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半纤维素是植物生物质三大主要组成之一,半纤维素用途广泛,可转化为材料、化学品和食品辅料等。毛竹(Phyllostachys pubescens.Mazej.,简写为P.pubescens)又名“楠竹”、“孟宗竹”,禾本科竹亚科刚竹属的一种,主要分布在秦岭以南、南岭以北的南方各地,是我国竹类资源中产量最大、用途最多、经济价值最高的竹种之一。毛竹中半纤维素含量达30％以上,但到目前为止对毛竹半纤维素的化学结构还没有进行系统研究。鉴于此,本论文对江西省南昌市梅岭的6个月龄和12个月龄的毛竹竹竿半纤维素的结构进行了研究。
本文以热水抽提、超声辅助热水抽提、2％NaOH、2％KOH、5％KOH和5％NaOH抽提得到6个月龄毛竹半纤维素AH1、AH2、AH3、AH4、AH5、AH6、AH7、AH8、AHW、AHWC,12个月龄毛竹半纤维素BH1、BH2、BH3、BH4、BH5、BH6、BH7、BH8、BHW,并研究它们的化学结构。
采用间羟基联苯法测得半纤维素中糖醛酸含量,结果显示6个月龄和12个月龄毛竹竹竿半纤维素中糖醛酸含量分别为0.28％～5.27％,0.20％～5.98％。高碘酸钠氧化法氧化半纤维素的研究结果表明,高碘酸钠氧化完成时有甲酸生成,说明存在1→6键型；高碘酸钠消耗量大于甲酸生成量二倍的半纤维素组分BH1、BH3、BH4、BH7中存在1→2、1→2,6、1→4、1→4,6键型。
半纤维素中性糖分析结果显示:半纤维素中主要的中性糖为D-吡喃木糖。6个月龄毛竹竹竿半纤维素的木糖占总糖含量的12.87～30.50％,还有相当含量的阿拉伯糖(28.93～51.99％)和D-半乳糖(16.68～47.70％)；12个月龄毛竹竹竿半纤维素的木糖占总糖含量的15.07～44.88％,还有相当含量的阿拉伯糖(16.86～60.54％)和D-半乳糖(15.52～43.55％)。此外还有少量的葡萄糖、甘露糖、核糖、阿卓糖、来苏糖和糖醛酸。
半纤维素经1H NMR、13C NMR和HSQC,以及甲基化分析,确定半纤维素的主链是由1→4连键的β-D-吡喃木糖组成,主链上链有α-D-呋喃半乳糖、4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸、α-L-呋喃阿拉伯糖以及核糖的化学结构。
半纤维素AHW、AH5和BH5的电镜扫描结果表明半纤维素在外观呈聚集形态以棉絮状为主,6月龄毛竹竹竿半纤维素AH4、AH1和AH2的AFM图可以看出半纤维素多糖分子呈现螺旋状,并有明显的分枝。