植物纖維化學(xué)

內(nèi)容概要

　　《教育部高等學(xué)校輕工與食品學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會推薦教材：植物纖維化學(xué)（第4版）》從植物纖維的化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、纖維細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)到植物纖維的物理機(jī)械性能及化學(xué)性質(zhì)，系統(tǒng)地闡述了植物纖維化學(xué)的基本概念、基本理論和基本應(yīng)用。圍繞著制漿造紙過程所需的植物纖維原料，詳細(xì)地介紹了植物纖維的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用，內(nèi)容豐富，適用性廣。除供輕化工程專業(yè)制漿造紙方向作為核心課程的教材外，也可作為林產(chǎn)化工、天然產(chǎn)物、生物資源科學(xué)與工程等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書，并可供相關(guān)行業(yè)從事生產(chǎn)、管理、科研開發(fā)的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一章　植物纖維原料的化學(xué)成分及生物結(jié)構(gòu)
第一節(jié)　造紙植物纖維原料概述
一、植物的分類及命名
二、造紙植物纖維原料的分類及其代表性植物
第二節(jié)　植物纖維原料的化學(xué)組成
一、植物纖維原料的主要化學(xué)組成
二、植物纖維原料的少量組成
三、常用植物纖維原料的化學(xué)組成
第三節(jié)　木材纖維原料的生物結(jié)構(gòu)及細(xì)胞形態(tài)
一、樹木的粗視結(jié)構(gòu)
二、植物纖維與細(xì)胞壁的構(gòu)造
三、針葉材的生物結(jié)構(gòu)、細(xì)胞類型、含量及形態(tài)
四、闊葉材的生物結(jié)構(gòu)、細(xì)胞類型、含量及形態(tài)
五、針葉材與闊葉材生物結(jié)構(gòu)的區(qū)別
第四節(jié)　非木材纖維原料的生物結(jié)構(gòu)及細(xì)胞形態(tài)
一、禾本科植物莖稈的生物結(jié)構(gòu)與細(xì)胞形態(tài)
二、其他非木材纖維原料的纖維形態(tài)
第五節(jié)　纖維形態(tài)參數(shù)及對紙張（漿）強(qiáng)度的影響
一、纖維的長度和寬度
二、壁腔比
三、纖維的粗度
四、纖維的卷曲指數(shù)
五、纖維的扭結(jié)指數(shù)
六、細(xì)小纖維
第六節(jié)　植物細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)
一、木材纖維細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)
二、非木材纖維細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)
三、其他細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)
四、主要化學(xué)組成在細(xì)胞壁中的分布
習(xí)題與思考題
主要參考文獻(xiàn)
第二章　木素
第一節(jié)　概述
一、木素的存在
二、木素在細(xì)胞壁中的分布
三、植物細(xì)胞壁的木素化過程
四、木素的分類及生物合成
第二節(jié)　木素的分離與精制
一、從植物原料中分離木素
二、從紙漿中分離木素
三、從制漿廢液中分離木素
四、木素-碳水化合物復(fù)合體的分離
第三節(jié)　木素的定量方法
一、Klason木素和酸溶木素的測定
二、溶解木素的測定
三、基于氧化劑消耗量的木素定量方法
第四節(jié)　木素的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其研究方法
一、木素的結(jié)構(gòu)單元
二、木素的官能團(tuán)
三、木素結(jié)構(gòu)單元間的連接鍵類型
四、木素-碳水化合物復(fù)合體
五、木素苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元存在形式
六、木素結(jié)構(gòu)模型圖
第五節(jié)　木素的物理性質(zhì)
一、一般物理性質(zhì)
二、木素的相對分子質(zhì)量及分子的聚集狀態(tài)
第六節(jié)　木素的化學(xué)反應(yīng)
一、木素的化學(xué)反應(yīng)類型
二、木素結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)反應(yīng)性能
三、木素的親核反應(yīng)
四、木素的親電取代反應(yīng)
五、木素的氧化反應(yīng)
六、木素的還原反應(yīng)
七、木素的顏色反應(yīng)及其呈色機(jī)理
第七節(jié)　木素的生物降解反應(yīng)
第八節(jié)　木素的改性及其利用
一、木素磺化改性
二、木素聚合改性
三、木素胺化改性
四、木素接枝改性
五、木素降解改性
習(xí)題與思考題
主要參考文獻(xiàn)
第三章　纖維素
第一節(jié)　概述
第二節(jié)　纖維素的結(jié)構(gòu)
一、纖維素的分子結(jié)構(gòu)——一次結(jié)構(gòu)
二、纖維素的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)——二次結(jié)構(gòu)
三、纖維素纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)——三次結(jié)構(gòu)
第三節(jié)　纖維素的相對分子質(zhì)量和聚合度
一、概述
二、常用的統(tǒng)計(jì)平均相對分子質(zhì)量和平均聚合度
三、纖維素的相對分子質(zhì)量和平均聚合度測定方法
四、纖維素的多分散性與相對分子質(zhì)量分布及其測定
第四節(jié)　纖維素的自然生物合成
第五節(jié)　纖維素的化學(xué)合成
一、纖維寡糖的合成
二、通過開環(huán)反應(yīng)合成纖維素
第六節(jié)　纖維素的物理和物理化學(xué)性質(zhì)
一、纖維素纖維的吸濕與解吸
二、纖維素的潤脹與溶解
三、纖維素纖維的表面電化學(xué)性質(zhì)
第七節(jié)　纖維素的降解反應(yīng)
一、纖維素的酸水解降解
二、纖維素的酶水解降解
三、纖維素的堿性降解
四、纖維素的熱降解
五、纖維素的機(jī)械降解
六、纖維素的光化學(xué)降解
七、纖維素的離子輻射降解
第八節(jié)　纖維素纖維的化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)改性
一、纖維素的可及度與反應(yīng)性
二、纖維素的多相反應(yīng)與均相反應(yīng)
三、纖維素的酯化反應(yīng)
四、纖維素的醚化反應(yīng)
五、纖維素的氧化
六、纖維素的脫氧一鹵代
七、纖維素的接枝共聚與交聯(lián)
第九節(jié)　纖維素溶劑
一、水體系的溶劑
二、非水體系的溶劑
三、離子液體
第十節(jié)　纖維素功能材料
一、微晶纖維素
二、液晶纖維素
三、醫(yī)用纖維素
四、纖維素膜材料
五、吸附分離纖維素材料
六、高吸水性纖維素材料
第十一節(jié)　木質(zhì)纖維素原料制取燃料乙醇
一、木質(zhì)纖維素原料的降解
二、生物發(fā)酵制備燃料乙醇
三、乙醇回收
習(xí)題與思考題
主要參考文獻(xiàn)
第四章　半纖維素
第一節(jié)　概述
第二節(jié)　半纖維素的生物合成
第三節(jié)　半纖維素的分布與命名
一、半纖維素的分布
二、半纖維素的命名
第四節(jié)　半纖維素的分離與提取
一、分離前的準(zhǔn)備
二、半纖維素的抽提
三、半纖維素的分離實(shí)例
第五節(jié)　半纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)
一、半纖維素聚糖的類型及化學(xué)結(jié)構(gòu)式
二、半纖維素與植物細(xì)胞壁中其他組分之間的連接
第六節(jié)　半纖維素的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)
一、分支度和聚集態(tài)
二、聚合度和溶解度
第七節(jié)　半纖維素的化學(xué)性質(zhì)
一、半纖維素的酸性水解
二、半纖維素的堿性降解
三、半纖維素在化學(xué)制漿中的變化
四、半纖維素的酶降解
五、半纖維素的化學(xué)改性
第八節(jié)　半纖維素的利用
一、半纖維素作為溶解漿和紙漿組分
二、半纖維素作為添加劑用于造紙工業(yè)
三、半纖維素對紡織用植物纖維的影響
四、制漿廢液中半纖維素聚糖的利用
五、直接從植物纖維原料中分離和利用半纖維素
六、半纖維素的生物轉(zhuǎn)化
習(xí)題與思考題
主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   二、木素在細(xì)胞壁中的分布 （一）木素的生物作用 木素、半纖維素和果膠質(zhì)等物質(zhì)一起作為填充劑和黏合劑存在于細(xì)胞壁的微細(xì)纖維之間，同時也存在于胞間層，把相鄰的細(xì)胞黏結(jié)在一起。這種填充和黏結(jié)不僅使細(xì)胞壁加固，同時也把各種細(xì)胞黏接在一起，賦予細(xì)胞及植物莖桿很大的機(jī)械強(qiáng)度，使植物挺立，甚至高達(dá)百米以上。另外，木素化也能減小細(xì)胞壁橫向的透水性，加強(qiáng)植物莖桿的縱向疏導(dǎo)能力；木素化的細(xì)胞壁還能阻止微生物的進(jìn)攻，使植物不易腐朽。 在不同種的木化植物中，木素含量是不同的。木材中的木素含量較高（最高可達(dá)48％），在針葉木中，一般木素含量為25％～35％，闊葉材為20％～25％，禾本科植物中木素含量較低，一般為15％～25％。 木素在木化植物中的分布是不均勻的。如木材，隨著樹種、樹齡、部位的不同，木素的含量和組成都有所差別；即使是同一株樹木，從上到下，同一高度的心材和邊材，同一年輪的早材和晚材，木素的含量都有所不同。 （二）木素分布的研究方法 木素分布的研究方法可以采用高錳酸鉀選擇性染色后，再用電子顯微鏡觀察；或者用氫氟酸或褐腐菌（brown—rot fungi），在適當(dāng)?shù)臈l件下，除去纖維素和半纖維素，而留下木素的骨架，再超薄切片后，進(jìn)行相關(guān)研究。這些方法的缺點(diǎn)是不能定量地測定木素，所以無法精確描述木素在細(xì)胞壁中的分布情況。 Lange首先用紫外顯微鏡（ultraviolet microscope）研究木素的分布；Goring等人通過制備木材的超薄切片（橫切面），對該方法進(jìn)行了改進(jìn)；后來，Saka等人在非水介質(zhì)（三氯甲烷）中將樣品中的木素溴化，再用掃描電鏡和能量分析儀（SEM—EDXA）測定各形態(tài)區(qū)域中溴的濃度，從溴的相對含量來間接測定細(xì)胞不同部位木素的分布。 王菊華等人采用高錳酸鉀染色及溴處理試樣的方法，并用電子顯微鏡與X—射線能譜相配合的方法對木素在細(xì)胞壁中的分布進(jìn)行了研究。該方法的原理是木素的組成元素是碳、氫、氧，X—射線能譜不能直接測出，必須接上對它有特殊反應(yīng)的試劑。目前主要用高錳酸鉀作為這種特殊試劑，木素對它反應(yīng)非常靈敏，它能很快和木素上不飽和鍵起反應(yīng)，生成二氧化錳，沉積在發(fā)生反應(yīng)的部位，經(jīng)過高錳酸鉀染色的試樣就可以用來進(jìn)行X—射線能譜分析了。當(dāng)木素存在量較多時，纖維素和半纖維素與高錳酸鉀反應(yīng)極少，因此木素多的部位能透過的電子少，圖像上顯色就深。根據(jù)顯色的深淺，便可以判斷木素在不同部位的相對量。如果超薄切片時樣品的厚度相對一致（如80nm），便可以使用帶X—射線能譜的透射掃描電鏡（TSEM）分析各部分的相對含量，間接測定出各部分木素的相對含量。峰值越高，表示木素相對密度越高。基本原理是試樣在電子束的轟擊下，放出X—射線，它的能量隨被轟擊的試樣元素而變，用探測器捕捉并測定x—射線的強(qiáng)度，由電子計(jì)算機(jī)將測到的能量儲存并分類，按不同的峰值送到陰極射線管，便可在熒光屏上看到射線圖。這種裝置能測定分析元素的相對原子量比鈉的相對原子量高的元素。

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