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富含半纤维素的蔬菜

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中文名：半纤维素 外文名：hemicellulose 特    性：亲水性 来    源：植物

半纤维素(Hemicellulose)是与纤维素共同存在于大多数植物细胞壁的一类杂聚多糖（矩阵型多糖，如阿拉伯木聚糖）。纤维素是结晶的、强壮的、抗水解，聚合度为7000-15000。半纤维素是随机的、非结晶结构；强度低；在稀酸稀碱条件下或多种半纤维素酶作用下易于水解，聚合度为500-3000。

亲水性

半纤维素具有亲水性能，这将造成细胞壁的润胀，可赋予纤维弹性。在纸页成型过程中有利于纤维构造和纤维间的结合力。因此，半纤维素的加入影响了表面纤维的吸附，对纸张强度有影响。纸浆中保留或加入半纤维素有利于打浆，这是因为半纤维素比纤维素更容易水化润胀，半纤维素吸附到纤维素上，增加了纤维的润胀和弹性，使纤维精磨而不是被切断，因此能够降低打浆能耗，得到理想的纸浆强度。

组成

半纤维素(hemicellulose)：指在植物细胞壁中与纤维素共生、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，其化学结构各不相同。树茎、树枝、树根和树皮的半纤维素含量和组成也不同。因此，半纤维素是一类物质的名称。

构成半纤维素的糖基主要有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。

聚木糖类

是以1,4-β-D－吡喃型木糖构成主链，以4－氧甲基－吡喃型葡萄糖醛酸为支链的多糖,其结构如下：

式中Xβ为β-D-吡喃型木糖基；(H3CO)4GA为4-氧甲基-吡喃型葡萄糖醛酸基；阔叶材的A和B都是氧乙酰基；针叶材的A为α-L-呋喃型阿拉伯糖，B为羟基。

阔叶材与禾本科草类的半纤维素主要是这类多糖，在禾本科半纤维素的多糖中,往往还含有L－呋喃型阿拉伯糖基作为支链连接在聚木糖主链上。支链多少因植物不同而异。

聚葡萄甘露糖类

是由 D－吡喃型葡萄糖基和吡喃型甘露糖基以1,4-β型连接成主链。另一类聚半乳糖葡萄甘露糖类则还有 D－吡喃型半乳糖基用支链的形式以1,6-α型连接到此主链上的若干D-吡喃型甘露糖基和D－吡喃型葡萄糖基上，它们的结构如下：

式中Gβ为β-D－吡喃型葡萄糖基；Mβ为β-D－吡喃型甘露糖基；阔叶材的A和B都是羟基；针叶材的A为α-D－吡喃型半乳糖基，B为氧乙酰基。

针叶材的半纤维素以聚半乳糖葡萄甘露糖类为主。主链上的葡萄糖基与甘露糖基的分子比也因木材种类不同而在1:1到1:2之间变动。大多数木材半纤维素的平均聚合度只有200。

复合体

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，例如：

来源

半纤维素广泛存在于植物中，针叶材含15％～20％，阔叶材和禾本科草类含15％～35％，但其分布因植物种属、成熟程度、早晚材、细胞类型及其形态学部位的不同而有很大差异。例如针叶材的主要半纤维素是聚半乳糖葡萄甘露糖类，而阔叶材和禾本科草类的却是聚木糖类；针、阔叶材的射线细胞比管胞细胞和纤维细胞含较多的聚木糖类；在针叶材细胞次生壁的中层，聚木糖类含量最低，在次生壁外和内层却较高，而聚半乳糖葡萄甘露糖类的分布则恰恰相反。

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，虽然蒸煮溶出的半纤维素又可再沉积吸附于纸浆上，但仍将损失一定数量，而残留的半纤维素对纸浆的性质影响很大，它可增进纸浆的抗拉强度、弹性模数和透明度等，但对撕裂强度无影响。在制纤维素衍生物用浆时则须尽量除去半纤维素。

应用

半纤维素的工业利用正在开发，制浆废液可制酵母，酵母又可抽提出10％的核糖核酸，再衍生为肌苷单磷酸酯和鸟苷单磷酸酯，可用作调味剂、抗癌剂或抗病毒剂等。林产化学品法是先用有机酸使纤维原料预水解，水解残渣仍可制浆，质量可与未预水解的浆相媲美，而从水解液可分离出戊糖和己糖组分，所得木糖经处理后制成木糖醇，可作增甜剂、增塑剂、表面活性剂；木糖酸可作胶粘剂；聚木糖硫酸酯可作抗凝血剂 。

半纤维素糖类发酵酒精是利用生物技术，由可再生的植物纤维原料制取酒精，一直是国际关注的研究热点. 本项目以玉米棒芯为原料，经稀酸水解将半纤维转化为戊糖，进一步发酵为酒精。其总体水平为中国首创，国际先进。此项技术的中试成功将对中国酒精工业的发展起到积极的推动作用，对于解决人类将面临的能源危机、粮食紧缺及环境污染等问题均具有重大的意义。

卷烟影响

半纤维素是木浆的主要成分之一，与均由1，4－β糖苷键连接的葡萄糖组成的纤维素不同，半纤维素由各种碳水化合物以及戊糖和已糖组成。此外，单糖之间的连接方式也有很大的不同。

本研究的目的是探讨各种木浆中的半纤维素含量的差异，以及这些差异对木浆和卷烟纸热性质的影响。为了测定木浆中的半纤维素含量，将半纤维素用18％的NaOH溶液提取，然后调pH至7.0使之沉淀。分离后，通过在为了分析碳水化合物组成，将半纤维素用三氟乙酸水解。用离子交换层析进行糖分析，用脉冲电流法检测。

这些试验结果表明：不同的木浆之间有显著差异。就半纤维素来讲，木浆可以分为三类：长纤维素木浆、短纤维素木浆和一年生植物木浆。木浆中半纤维素的含量和成分都有差别，这些差别决定了木浆的热性质以及卷烟纸的热性质。

提取方法

从植物纤维中提取半纤维素的方法，其步骤是：将植物纤维、碱、水混合后放入带有搅拌装置和加热系统的反应釜中，将反应釜温度升至35℃～85℃，同时在300rpm～2000rpm的转速条件下，搅拌10s～10min，以常规方法过滤或离心，得到的滤液或上清液即为半纤维素的提取液；向半纤维素的提取液中加入其2～3倍体积量的80％～95％的乙醇，使可溶性半纤维素沉淀，常规过滤，收集产物并干燥，得半纤维素。本发明的方法反应物的浓度比水提取法要求的反应物浓度高，提取中不要求使用大量的水，明显降低了提取成本。

视频

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