東華大學(xué)高分子化學(xué)課件第六章

第六章天然高分子碳水化合物分為單糖、低聚糖和多糖三大類。

單糖是最簡單的碳水化合物，如葡萄糖、果糖、木糖等。

低聚糖是由二個(gè)至十個(gè)單糖分子經(jīng)由糖苷鍵連接而成的化合物。

多糖是由10個(gè)以上的單糖分子經(jīng)由糖苷鍵連接而成的碳水化合物。第一節(jié)多糖類高分子一、纖維素（一）

纖維素的來源纖維素是自然界中存在量最大的天然高分子化合物。有很多D-吡喃葡萄糖單元以β(1-4)苷鍵連接而成。纖維素是高等植物細(xì)胞壁的主要成分，主要來源為木材等。（二）纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)纖維素的分子鏈化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖6-2所示,通用化學(xué)式為（C6H10O5）n。（三）

纖維素衍生物

纖維素醋酸酯：纖維素醋酸酯是最重要的纖維素有機(jī)酯，廣泛用作纖維、塑料和涂料。用高純度的纖維素（α-纖維素95%~98%）與醋酐反應(yīng)，以醋酸為溶劑，硫酸為催化劑，制得：

纖維素硝酸酯也稱硝化纖維素、硝化棉，是最古老和最重要的纖維素?zé)o機(jī)酯，在塑料、清漆、涂料、火藥等方面得到廣泛應(yīng)用。其反應(yīng)是纖維素在存在硫酸和水的條件下與硝酸作用，反應(yīng)后經(jīng)脫酸、水洗等工序得到。反應(yīng)式如下2．纖維素醚纖維素醚是天然纖維素經(jīng)化學(xué)改性得到的另一類纖維素衍生物，是最重要的水溶性聚合物之一，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、石油鉆井、紡織、建材、涂料和日用化工等部門。纖維素醚有多種分類方法，其中按電離性分為離子型醚和非離子型醚。纖維素的利用

纖維素通過水解可生產(chǎn)微晶纖維素和葡萄糖漿；通過接枝共聚等改性可得到具有各種新功能的材料，如抗酶抗菌材料、離子交換材料、膜材料、高吸水性材料等；通過化學(xué)和生物技術(shù)，將有可能生產(chǎn)出食品、燃料及多種基本有機(jī)合成原料。二、淀粉（一）

淀粉的來源淀粉是自然界中產(chǎn)量僅次于纖維素的碳水化合物，是由D—葡萄糖組成的多糖。

淀粉以顆粒狀態(tài)廣泛存在于高等植物的籽粒、根、塊莖和髓中。（二）

原淀粉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．

物理機(jī)構(gòu)未經(jīng)變性處理的淀粉稱為原淀粉，呈顆粒結(jié)構(gòu)，有一定大小和形狀，水分含量高，蛋白質(zhì)少的淀粉顆粒較大。淀粉顆粒具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，結(jié)晶結(jié)構(gòu)占顆粒體積25%~50%。淀粉分子穿過若干晶區(qū)和非晶區(qū)，所以，淀粉可發(fā)生X—射線衍射，在偏光顯微鏡下呈現(xiàn)黑十字。2．化學(xué)結(jié)構(gòu)淀粉由碳、氫、氧組成，化學(xué)結(jié)構(gòu)為(C6H10O5)n。淀粉是由葡萄糖組成的多糖高分子化合物，由兩種分子鏈組成，稱為鏈淀粉和支(鏈)淀粉。鏈淀粉由D—葡萄糖經(jīng)α—1,6糖苷鍵連接而成，支鏈淀粉在支鏈支叉處為α—1,6糖苷鍵連接，其余部分為α—1,4糖苷健連接，3．原淀粉的性質(zhì)淀粉顆粒不溶于水，與水混合生成乳白色、不透明的懸浮液，稱為淀粉乳。升高溫度，淀粉顆粒進(jìn)一步吸水膨脹，彼此接觸，成為半透明的淀粉糊，是一種不溶的膠體。這種由淀粉乳轉(zhuǎn)變成糊的現(xiàn)象稱為糊化。淀粉糊化就成為淀粉糊，具有增稠，凝膠、粘合、成膜等性質(zhì)。(四)淀粉的水解淀粉水解反應(yīng)生成葡萄糖,工業(yè)上稱淀粉的水解為”糖化”。淀粉水解的方法有酸水解，酶水解和酸酶法水解。三、甲殼素和殼聚糖(一)甲殼素的來源甲殼素(chitin)又名甲殼質(zhì)、殼蛋白、幾丁、幾丁質(zhì)，廣泛存在于昆蟲和甲殼動(dòng)物(蝦．蟹等)的甲殼中，少數(shù)真菌和綠藻等低等植物的細(xì)胞壁中也含有甲殼素。在天然高分子中，其數(shù)量僅次于纖維素。甲殼素是由N—乙?！?—氨基—2—脫氧—D—葡萄糖經(jīng)由β—1，4糖苷鍵聚合而成的線型高分子，分子量100萬以上，理論含氮量為6.9％。(二)殼聚糖甲殼素用強(qiáng)堿或酶水解脫去部分或全部乙酰基就轉(zhuǎn)化為殼聚糖(chitosan)。

甲殼素脫乙?；卸喾N方法，如堿溶法、堿液法、酶法等。目前工業(yè)生產(chǎn)上主要采用各種改進(jìn)的堿液法以脫除乙?；?，甲殼素制殼聚糖的簡要工藝流程如下聽示甲殼素和殼聚糖的化學(xué)改性有：酯化反應(yīng)醚化反應(yīng)酰化反應(yīng)氧化反應(yīng)水解反應(yīng)2．甲殼素和殼聚糖的應(yīng)用

甲殼素、殼聚糖及其多種多樣的化學(xué)改性產(chǎn)品具有各種功能，在很多方面都得到應(yīng)用。(1)殼聚糖作絮凝劑：殼聚糖是一種陽離子聚電解質(zhì)，對固體懸浮物有很好的凝聚作用。(2)食品工業(yè)中的應(yīng)用：主要用于(a)糖汁、飲料的除濁澄清；(b)食品添加劑。(3)醫(yī)療醫(yī)藥中的應(yīng)用：甲殼素與殼聚糖可以制成纖維和膜功能材料，所以在醫(yī)療和醫(yī)藥中有特殊的用途。第二節(jié)橡膠與古塔波膠（杜仲膠）

一、橡膠的來源橡膠存在于天然膠乳(latexes)中，膠乳是由橡膠樹中得到的膠質(zhì)物質(zhì)。天然膠乳