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第五章 木素 5-1 木素在植物体内的分布及生物合成机理 主要内容 木素在植物体内的分布及生物合成机理 木素的存在 木素的分类及其分布和组成的不均一性 木素的生物合成途径 木素的分离和精制 天然木素的提取 从浆中分离木素 从制浆废液中提取木素 木素-碳水化合物复合体的分离 第一节 木素在植物体内的分布及生物合成机理 木素的存在 木素的分类及其分布和组成的不均一性 木素的生物合成途径 丰富的自然资源－木素 丰富的天然有机高聚物，含量仅次于纤维素 广泛分布于高等植物中，是裸子植物和被子植物特有的化学成分 对植物有支撑和保护作用 无毒，性能优良，应用广泛 木素磺酸盐广泛应用于制革、燃料、食品、建筑、工业和农业等 二、木素的分类及其分布和组成的不均一性 1、木素的分类 愈创木基木素（G型）和愈创木基-紫丁香基型木素（GS） 对羟基苯丙烷型（H型） 针叶木、阔叶木和禾本科植物中的木素结构不相同，不同种类原料中木素也不相同，所以根据目前研究，还是按照三种基本结构类型来分析木素，而不能简单地分类。 1、木素的生物合成途径的研究 2、DHP合成方法的发展 松柏醇过氧化物酶/H2O2体系合成DHP 较早使用的DHP合成法，DHP (dehydrogenation polymer) 采用的木素前驱物是松柏醇、芥子醇和对香豆醇 在脱氢酶和H2O2存在的条件下聚合成DHP 松柏醇葡萄糖苷生物合成DHP 对难溶的松柏醇进行改性以增大它的水溶性 采用的木素前驱物为松柏醇葡萄糖苷（coniferin） 在β-葡萄糖苷酶、葡萄糖氧化酶和过氧化物酶作用下进行脱氢聚合 3、木素聚合过程中的酶 在木素的生物合成过程中，脱氢酶体系导致了P-羟基肉桂醇聚合成为木素分子。三种可能的酶体系即苯丙烷－氧化酪氨酸酶、漆酶和过氧化物酶中 ，Mason 和Crony的研究证实了苯丙烷－氧化酪氨酸酶不参与木素分子的生物合成。 漆酶 是将大量苯酚氧化成含苯氧基基团时的媒介 其氧化过程几乎可以确定是苯酚转移一个电子 漆酶的分子量在64,000到120,000之间变化，在其每个分子中都含有四个二价的铜离子。 光谱表明漆酶在280nm和615nm附近有两个最大的吸收。 过氧化物酶 是过氧化氢将苯酚转化为苯酚离子的媒介。 辅酶部分是由铁卜啉组成的。 过氧化物酶可以将酪氨酸氧化成黑色素并可氧化蛋白质，而氧化酪氨酸酶没有这种氧化效果。 4、示踪方法的应用 14C 、13C和3H、2H标记化合物的应用是了解木素生物合成途径最重要的工具。 采用13C和2H这一类安定性同位素时，必须标记在特定的位置上，才能通过核磁共振和色质联用仪了解该特定位置的化学键连接 就测定有放射性的木素而言，作为木素硝基苯氧化的产物，香兰素、紫丁香醛和对羟基苯甲醛非常适合用来衡量放射能力，该方法得到了广泛的应用 习题与思考题 1、木素的结构单元有哪些类型？试比较针叶木、阔叶木和禾本科植物的木素结构单元组成的特点。 * * 木素的定量法 Klason木素和酸溶木素的测定 溶液中木素的测定 基于氧化剂消耗量的木素测定方法 木素的化学结构 主要木素结构的连接方式 官能团分析 化学分解法研究木素的化学结构 分光法研究木素的基本结构 木素结构的模型图 木素的物理性质 一般物理性质 木素的相对分子量质量及木素分子的存在状态 木素的溶解性 木素的热性质 木素的化学性质 木素结构单元的化学反应性质 木素的亲核反应 木素的亲电取代反应 木素的氧化反应 木素的呈色反应 第一节  木素的存在及木素的生物合成 概 述 木素化学始于1838年，20世纪初Klasson木素定量法的发明、木素起源于松柏醇学说的提出、30年代木素模型物研究方法的开发、40年代木素醇解试验以及50年代的脱氢聚合实验等研究工作取得了非常大的成绩， 到1980年木素结构基本研究清楚了。 木素是仅次于纤维素的、最丰富的天然高分子有机物，木素存在于裸子植物、被子植物和所有维管植物中（热带的铩椤除外），估算全世界每年约可产600万亿吨，木素含碳量高，蕴藏着丰富的化学能。 一、木素的存在 针叶木：25～35% 阔叶木：20～25% 禾本科：15～25% 针叶木：愈创木基丙烷 阔叶木：愈创木基丙烷、紫 丁香基 丙烷 禾本科：愈创木基丙烷、紫丁香 基丙烷、对羟苯基 丙烷 木素的分布：复合胞间层浓度最高，而次生壁的 含量最多 木素基本结构单元 G型 S型 H型 50-75 0-1 25-50 紫丁香基，% 25-50 90-95 25-50 愈创木基，% 2.5-3.