不同。

本研究的目的是探討各種木漿中的半纖維素含量的差異，以及這些差異對木漿和捲菸紙熱性質的影響。為了測定木漿中的半纖維素含量，將半纖維素用18％的NaOH溶液提取，然後調pH至7.0使之沉澱。分離後，通過在為了分析碳水化合物組成，將半纖維素用三氟乙酸水解。用離子交換層析進行糖分析，用脈衝電流法檢測。

這些試驗結果表明：不同的木漿之間有顯著差異。就半纖維素來講，木漿可以分為三類：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成分都有差別，這些差別決定了木漿的熱性質以及捲菸紙的熱性質。

提取方法

從植物纖維中提取半纖維素的方法，其步驟是：將植物纖維、鹼、水混合後放入帶有攪拌裝置和加熱系統的反應釜中，將反應釜溫度升至35℃～85℃，同時在300rpm～2000rpm的轉速條件下，攪拌10s～10min，以常規方法過濾或離心，得到的濾液或上清液即為半纖維素的提取液；向半纖維素的提取液中加入其2～3倍體積量的80％～95％的乙醇，使可溶性半纖維素沉澱，常規過濾，收集產物並乾燥，得半纖維素。本發明的方法反應物的濃度比水提取法要求的反應物濃度高，提取中不要求使用大量的水，明顯降低了提取成本。

視頻

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