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[[半纤维素]](hemicellulose)：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。

==简介==
{{百科小图片|bkaft.jpg|}}植物细胞壁构成纤维素小纤维间的间质[[凝胶]]的[[多糖]]群中除去[[果胶]]质以外的物质，是构成[[初生壁]]的主要成分。包括[[葡萄糖]]、木糖、甘露糖、[[阿拉伯糖]]和半乳糖等，单糖聚合体间分别以[[共价键]]、氢键、醚键和酯键连接，他们与[[伸展蛋白]]、其他[[结构蛋白]]、壁酶、纤维素和果胶等构成具有一定硬度和弹性的[[细胞壁]]，因而呈现稳定的[[化学]]结构。原来是从总纤维素中{{百科小图片|bkafu.jpg|}}以17.5％NaOH以至24％KOH提取出来的多糖成分的总称，而没有相应的特定的化学结构。碱提取液用[[醋酸]]中和沉淀的部分是半纤维素A，[[上清液]]用[[乙醇]]沉淀的部分是半纤维素B。作为重要的多糖除木聚糖、[[葡聚糖]]、[[阿拉伯木聚糖]]、[[葡萄]][[甘露聚糖]]、阿拉伯[[半乳聚糖]]等中性多糖外。　　
==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==

===总述===
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：{{百科小图片|bkafv.jpg|聚木糖结构}}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：{{百科小图片|bkafw.jpg|聚葡萄甘露糖结构}}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：{{百科小图片|bkafx.jpg|碳水化合物的复合体}}　　
==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]]。{{百科小图片|bkafy.jpg|高能[[酒精]]}}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。　　
==对卷烟影响==
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。 

{{百科小图片|bkafz.jpg|烟}}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100～200℃范围内进行热提取试验并在300～700℃的范围内进行裂解实验，对从各种木浆得到的半纤维素的热性质进行了分析研究。

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。

[[分类:生物化学]][[分类:生物]][[分类:生物学]][[分类:生命科学]][[分类:生物工程]]
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