半纤维素的化学结构的研究方法

1、半纤维素化学结构的研究半纤维素化学结构的研究汇报人：温旭雯汇报人：温旭雯指导老师：李改云指导老师：李改云一、 多糖的分子量多糖的分子量二、二、 多糖的种类多糖的种类三、三、 半纤维素的化学结构半纤维素的化学结构 1. 1. 经典方法经典方法 2. 2. 仪器分析方法仪器分析方法半纤维素化学结构的建立 粘度法 渗透压力测定法 凝胶渗透色谱法（GPC） 光散射法 超过滤法电泳电离电泳一、测多糖的分子量二、鉴定多糖的种类三、半纤维的化学结构的建立 部分水解 碱水解 甲基化 高碘酸氧化 Smith降解 酶水解1.经典方法经典方法部分水解法 部分水解法主要用以鉴定主链糖基与支链糖基或糖醛酸基的联接位置。

2、半纤维素水解得到糖单元的混合物，其中包括酸性糖、中性糖以及糖醛酸和单糖，用离子交换树脂将酸性糖和中性糖分离开，分别鉴定。碱水解 碱降解发生在单糖的羟基或羧基连接的酯上,多糖还原端的单糖被逐个剥落，从而可以分析多糖的键型。甲基化法 基本原理：将多糖中单糖残基的游离羟基全部甲基化，然后将多糖中的糖苷键水解断裂，水解后得到的自由羟基所在的位置，即为原来单糖残基的连接位置，同时根据不同甲基化单糖的比例，可推测处此种连接键型在多糖重复结构中所占的比例。 是研究半纤维素糖基连接方式及连接位置的重要方法，根据甲基醚多糖水解后各类型甲基化糖的结构, 来推知多糖的化学结构。 半纤维素甲基化的常用方法为Purdi

3、e 法和Hawarth 法,前者是将多糖先溶于碘甲烷中, 在回流加热情况下, 逐渐加入氧化银将多糖甲基化；后者是在氮气下先将半纤维素溶于30 -40 % 的NaOH 中, 然后慢慢加入硫酸二甲醋, 使多糖甲基化。 甲基化法高碘酸氧化法 水溶液中高碘酸钾（或钠）能氧化分裂多糖单元糖基中相邻的连二羟基或连三轻基的C一C键，生成相应的多糖醛。甲醛或甲酸反应定量地进行，通过测定高碘酸消耗量及甲酸的释放量来判断糖苷键的位置、枝链多糖的聚合度、枝链多糖的分枝数目等。此法不适用于还原性二糖，其中间产物不稳定。 高碘酸氧化带有葡萄糖醛酸分枝的竹材中木聚糖的研究发现，该糖每10个糖基单元消耗10个分子高碘酸，同

4、时产生一个分子甲酸。说明木聚糖的主链是由毗喃木糖基组成的，侧链的葡萄糖醛酸也是六元环结构，且每9个木糖基连有一个葡萄糖醛酸基。这一结论和甲基化法所建立的该半纤维素的结构完全相符。高碘酸氧化法Smith降解法 Smith降解法是将多糖高碘酸氧化产物还原，再进行酸水解或部分酸水解，特点是只断裂被高碘酸破坏的糖苷键。半纤维素经高碘酸氧化后生成聚醛，还原成稳定的多羟基化合物。在室温下,经酸水解氧化后用色谱法鉴定水解产物,而没被氧化的糖基的水解产物则以单糖、低聚糖或多糖形式存在,对这些产物进行分析,就可了解多糖中主链部分的糖基和它的连接键型。酶降解 酶法主要利用各种特异性糖苷酶水解半纤维素分子得到寡糖片

5、段，再与其他定性、定量方法联用推测半纤维素的结构。酶促反应副产物少，根据特定的酶才能降解特定半纤维素结构的高度专一的特性,酶法成为半纤维素链结构分析的一种重要手段，可用于确认半纤维素中糖苷键的类型,推断出半纤维素的单糖组成及其连接方式。傅里叶变换红外光谱法(FTIR)核磁共振技术(NMR)凝胶渗透色谱法(GPC)原子力显微镜(AFM)质谱法(MS）毛细管电泳法(CE）X射线衍射法(XRD）紫外吸收光谱法2. 半纤维素结构的仪器分析方法傅里叶变换红外光谱法(FT-IR) 运用FTIR，对半纤维素结构中官能团的种类、糖基组成、糖环类型、糖普键链接方式、末端基构型等的特征峰进行鉴定，可初步判断半纤维

6、素的化学结构。例如：840-1构型 890-1构型 3500-1 半纤维素是否完全甲基化 核磁共振技术(NMR) 一维NMR主要解决多糖结构中糖苷键的构型以及重复结构中单糖的数目。2D NMR的出现和发展，使其逐渐成为研究多糖结构的可靠工具，极大的提高了谱峰的分辨率，可以提供多糖结构中单糖残基的类型、各糖残基中C、H化学位移归属、各糖残基间的连接位置和连接顺序等诸多信息。原子力显微镜(AFM) AFM可以在空气中或各种溶剂中直接对多糖分子进行观察,使得样品能在接近生理环境的条件下直接进行研究。RoundA.N.等分别用AFM研究了果胶分枝结构并比较了果胶分子的分枝情况和果胶中中性糖的含量；孙润

7、广等使用AFM研究了甘草多糖。尽管AFM在多糖结构方面的研究不多，但是AFM的特点已经为多糖结构研究提供了极大的方便，AFM独特的性能将会在多糖大分子结构的研究中突显优势。质谱法(MS） 质谱法可得到糖链序列连接和结构鉴定方面的重要信息。在多糖结构的研究中,质谱通常与气相色谱联合起来使用，除了可以鉴定出单糖组成外,还可以鉴别出糖的异构体。GC-MS已广泛用于糖组成分析及甲基化分析以确定糖残基的连接方式。单糖进行GC-MS分析时,需要进行挥发性衍生，通常将多糖水解还原后制成糖醇乙酰酯或糖腈乙酰酯衍生物，这样可消除单糖的异构峰。此外，GC-MS己广泛用于糖组成分析及甲基化分析以确定糖残基的连接方式。X射线衍射法(XRD) X射线衍射法只能对均一多糖或具有简单重复单元的多糖进行立体结构分析。当对待测样品(一般为晶体)进行X射线衍射分析时,样品会产生不同程度的衍射现象，物质的组成、晶型、分子内成键方式、分子的构型、构象等决定该物质产生特有的衍射图谱。紫外吸收光谱法 紫外分光光度计在半纤维素结构研究中的应用如下：苯酚-硫酸法需要分光光度计在490nm处观察有无吸收对半纤维素含量进行判定；高碘酸钠氧化法就是利用紫外分光光度及在596nm处观察高碘酸钠氧化半纤维素溶液的吸收值是否稳定，计算甲酸生成量及高碘酸钠