半纤维素作为植物细胞壁形成过程中的调节剂,在阔叶木中其主要成分是聚戊糖。植物纤维原料中半纤维素与木质素和纤维素分别通过化学键和氢键紧密结合,形成了复杂的细胞壁结构,某种程度上半纤维素被认为是构成木质纤维细胞壁抗降解屏障的主要化学组分之一。为了更加深入地理解自水解预处理过程中半纤维素的变化情况,本文以杨木片为原料,探究了自水解前后半纤维素在自水解液及水解后木片中的变化情况。首先分析了自水解预处理对木片得率的影响及聚木糖含量与水解液pH的关系。自水解预处理过程中,随着自水解强度的增强木片得率呈下降趋势;当强度因子增加到3.72时,木片得率下降到了 84.85%。随聚木糖含量的减少水解液pH逐渐降低。为了更好地研究细胞壁中半纤维素分布情况,本文分析了自水解预处理后杨木片中综纤维素含量的变化。结果表明,自水解后木片中的综纤维素含量下降,下降原因主要是由半纤维素中的聚戊糖溶出引起的。自水解强度因子为3.72时,相对空白原料自水解后杨木片中综纤维素含量下降了 12.92%,此时聚戊糖的含量减少了 8.61%。聚木糖的含量则减少了 7.31%,说明聚戊糖的减少主要是聚木糖溶出引起。采用扫描电镜(SEM)观测到自水解预处理后木片表面出现许多圆球形颗粒,该颗粒随自水解强度的增大而增多,其主要成分为木素-碳水化合物,即LCC。部分溶出的聚木糖就包含在其中。进一步结合能谱分析得知,自水解后木片中半纤维素在纤维细胞壁次生壁中含量较低,而在胞腔附近含量较高。聚木糖是杨木半纤维素中的主要成分,以聚木糖为代表物。本文采用免疫荧光标记法结合共聚焦显微镜(CLSM)分析研究了半纤维素在自水解过程中的变化。结果发现,聚木糖荧光信号(荧光信号的强弱表征该处聚木糖浓度的大小)较为均匀地分布于杨木细胞壁中;随着自水强度的增大,细胞壁中心部位免疫荧光信号下降逐渐增多,而细胞壁边缘荧光信号下降很少,有些部位甚至会稍许增加。在对未经预处理的杨木细胞壁内聚木糖分布比较时发现,次生壁中聚木糖分布相对均匀,且次生壁中聚木糖含量高于细胞角隅处。而经不同强度自水解预处理后,细胞角隅处聚木糖低于次生壁的程度逐渐降低,说明次生壁中聚木糖能较多的溶出。采用共聚焦显微镜下的荧光强度分析法与HPLC检测法相比较,用HPLC法测得强度因子增强到3.72时,聚木糖含量从14.64%下降到7.33%;对聚木糖荧光图谱进行区域强度统计得出了与化学分析法结果相同的变化趋势。采用共聚焦拉曼显微镜对杨木片次生壁中半纤维素进行分析时发现:自水解预处理后874-930 cm-1处信号峰消失,该处峰主要由半纤维素产生,说明经自水解预处理后次生壁中半纤维素发生了较为剧烈的溶出,这点与免疫荧光标记法测得结果相符。