ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение суммарного содержания гемицеллюлоз из "Практические работы по химии древесины и целлюлозы" В состав углеводного комплекса древесины, помимо целлю лозы, входят гемицеллюлозы, являющиеся составной частью клеточных стенок. Под гемицеллюлозами понимают не какое-то индивидуальное вещество, а группу веществ, легко растворимых в холодном или горячем водном растворе щелочи, но нерастворимых в холодной воде. В клеточной стенке они находятся, как правило, вместе с лигнином, образуя с ним аморфное вещество, которое как бы окутывает целлюлозные нити и придает прочность клеточным стенкам [1]. Содержание гемицеллюлоз в древесине колеблется от 17 до 43%, причем в лиственной древесине их содержится в 1,5 раза больше, чем в хвойной. Степень полимеризации гемицеллюлоз в среднем составляет 100—200. [c.89] Состав гемицеллюлоз, извлеченных из лиственной и хвойной древесины, различен. Первые почти полностью состоят из ксила-нов, в то время как гемицеллюлозы хвойной древесины являются очень сложными смесями полисахаридов, содержащими, кроме ксиланов, глюкоманнаны и галактоманнаны. Как правило, из этих сложных смесей полисахаридов очень трудно выделить отдельные компоненты. [c.90] До сих пор еще нет совершенных методов определения гемицеллюлоз в древесине. [c.91] Содержание гемицеллюлоз в древесине обычно определяют двумя способами либо переводом их путем гидролиза в раствор с последующим определением образовавшихся простых сахаров (например, хроматографически), либо путем извлечения гемицеллюлоз разбавленными растворами щелочей с последующим осаждением их из этих растворов. Хроматографическим методом можно количественно определить как легко-, так и трудногидролизуемую часть гемицеллюлоз, используя для гидролиза кислоты различных концентраций. Второй метод определения гемицеллюлоз, по существу, представляет собой метод грубого их фракционирования, так как гемицеллюлозы в этом случае, как правило, выделяются ступенчатой обработкой образца щелочью различных концентраций или растворами различных щелочей. В настоящее время этот метод, из-за невозможности выделить гемицеллюлозы в неизмененном состоянии и без примесей, считают недостаточно пригодным для точных исследований. Кроме того, этим методом нельзя с достаточной точностью определить суммарное содержание гемицеллюлоз. Поэтому методом щелочной экстракции обычно пользуются для выделения препаратов гемицеллюлоз, а не для количественного их определения. [c.91] Для удаления других компонентов, таких, как смолы, жиры, пектиновые вещества, древесину перед извлечением гемицеллюлоз обычно предварительно обрабатывают водой, спирто-бензольной смесью, раствором щавелевокислого аммония. Эти обработки также сказываются на результатах извлечения гемицеллюлоз. Так, продолжительная экстракция горячей водой удаляет ацетильные группы из полисахаридов и образующаяся в этом случае уксусная кислота гидролизует полисахариды, а обра ботка раствором щавелевокислого аммония приводит к частич ному декарбоксилированию уроновых кислот [5]. [c.92] Сам процесс щелочной экстракции гемицеллюлоз из холоцел люлозы сопровождается деградацией полисахаридов и увеличе нием в них содержания карбоксильных и карбонильных групп Полагают [6], что в этом случае могут происходить четыре типа реакций 1) отщепление ацетильных групп от частично ацетили рованных полисахаридов, 2) деградация, обусловленная нали чием редуцирующих групп, 3) щелочной гидролиз глюкозидных связей, 4) разрыв химических связей между гемицеллюлозами и другими компонентами клеточной стенки. Эти реакции приводят к химическому изменению гемицеллюлоз. Поэтому необходимо соблюдать большую осторожность как при предварительной обработке древесины, так и в процессе извлечения гемицеллюлоз щелочью. [c.92] Так как при отщеплении ацетильных групп физические свойства гемицеллюлоз меняются [7], для сохранения ацетильных групп в гемицеллюлозах рекомендуют проводить извлечение последних не щелочными растворами, а диметилсульфокси-дом [8]. [c.92] Второй тип реакции приводит к образованию сахариновых кислот [9] и появлению новых редуцирующих групп, причем замечено [2], что эта реакция сопровождается уменьшением молекулярного веса выделенных гемицеллюлоз. [c.92] Глюкозиды обычно устойчивы к действию щелочей. Однако недавно было показано [10], что. в жестких условиях обработки глюкозиды подвергаются щелочному гидролизу с возникновением новых редуцирующих групп. Особенно неустойчивы глюко-зидные связи уроновых кислот [11]. [c.92] Растворы этих щелочей в разной степени удаляют различные полисахариды [12]. Так, с помощью едкого кали невозможно полностью удалить полисахариды, содержащие маннозу, которые более устойчивы к действию щелочей, и для их удаления необходимы специальные обработки. В разработанном недавно методе для извлечения этих полисахаридов предусматривается добавление к щелочному раствору бората, который образует прочные комплексы с циклическими а-цис-гликолевыми группировками маннозы [13]. [c.93] Для полного удаления гемицеллюлоз обычно рекомендуется последовательная обработка образца холоцеллюлозы различными щелочами либо растворами какой-либо одной щелочи, но постепенно увеличивающейся концентрации. Так, сравнительно часто гемицеллюлозы из холоцеллюлозы удаляют обработкой ее сначала 24%-ным раствором КОН, а затем 17,5%-ным раствором ЫаОН с добавкой бората [14]. Заслуживает внимания также метод [15], предусматривающий четырехкратную последовательную обработку холоцеллюлозы диметилсульфоксидом, подкисленным уксусной кислотой, диметилсульфоксидом, подкисленным борной кислотой, затем водой и снова более кислым раствором диметилсульфоксида, подкисленным борной кислотой. Недавно предложен метод [16] извлечения гемицеллюлоз из холоцеллюлозы путем трехкратной ее обработки раствором гидроокиси аммония при 20°С, водой при 75°С и затем 107о-ным раствором едкого натра при 5° С. При таких дробных обработках достигается более полное извлечение гемицеллюлоз. Однако эти методы также не лишены недостатков. [c.93] Из щелочного раствора гемицеллюлозы можно выделить либо путем диализа, либо избирательным осаждением солями металлов (бария, свинца), солями алкиламмония с длинной алкильной цепью [7] и т. д. Наиболее общим методом выделения гемицеллюлоз из щелочных растворов считают подкисление их уксусной кислотой. [c.93] Все методы выделения гемицеллюлоз имеют общий недостаток-неполноту извлечения. Говоря о количественных методах определения гемицеллюлоз, необходимо помнить об этом. [c.93] Этот метод [17] основан на последовательной обработке холоцеллюлозы 5%-ным и 24%-ным растворами едкого кали с последующим высаживанием гемицеллюлоз из щелочных фильтратов спиртом. [c.94] Ход анализа. Образец холоцеллюлозы помещают в широко-горлую коническую колбу, в пробку которой вставлена делительная воронка. Пробка также снабжена двумя стеклянными трубками, одна из которых достигает дна колбы. Через эту трубку в течение 10—15 мин пропускают азот для вытеснения воздуха из колбы. Затем из капельной воронки в колбу заливают 100 мл 5%-ного раствора КОН (20 1 С), не прекращая тока азота. Колбу осторожно встряхивают. Содержимое колбы должно приобрести янтарный цвет, после чего колбу помещают в термостат (20 1 С) на ПО мин, встряхивая содержимое ее через каждые 10 мин. По истечении этого времени смесь отфильтровывают через стеклянный пористый фильтр, применяя отсос. В отсосную склянку добавляют избыток ледяной уксусной кислоты. Остаток на фильтре промывают 50 мл 5%-ного раствора КОН и 150 мл дистиллированной воды. Промывные воды присоединяют к фильтрату и проверяют его кислотность. Затем фильтрат переносят в двухлитровую коническую колбу, отсосную склянку ополаскивают небольшим количеством 95%-ного спирта и в колбу добавляют необходимое для высаживания гемицеллюлоз количество спирта. Выпавший хлопьевидный осадок представляет гемицеллюлозы А . [c.94] Осадок с фильтра снова переносят в коническую колбу и все операции обработки повторяют с использованием 24%-ного раствора КОН. Смесь затем переносят на стеклянный пористый фильтр и промывают сначала 25 мл 24%-ного раствора КОН, затем 150 мл дистиллированной воды и 25 мл 10%-ной уксусной кислоты. В фильтрат добавляют избыток уксусной кислоты, после чего к нему присоединяют промывные воды. Раствор должен иметь кислую реакцию. Фильтрат с промывными водами переносят в двухлитровую коническую колбу и осаждают гемицеллюлозы, как описано выше. Полученный осадок обозначают гемицеллюлозы Б . [c.94] Содержимому обеих колб дают отстояться, после чего проводят декантацию. Осадки А и Б соединяют вместе и промывают в центрифуге 95%-ным спиртом (для удаления воды), затем эфиром (для удаления спирта). Эфирную суспензию переносят на стеклянный пористый фильтр, остаток промывают эфиром, сушат сначала на воздухе, а затем в сушильном шкафу. [c.95] Содержание гемицеллюлоз рассчитывают в процентах от взятой навески древесины. [c.95] Вернуться к основной статье