纖維素的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

2024年3月11日發(fā)(作者：換個角度)

一. 結(jié)構(gòu)

纖維素是一種?重要的多糖，它是植物細胞?支撐物質(zhì)的材?料,是自然界最非?豐

富的生物質(zhì)?資源。在我們的提取?對象－農(nóng)作物秸稈中?的含量達到4?50－

460g/kg。纖維素的結(jié)構(gòu)?確定為β-D-葡萄糖單元經(jīng)?β－（1→4）苷鍵連接而成?的

直鏈多聚體?，其結(jié)構(gòu)中沒有?分支。纖維素的化學?式：C6H10O?

5

化學結(jié)構(gòu)的實?驗

分子式為（C6H10O?

5

）

0年代，就證明了纖維?素由純的脫水?D-葡萄

n

早在20世紀?2

糖的重復?單元所組成，也已證明重復?單元是纖維二?糖。纖維素中碳、氫、氧三

種元素的?比例是：碳含量為44?.44％，氫含量為6.17％，氧含量為49?.39％。一般

認為纖維?素分子約由8?000～12000個?左右的葡萄糖?殘基所構(gòu)成。

OH

O

HO

HO

OH

OH

O

β-D-葡萄糖

O

O

O

O

β－（1→4）苷鍵

O

O

O

O

纖維素分子的部分結(jié)構(gòu)（碳上所連羥基和氫省略）

二．天然纖維素的?原料的特征

做為陸生植物?的骨架材料，億萬年的長期?歷史進化使植?物纖維具有非?常強

的自我保?護功能。其三類主要成?分－纖維素、半纖維素和木?質(zhì)素本身均為?具有

復雜空間?結(jié)構(gòu)的高分子?化合物，它們相互結(jié)合?形成復雜的超?分子化合物，并進

一步形成?各種各樣的植?物細胞壁結(jié)構(gòu)?。纖維素分子規(guī)?則排列、聚集成束，由此決

定了細?胞壁的構(gòu)架，在纖絲構(gòu)架之?間充滿了半纖?維素和木質(zhì)素?。天然纖維素被?

有效利用的最?大障礙是它被?難以降解的木?質(zhì)素所包被。

纖維素和半纖?維素或木質(zhì)素?分子之間的結(jié)?合主要依賴于?氫鍵，半纖維素和

木?質(zhì)素之間除了?氫鍵外還存在?著化學健的結(jié)?合，致使半纖維素?和木質(zhì)素之間?的

化學健結(jié)合?主要在半纖維?素分子支鏈上?的半乳糖基和?阿拉伯糖基與?木質(zhì)素之間。

表：植物細胞壁中?纖維素、半纖維素、和木質(zhì)素的結(jié)?構(gòu)和化學組成?

項目

結(jié)構(gòu)單元

纖維素 木質(zhì)素 半纖維素

D-木糖、苷露糖、L-阿拉伯糖、

半乳糖、葡萄糖醛酸

吡喃型D－葡

G、S、H

萄糖基

結(jié)構(gòu)單元

間連?接鍵

β-1,4-糖苷鍵 多種醚鍵和C?-C

主鏈大多為β?-1,4-糖苷鍵、支

鍵，主要是

β-O-4型醚鍵

鏈為

β-1,2-糖苷鍵、β-1,3-糖苷鍵、

β-1,6-糖苷鍵

聚合度

聚合物

幾百到幾萬

β-1,4-葡聚糖

4000 200以下

G木質(zhì)素、GS木木聚糖類、半乳糖葡萄糖?苷

質(zhì)素、

GSH木質(zhì)素?

露聚糖、葡萄糖甘露聚?糖

結(jié)構(gòu) 由結(jié)晶區(qū)和無?

定型區(qū)兩相

組成立體線性?

分子α

不定型的、非均一有少量結(jié)晶區(qū)?的空間結(jié)構(gòu)不?

的、非線性

的三維立體聚?合

物

與半纖維素之?間

有化學健作?用

與木質(zhì)素之間?有化學健作用?

均一的分子，大多為無定型?

三類成分

之間?的連

接

氫鍵

天然纖維素原?料除上述三大?類組分外，尚含有少量的?果膠、含氮化合物和?

無機物成分。天然纖維素原?料不溶于水，也不溶于一般?有機溶劑，在常溫下，

也不為稀酸和?稀堿所溶解。

三．纖維素的分類 ?

按照聚合度不?同將纖維素劃?分為：α-纖維素、β-纖維素、γ-纖維素，據(jù)測α-纖

維素的聚合?度大于200?、β-纖維素的聚合?度為10～100、γ-纖維素的聚合?度小于

10。工業(yè)上常用α?-纖維素含量表?示纖維素的純?度。

綜纖維素是指?天然纖維素原?料中的全部碳?水化合物，即纖維素和半?纖維素

的總和?。