2、木素分布的不均一性
树种、树龄、部位不同，木素含量和组成也不同 针叶材木素含量高于阔叶材和何禾本科植物 热带阔叶木含量接近针叶木 同株木材木素含量上部低、下部高 心材部分木素含量高于边材 早材和晚材也有差别。
木素：70％分布在次生壁
三、木素的生物合成途径
1、木素的生物合成途径的研究 2、DHP合成方法的发展 3、木素聚合过程中的酶 4、示踪方法的应用
针叶木 2.5-3.5 90-95
0-1
阔叶木 2.5-3.5 25-50 50-75
木素分布的斯汤（Stone）模型
管胞细胞壁是由很多 以木素为主和以碳水化合 物为主的薄的同心层所组 成。证明木材细胞壁中木 素和半纤维素一起成切向 同心薄层和纤维素间隔地、 不均匀地分布。
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
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
CH=CHCH2OH β -葡萄糖苷酶
CH=CHCH2OH
OMe O-Glc 松柏醇葡萄糖苷酶
R
OMe
OMe OH
过氧化物酶
葡萄糖氧化酶
O CHCH2OH
CH
OMe OH DHP
图 5-4 松柏醇葡萄糖苷形成木素结构示意图
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。
Contents of lignin structural units in lignin from different raw materials （in 100 structural units of C9）
原料 对-羟苯基，% 愈创木基，% 紫丁香基，%
草类 10-25 25-50 25-50
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。
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
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
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
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
C
C
C
C
C
C
C
C
C
OCH3 OH
愈创木基
Guaiacyl
H3CO
OCH3 OH
紫丁香基
Syringyl
G型
S型
OH
对-羟苯基
p-Hydroxyphenyl
H型
不同植物原料中木素结构单元的比例(100个C9结构)
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
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
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。5-3ຫໍສະໝຸດ 1、木素的生物合成途径的研究
图 木 素 前 驱 物 的 生 物 合 成 途 径
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
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。