植物纖維化學(第四版)（簡體書）

《教育部高等學校輕工與食品學科教學指導委員會推薦教材：植物纖維化學（第4版）》從植物纖維的化學組成、化學結構、聚集態結構、纖維細胞的形態結構到植物纖維的物理機械性能及化學性質，系統地闡述了植物纖維化學的基本概念、基本理論和基本應用。圍繞著制漿造紙過程所需的植物纖維原料，詳細地介紹了植物纖維的結構、性質及其應用，內容豐富，適用性廣。除供輕化工程專業制漿造紙方向作為核心課程的教材外，也可作為林產化工、天然產物、生物資源科學與工程等相關專業的教學參考書，並可供相關行業從事生產、管理、科研開發的工程技術人員參考。．

《教育部高等學校輕工與食品學科教學指導委員會推薦教材:植物纖維化學(第4版)》除供輕化工程專業制漿造紙方向作為核心課程的教材外，也可作為林產化工、天然產物、生物資源科學與工程等相關專業的教學參考書，并可供相關行業從事生產、管理、科研開發的工程技術人員參考。

第一章植物纖維原料的化學成分及生物結構
第一節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
第二節植物纖維原料的化學組成
一、植物纖維原料的主要化學組成
二、植物纖維原料的少量組成
三、常用植物纖維原料的化學組成
第三節木材纖維原料的生物結構及細胞形態
一、樹木的粗視結構
二、植物纖維與細胞壁的構造
三、針葉材的生物結構、細胞類型、含量及形態
四、闊葉材的生物結構、細胞類型、含量及形態
五、針葉材與闊葉材生物結構的區別
第四節非木材纖維原料的生物結構及細胞形態
一、禾本科植物莖稈的生物結構與細胞形態
二、其他非木材纖維原料的纖維形態
第五節纖維形態參數及對紙張（漿）強度的影響
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
五、纖維的扭結指數
六、細小纖維
第六節植物細胞壁的微細結構
一、木材纖維細胞壁的微細結構
二、非木材纖維細胞壁的微細結構
三、其他細胞的微細結構
四、主要化學組成在細胞壁中的分布
習題與思考題
主要參考文獻
第二章木素
第一節概述
一、木素的存在
二、木素在細胞壁中的分布
三、植物細胞壁的木素化過程
四、木素的分類及生物合成
第二節木素的分離與精制
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—碳水化合物復合體的分離
第三節木素的定量方法
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
第四節木素的化學結構及其研究方法
一、木素的結構單元
二、木素的官能團
三、木素結構單元間的連接鍵類型
四、木素—碳水化合物復合體
五、木素苯基丙烷結構單元存在形式
六、木素結構模型圖
第五節木素的物理性質
一、一般物理性質
二、木素的相對分子質量及分子的聚集狀態
第六節木素的化學反應
一、木素的化學反應類型
二、木素結構單元的化學反應性能
三、木素的親核反應
四、木素的親電取代反應
五、木素的氧化反應
六、木素的還原反應
七、木素的顏色反應及其呈色機理
第七節木素的生物降解反應
第八節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
習題與思考題
主要參考文獻
第三章纖維素
第一節概述
第二節纖維素的結構
一、纖維素的分子結構——一次結構
二、纖維素的聚集態結構——二次結構
三、纖維素纖維的形態結構——三次結構
第三節纖維素的相對分子質量和聚合度
一、概述
二、常用的統計平均相對分子質量和平均聚合度
三、纖維素的相對分子質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量分布及其測定
第四節纖維素的自然生物合成
第五節纖維素的化學合成
一、纖維寡糖的合成
二、通過開環反應合成纖維素
第六節纖維素的物理和物理化學性質
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性質
第七節纖維素的降解反應
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、纖維素的機械降解
六、纖維素的光化學降解
七、纖維素的離子輻射降解
第八節纖維素纖維的化學反應與化學改性
一、纖維素的可及度與反應性
二、纖維素的多相反應與均相反應
三、纖維素的酯化反應
四、纖維素的醚化反應
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
第九節纖維素溶劑
一、水體系的溶劑
二、非水體系的溶劑
三、離子液體
第十節纖維素功能材料
一、微晶纖維素
二、液晶纖維素
三、醫用纖維素
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
第十一節木質纖維素原料制取燃料乙醇
一、木質纖維素原料的降解
二、生物發酵制備燃料乙醇
三、乙醇回收
習題與思考題
主要參考文獻
第四章半纖維素
第一節概述
第二節半纖維素的生物合成
第三節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
第四節半纖維素的分離與提取
一、分離前的準備
二、半纖維素的抽提
三、半纖維素的分離實例
第五節半纖維素的化學結構
一、半纖維素聚糖的類型及化學結構式
二、半纖維素與植物細胞壁中其他組分之間的連接
第六節半纖維素的聚集態結構和物理性質
一、分支度和聚集態
二、聚合度和溶解度
第七節半纖維素的化學性質
一、半纖維素的酸性水解
二、半纖維素的堿性降解
三、半纖維素在化學制漿中的變化
四、半纖維素的酶降解
五、半纖維素的化學改性
第八節半纖維素的利用
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
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、半纖維素的生物轉化
習題與思考題
主要參考文獻

二、木素在細胞壁中的分布
（一）木素的生物作用
木素、半纖維素和果膠質等物質一起作為填充劑和黏合劑存在于細胞壁的微細纖維之間，同時也存在于胞間層，把相鄰的細胞黏結在一起。這種填充和黏結不僅使細胞壁加固，同時也把各種細胞黏接在一起，賦予細胞及植物莖桿很大的機械強度，使植物挺立，甚至高達百米以上。另外，木素化也能減小細胞壁橫向的透水性，加強植物莖桿的縱向疏導能力；木素化的細胞壁還能阻止微生物的進攻，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），在適當的條件下，除去纖維素和半纖維素，而留下木素的骨架，再超薄切片后，進行相關研究。這些方法的缺點是不能定量地測定木素，所以無法精確描述木素在細胞壁中的分布情況。
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），對該方法進行了改進；后來，Saka等人在非水介質（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）測定各形態區域中溴的濃度，從溴的相對含量來間接測定細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胞壁中的分布進行了研究。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，木素對它反應非常靈敏，它能很快和木素上不飽和鍵起反應，生成二氧化錳，沉積在發生反應的部位，經過高錳酸鉀染色的試樣就可以用來進行X—射線能譜分析了。當木素存在量較多時，纖維素和半纖維素與高錳酸鉀反應極少，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—射線的強度，由電子計算機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。