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第七章木素
第一节绪论
同学们好！在前面的课程中，宋老师为大家讲解了植物“三大素”中的纤维素与半纤维素
重点学习了它们的物理和化学性质，探讨了二者在植物细胞壁中的作用等内容
从这节课开始，我们将学习“三大素”中的木素
木素作为一种可再生资源，广泛存在于植物纤维原料中，在自然界中的产量仅次于纤维素
据统计，地球上木素总量达3000亿吨，而且每年生物合成的产率是200亿吨
制浆造纸工业每年从植物中分离得到1.4亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木素副产物
作为构成植物细胞壁的主要成分，木素具有重要的生理作用，它使植物在生长过程中保持直立
并在抵御植物不受微生物等外界侵犯方面发挥着重要作用
同时木素具有疏水的特性，使植物可以通过维管传导水分和养分
可以说木素是木质植物在地球上生存的重要依靠
使植物在自然环境下更坚固、更稳定，在不同地质和气候条件下适应并生长
然而，从工业利用的角度出发，大部分的植物纤维化学利用过程都是脱除木素
获得纤维素及半纤维素的过程，比如制浆造纸工业中化学制浆的目的是脱除木素和部分半纤维素
获得化学浆的过程，溶解浆的生产是脱除木素和半纤维素的过程
木素的化学结构与纤维素和半纤维素有显著的区别，纤维素与半纤维素均是多糖类物质
是由单糖主要通过糖苷键构成的直链或者支链多糖，而木素则是由苯丙烷单元
通过碳碳键和醚键连接而成的不均一的高分子聚合物，结构非常复杂
因此我们要学习和掌握木素化学，以便于在工业生产中制定合理的工艺条件达到可控脱木素的目的
木素化学的研究自十九世纪开始，1838年法国科学家Payen将木材与硝酸和氢氧化钠交替处理
获得的絮状物命名为纤维素，并将除去的物质称为结壳物质
1866年尔德曼提出从木素中得到了芳香族化合物，如原儿茶酸等
1890年Bamberger发现木素含有甲氧基
1897年Klason提出木素与松柏醛和松柏醇有密切联系
1907年他又认为木素是高分子化合物
十年后提出木素是由松柏醛和松柏醇通过醇羟基和酚羟基连接缩合而成的
Klason另一重要功绩是在1908年提出木素的定量方法--硫酸木素法
随后其他科学家又提出盐酸木素法、盐酸-磷酸木素法
以及铜氨木素法
二十世纪，1926-1932年Freudenberg发表了许多关于木素的假设
其中重要一点是木素的结构单元像建筑石一样，经氧化(脱氢)互相缩合形成大分子的
20世纪30年代以来出现了新的研究方法
如1939年Hibbert提出Hibbert酮是云杉木素的降解产物，具有愈创木基丙烷结构
Brauns抽提出占木材总量2-3%的“天然木素”
20世纪50年代后木素分离有了突破 Björkman提出结构变化小的磨木木素(MWL)
1975年Chang等提出用纤维素酶和半纤维素酶处理
再用96%和50%的二氧六环/水提取的纤维素酶木素，这是两种最好的木素分离方法
随着科学仪器的发展，紫外和红外光谱也应用于木素结构研究
此外，木素模型物合成和木素生物合成也有了新的发展
随着现代仪器的飞跃发展，色谱、质谱、核磁共振、电子自旋共振等相继应用于木素结构研究
人们提出了针叶材、阔叶材及麦草等新的木素结构模式
在本章中，我们将学习木素的生物、化学和物理性质
同学们需要在课程中了解木素的生物合成路径，学习木素在植物细胞壁中的分布规律
掌握木素的分子结构，理解木素化学、生物降解的反应机理以及木素高分子的物理特性
此外，我们还将介绍木素在制浆和漂白过程中的行为，以及木素系列产品的开发与应用技术等内容
总之，木素的学习是植物纤维化学课程中的重点、同时也是难点
讲解过程中将涉及许多反应方程式，需要同学们掌握并记忆
也注意要与之前学过的纤维素和半纤维素进行区分
下节课我们将开始学习木素的存在及其生物合成，欢迎大家继续关注我们的课程，与我们一起学习
-绪论
--绪论
-讨论
-1.1 植物纤维原料形成与分类
-1.1 植物纤维原料形成与分类--作业
-1.2 木材的宏观结构
--木材的宏观结构
-1.2 木材的宏观结构
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造--作业
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构--作业
-1.5 纤维细胞壁超微结构
-1.5 纤维细胞壁超微结构--作业
-1.6 纤维形态学因素
-1.6 纤维形态学因素--作业
-讨论
-图文
-课程思政--中国文化自信案例1
--纸的故事（一）
-本章总结
-2.1 植物纤维原料的化学组成
-2.1 植物纤维原料的化学组成--作业
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响--作业
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成--作业
-讨论
-图文
-本章总结
-3.1水分存在形式
-3.1水分存在形式--作业
-3.2 水分对木材的影响
-3.2 水分对木材的影响--作业
-讨论
-图文
-课程思政——木材水分与干缩湿胀实例
-本章总结
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质--作业
-4.2 芳香族化合物
-4.2 芳香族化合物--作业
-4.3 脂肪族化合物和无机物
-4.3 脂肪族化合物和无机物--作业
-4.4 提取物的分布、提取和分离
-4.4 提取物的分布、提取和分离--作业
-4.5 提取物对加工利用的影响
-4.5 提取物对加工利用的影响--作业
-讨论
-课程思政——提取物的高效利用实现绿水青山就是金山银山
--松脂采集
--松脂加工利用案例
-本章总结
-5.1糖化学基础
-5.1糖化学基础--作业
-5.2纤维素的存在、结构、性质
-5.2纤维素的存在、结构、性质--作业
-5.3纤维素物理结构
-5.3纤维素物理结构--作业
-5.4纤维素晶体结构
-5.4纤维素晶体结构--作业
-5.5纤维素结晶度及测定方法
-5.5纤维素结晶度及测定方法--作业
-5.6 纤维素润胀、溶解
-5.6 纤维素润胀、溶解--作业
-5.7 纤维素双电层及热解
-5.7 纤维素双电层及热解--作业
-5.8 纤维素酸水解和碱降解
-5.8 纤维素酸水解和碱降解--作业
-5.9 纤维素的氧化
-5.9 纤维素的氧化--作业
-5.10 纤维素酶降解
-5.10 纤维素酶降解--作业
-5.11纤维素酯化
-5.11纤维素酯化--作业
-5.12 纤维素醚化
-5.12 纤维素醚化--作业
-5.13纤维素接枝共聚与交联
-5.13纤维素接枝共聚与交联--作业
-5.14纤维素物理改性
-5.14纤维素物理改性--作业
-5.15细菌纤维素
-5.15细菌纤维素--作业
-讨论1
-讨论2
-图文
-拓展学习资料
--纸张结构
--纤维角质化定义
--纤维角质化机理
-课程思政--文化自信案例2（中国古名纸）
-课程思政——国家能源战略：生物质能源
-课程思政——文化自信案例3（纤维素与纺织）
-本章总结
-思维导图
-6.1半纤维素的命名、存在
-6.1半纤维素的命名、存在--作业
-6.2半纤维素提取
-6.2半纤维素提取--作业
-6.3半纤维素分离及糖基测定
-6.3半纤维素分离及糖基测定--作业
-6.4半纤维素的化学性质
-6.4半纤维素的化学性质--作业
-6.5半纤维素与纸张的关系
-6.5半纤维素与纸张的关系--作业
-6.6半纤维素利用
-6.6半纤维素利用--作业
-讨论
-图文
-拓展学习-功能性低聚糖
--功能性低聚糖
--常见功能性低聚糖
--木糖醇的食用
-本章总结
-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.2 木素的存在及其生物合成
-7.2 木素的存在及其生物合成--作业
-7.3 木素概念及化学结构
-7.3 木素概念及化学结构
-7.4 木素的分离
-7.4 木素的分离--作业
-7.5 木素碳水化合物复合体
-7.5 木素碳水化合物复合体
-7.6 木素化学结构的研究方法
-7.6 木素化学结构的研究方法
-7.7 木素的紫外及红外光谱
-7.7 木素的紫外及红外光谱
-7.8 木素的显色反应
-7.8 木素的显色反应
-7.9 木素化学结构与化学反应的关系
-7.9 木素化学结构与化学反应的关系
-7.10 木素的亲核反应1-氢氧化钠脱木素
-7.10 木素的亲核反应1-氢氧化钠脱木素
-7.11 木素的亲核反应2-硫酸盐法脱木素
-7.11 木素的亲核反应2-硫酸盐法脱木素
-7.12 木素的亲核反应3-亚硫酸盐法脱木素
-7.12 木素的亲核反应3-亚硫酸盐法脱木素
-7.13 木素的亲电反应
-7.13 木素的亲电反应
-7.14 木素的物理性质及特性
-7.14 木素的物理性质及特性
-7.15 木素的利用
-7.15 木素的利用
-讨论1
-讨论2
-图文
-植物纤维化学实验资料
--植物纤维化学实验
-课程思政——文化自信案例3：中国造纸技术的贡献
-本章总结
-考试
