当前课程知识点：植物纤维化学 > 第六章 半纤维素 > 6.2半纤维素提取 > 6.2半纤维素提取
同学们，大家好！上节课我们学习了半纤维素的存在及命名
半纤维素如何从植物纤维原料中得到？用什么溶剂可以把半纤维素提取出来？
要想回答这些问题，我们就要学习半纤维素的提取
第二节 半纤维素的提取
半纤维素存在于各种植物纤维原料中，为了研究半纤维素的化学结构
往往需要把半纤维素从原料中分离出来，在分离过程中应尽量地彻底分离
并且要尽量减少半纤维素的变化
由于植物纤维原料中有多种化学组分，木素与半纤维素之间还有化学连接
纤维素与半纤维素之间虽然没有化学连接，但它们之间的结合比较紧密
所以，半纤维素的分离是比较复杂的
分离前的准备
我们前面学过，在植物纤维原料中含有盐类、萜烯类化合物、脂肪、蜡、糖、鞣质
多酚类物质、色素和水溶性聚糖等物质，在分离半纤维素之前必须把这些杂质除去
一般的无机盐不必分离
萜烯类化合物、脂肪、蜡、鞣质等可用苯醇混合液或丙酮等有机溶剂抽提除去
单糖、若干配糖化物、少量的低聚糖和水溶性聚糖可用70%乙醇或冷水抽提出来
对果胶或半乳糖醛酸含量较多的原料，可用草酸盐或草酸溶液预抽提
因此在分离半纤维素之前，一般可用水抽提，再用苯和乙醇混合液抽提
必要时再用草酸盐溶液抽提，这要视所抽提的原料需要而定
原料经这些抽提处理后就成为了无抽提物试样
对于阔叶木和草类原料可以直接从无抽提物试料中抽提分离半纤维素，这种方法叫直接抽提法
针叶木不能用直接抽提法抽提分离半纤维素，这是因为针叶木管胞次生壁高度木质化
使溶剂不易进到次生壁将半纤维素抽提出来
所以针叶木直接从无抽提物试料抽提分离的半纤维素很少，无实用价值
但落叶松除外，因为它含有较高量的水溶性聚阿拉伯糖半乳糖，此聚糖可用冷水自木粉中抽提出来
所以针叶木一般必须经无抽提物试料制成综纤维素，后再抽提分离半纤维素
直接抽提法所得半纤维素量少，且杂质也伴随半纤维素被同时抽出，给提纯工作增加了困难
因此，大多是先将无抽提物试料制备成综纤维素，再从综纤维素抽提分离半纤维素
制备综纤维素时，由于要尽量使纤维素与半纤维素减少降解损失
所以，制备的综纤维素中一般还残留有1%~2%的木素与半纤维素在一起
使半纤维素的分级有时发生困难
抽提过程中可能发生的化学反应
乙酰基脱落：在碱性条件下，半纤维素结构中的乙酰基会脱落
防止乙酰基脱落的方法是用二甲亚砜抽提
剥皮反应：在碱性条件下，半纤维素结构中分子链也会发生剥皮反应
引起末端基脱落，分子链变短
碱性水解：在碱性抽提过程中，半纤维素结构中分子链也会发生苷键断裂，发生碱性水解
半纤维素与其它细胞壁组分间化学键断裂
半纤维素和木素之间的化学键连接在碱性条件下会断裂
可采用的保护措施是加硼酸盐提高聚糖的碱溶解度
半纤维素的抽提
分离半纤维素一般是用各种溶剂抽提综纤维素，利用不同浓度的碱液与某些助剂的共同作用
或某种溶剂的单独作用，将不同的聚糖抽提出来并加以分离
由于半纤维素是一种复合聚糖，要把这些聚糖绝对分离几乎是不可能的
实际上只能达到一定程度的分离
因为不可能有一个分离方法可适用于所有植物原料，所以，分离半纤维素的方法各异，常用的有
浓碱溶解硼酸络合分级抽提法
这种方法主要用于针叶木综纤维素的半纤维素的分离，也可用于其他植物原料
先用24%KOH抽提，然后用含硼酸盐的氢氧化钠(或氢氧化钾)再抽提
NaOH和LiOH是比KOH 抽提能力强的半纤维素溶剂
这是因为Na+、Li+的水化阳离子较K+的水化阳离子大的缘故
在碱液中加入硼酸盐增加了溶解能力
这是因为在抽提聚糖时，硼酸盐形成了环形α一顺式-乙二醇基团
例如聚葡萄糖甘露糖抗碱液抽提，当用含硼酸盐的碱液抽提时
该聚糖即可与硼酸盐作用形成可被碱液抽提出来的络合物
而其他许多半纤维素如聚木糖可只用碱液抽提溶出，因此可将聚木糖和聚葡萄糖甘露糖分离开
逐步增加碱液浓度分级抽提法
这种方法也是主要用于针叶木综纤维素的半纤维素分离
先用较低浓度的碱液抽提，把易于溶解的和在纤维中易于到达的聚糖先抽提出来
然后逐步增加碱液浓度，把难溶的、不易到达的聚糖抽提出来
这一方法目前采用较多的是改进的方法一氢氧化钡选择性分级抽提法
其主要原理是用Ba(OH)2将聚半乳糖葡萄糖甘露糖络合起来，形成在碱液中不溶解的络合物
从而与聚木糖类分开，使聚木糖的提纯手续简化
单纯碱抽提法
此方法是用KOH溶液抽提阔叶木与草类原料中的聚木糖
因为KOH溶液对聚木糖的溶解能力强，对聚甘露糖类的溶解能力较小
阔叶木可用10%KOH溶液抽提，而草类原料用 5%KOH 溶液抽提即可
碱性过氧化氢抽提
过氧化氢在碱性条件下除了具有脱木素和漂白作用外，还可以作为半纤维素的温和增溶剂
其特点：抽提的半纤维素颜色浅，抽提的半纤维素分子量高
抽提的半纤维素含有很少量的缔合木素
二甲亚砜抽提法
在用碱液抽提分离半纤维素时，虽然尽量避免半纤维素发生变化
但半纤维素所含的乙酰基仍不免被脱去
乙酰基是细胞壁中的重要功能性基因，在阔叶木中其含量可为3%~5%
在针叶木中含量为1%~2%在阔叶木中此基可联接于聚木糖上，在针叶木中可联接于聚葡萄糖甘露糖上
为了研究半纤维素的结构，在分离过程中要尽量避免乙酰基的脱除
用二甲亚砜作为溶剂抽提半纤维素时，乙酰基可被保留下来
如用二甲亚砜抽提银桦亚氯酸盐法综纤维素时，可以得到一个戊糖与己糖的混合物
随后用水抽提，则得到一个含有一定量氧-乙酰基和糖醛酸基的聚木糖
用二甲亚砜抽提亚硫酸盐桦木浆，可抽出约12%的半纤维素，此半纤维素约含8.5%的乙酰基
小结
提取半纤维素前需要把提取物抽提出来，最好做成综纤维素
半纤维素的提取方法有：浓碱溶解硼酸络合分级抽提法
逐步增加碱液浓度分级抽提法、单纯碱抽提法、碱性过氧化氢抽提及二甲亚砜抽提法
今天的课程就讲到这里，下节课我们将一起学习半纤维素的分离及糖基测定
-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
