Компоненты древесины
В древесине структурные компоненты тесно связаны между собой связями различного типа. Существуют ковалентные связи (между лигнином и гемицеллюлозами) и силы межмолекулярного взаимодействия (между всеми компонентами), что чрезвычайно затрудняет разделение компонентов и выделение их в чистом виде. Разделение компонентов древесины в анализе и при химической переработке растительного сырья основано на использовании их различий по растворимости и химическим свойствам.
Холоцеллюлоза и водорастворимые полисахариды и полиурониды гидролизуемая часть древесины. При полном гидролизе полисахариды превращаются в моносахариды. После удаления экстрактивных веществ подходящим растворителем и полного гидролиза углеводной части в остатке получается лигнин. Поэтому в анализе древесины лигнин рассматривают как «негидролизуемый» остаток. В действительности под действием кислоты (катализатора гидролиза) в лигнине подвергаются деструкции простые эфирные связи и сохраняются, а также образуются новые углерод-углеродные связи. Выделенный лигнин лишь по количеству примерно соответствует природному лигнину древесины, а по химическому строению значительно от него отличается. Лигнин, вследствие его фенольной природы, окисляется легче, чем полисахариды. После удаления экстрактивных веществ и обработки подходящими окислителями в виде волокнистого продукта остается холоцеллюлоза. Удаление лигнина называют делигнификацией.
Для разделения полисахаридов используют их различия в растворимости и гидролизуемости. Водорастворимые нецеллюлозные полисахариды не растворимы в спирте (этаноле), но извлекаются горячей водой. Гемицеллюлозы не растворимы в спирте и воде, но в отличие от целлюлозы они растворяются в водных растворах щелочей (например, в 18%-м водном растворе гидроксида натрия). Для получения целлюлозы из холоцеллюлозы удаляют щелочью гемицеллюлозы. Препарат целлюлозы, не растворимый в щелочи, называют альфацеллюлозой. Целлюлозу в лабораторных условиях можно выделить непосредственно из древесины обработкой смесью азотной кислоты и этанола при кипячении. Спирт удаляет экстрактивные вещества, лигнин нитруется и окисляется азотной кислотой, а нецеллюлозные полисахариды гидролизуются.
Все эти принципы выделения компонентов в чистом виде используются в химическом анализе древесины прямыми методами, а некоторые из них также и в промышленных способах делигнификации. В производстве технических целлюлоз используют сульфитные и щелочные способы делигнификации растительного сырья (так называемая варка целлюлозы), а также делигнификацию действием окислителей для отбелки технических целлюлоз и в окислительных способах варки целлюлозы, что будет рассматриваться в соответствующих.
В косвенных методах анализа содержание компонентов можно рассчитывать по разности либо использовать характерные реакции с количественным определением получаемых производных. Так, при анализе полисахаридов обычно используют реакцию гидролиза полисахаридов до соответствующих моносахаридов с их анализом.
По скорости гидролитической деструкции в водных растворах минеральных кислот полисахариды подразделяют на легко- и трудногидролизуемые. Различная гидролизуемость обусловлена, главным образом, различиями в надмолекулярной структуре.
В составе холоцеллюлозы к трудногидролизуемым полисахаридам относятся целлюлоза, как кристаллический полимер, и небольшая часть гемицеллюлоз, закристаллизованных совместно с целлюлозой и называемых целлюлозанами. К легкогидролизуемым полисахаридам относятся гемицеллюлозы, как аморфные полимеры, и небольшая часть целлюлозы (аморфная часть). В древесине в целом к легкогидролизуемым полисахаридам относятся также все водорастворимые нецеллюлозные полисахариды и полиурониды.
Подробные сведения о строении и свойствах компонентов древесины излагаются далее в соответствующих рубриках.
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
Страницы: 1 2
Загрузка ...