Mitkä sokerit
Selluloosa koostuu pelkästä glukoosista. Hemiselluloosissa on useita sokereita: glukoosia, mannoosia, galaktoosia, ksyloosia ja arabinoosia sekä sokerihappoja ja etikkahappotähteitä.
Hemiselluloosat sisältävät heksooseja (D-glukoosi, D-mannoosi, D-galaktoosi), pentooseja (D-ksyloosi, L-arabinoosi), uronihappoja (pääasiassa 4-O-metyyli-D-glukuronihappo) ja asetyyliryhmiä. Pääketjun perusteella ne jaetaan lähinnä mannaaneihin ja ksylaaneihin; lehtikuusen puussa on lisäksi runsaasti vesiliukoista arabinogalaktaania.
Havupuiden hemiselluloosat
Männyssä ja kuusessa tärkein hemiselluloosa on galaktoglukomannaani: mannoosin ja glukoosin ketju, jossa on silloin tällöin galaktoosisivuyksiköitä. Toisena tulee ksylaani, jossa on arabinoosi- ja happosivuryhmiä.
Galaktoglukomannaanien (noin 20 % havupuusta) runko koostuu β-(1→4)-sitoutuneista D-mannopyranoosi- ja D-glukopyranoosiyksiköistä, joihin on liittynyt α-(1→6)-sitoutuneita galaktoosisivuyksiköitä; osa hydroksyyleistä on asetyloitunut. Erotetaan galaktoosiköyhä ja galaktoosirikas fraktio. Arabino-4-O-metyyliglukuronoksylaanin (5-10 %) runko on β-(1→4)-ksyloosiketju, jossa on 4-O-metyyliglukuronihappo- ja arabinofuranoosisivuyksiköitä, eikä se ole asetyloitunut.
Lehtipuiden hemiselluloosat
Koivussa ja haavassa lähes kaikki hemiselluloosa on ksylaania: ksyloosiketju, jossa on etikkahappotähteitä ja silloin tällöin happoryhmiä. Glukomannaania on hyvin vähän.
O-asetyyli-4-O-metyyliglukuronoksylaani muodostaa 15-30 % lehtipuusta. Kymmentä ksyloosiyksikköä kohti on noin 7 asetyyliryhmää C2- tai C3-asemassa ja noin yksi 4-O-metyyliglukuronihappoyksikkö C2-asemassa. Glukomannaani (2-5 %) koostuu glukoosista ja mannoosista suhteessa 1:2-1:1.
Tehtävä soluseinässä
Hemiselluloosat toimivat välikerroksena. Ne tarttuvat selluloosasäikeisiin ja ovat kemiallisesti sitoutuneet ligniiniin. Ne myös vetävät vettä puoleensa voimakkaimmin, joten puun turpoaminen riippuu paljolti niistä.
Hemiselluloosat adsorboituvat mikrofibrillien pinnoille ja muodostavat kovalenttisia ligniini-hiilihydraattisidoksia (eetteri-, esteri- ja glykosidisidoksia). Koska ne ovat amorfisia ja niissä on paljon saavutettavia hydroksyyliryhmiä, ne vastaavat suurimmasta osasta soluseinän vedensorptiota.
Keitossa ja biojalostuksessa
Keitossa hemiselluloosat kärsivät ensimmäisinä: osa niistä liukenee ja kuitusaanto laskee. Toisaalta niistä voidaan valmistaa arvokkaita tuotteita: ksylitolia, furfuraalia ja etikkahappoa.
Alkalissa polysakkaridit depolymeroituvat pelkistävästä päästä alkaen (kuorintareaktio, peeling); glukomannaaneja häviää enemmän kuin ksylaaneja, ja osa liuenneesta ksylaanista adsorboituu takaisin kuituihin. Happohydrolyysi muuttaa ksylaanit ksyloosiksi, josta saadaan hydrauksella ksylitolia ja dehydratoinnilla furfuraalia; asetyyliryhmät vapautuvat etikkahappona.
Keskeiset tiedot
- DP
- ~100-200
- havupuu: GGM
- noin 20 %
- havupuu: ksylaani
- 5-10 %
- lehtipuu: ksylaani
- 15-30 %
- asetyyli ksylaanissa
- ~7 / 10 Xyl
- runko
- β-(1→4)
Luvun lähteet
- Sjöström E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993.
- Ek M., Gellerstedt G., Henriksson G. (eds.) Wood Chemistry and Wood Biotechnology. Pulp and Paper Chemistry and Technology, vol. 1. Berlin: De Gruyter, 2009.
- Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник. 2-е изд. СПб.: Лань, 2010.
- Fengel D., Wegener G. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Berlin; New York: De Gruyter, 1984.