生物質材料東北林業大學材料科學與工程學院NortheastForestryUniversity1/28主要內容第一章緒論第二章纖維素基材料第三章木質素第四章木材第五章淀粉基材料第六章甲殼素基材料第七章蛋白質基材料第八章其它生物質材料

2/28第八章其它生物質材料環糊精竹材樹皮農作物秸稈3/288.1環糊精（1）環糊精結構環糊精是環糊精葡萄糖轉位酶（由嗜堿性桿菌在中性或堿性條件下制造一個堿性淀粉酶）作用于淀粉產物。是由六個以上葡萄糖以

-1,4-糖苷鍵連結環狀寡聚糖。最常見是

-環糊精、

-環糊精、

-環糊精，分別由六個、七個和八個葡萄糖分子組成，是相對大和相對柔性分子。環糊精分子呈錐柱狀或圓錐狀花環，有許多可旋轉鍵和羥基，內有一個空腔，表觀外型類似于接導管橡膠塞。4/288.1環糊精環糊精“空腔”結構5/288.1環糊精（2）環糊精性質環糊精對熱、酸、堿穩定性環糊精像淀粉一樣，能夠貯存多年不變質。環糊精在堿乃至強堿性溶液中都是穩定，但酸可使環糊精部分水解生成葡萄糖和系列非環麥芽糖。環糊精沒有一定熔點，在約200℃時開始分解。引進修飾基團后能提升環糊精熱穩定性。環糊精化學反應活性環糊精分子內含有伯羥基和仲羥基，能夠發生化學反應。6/288.1環糊精環糊精結晶與吸濕性環糊精含有良好結晶性：

-環糊精/I2-KI（藍-黑色板狀正六邊形或黑色長針狀晶體）；

-環糊精/I2-KI形成（棕黃-黃棕色短針狀晶體）；

-環糊精/I2-KI（棕黃色小方塊狀晶體）。環糊精不含有吸濕性，但易形成各種穩定水合物。環糊精溶解度不一樣晶形環糊精在水中溶解度不一樣，

-環糊精反常低。能溶解環糊精有機溶劑也屈指可數。7/288.1環糊精環糊精包結性

環糊精---“主體”，空腔內其它物質---“客體”包結作用力：主體與客體之間范德華引力(偶極力、色散力、誘導力)；客體分子與主體羥基基團之間氫鍵作用力；客體與主體之間庫侖力；主體與客體之間相互作用疏水力；主客體形成包合物時釋放高能水合張力能；被客體取代釋放出水分子部分賠償了因為環糊精分子與客體結合而引發熵失。8/288.1環糊精（3）環糊精修飾修飾環糊精：保持大環基本骨架不變情況下引入取代基。修飾目標增加水溶性，尤其是包結物水中溶解度；在結合位附近構筑立體幾何關系，形成特殊手性位點；擴大結合空腔或者提供有特定幾何形狀空間；構筑有特殊功效超分子和自集成超分子聚集體；引入特殊原子或基團，構筑研究弱作用力模型；融入高分子結構，取得有特殊性質新材料。9/288.1環糊精（4）環糊精應用環糊精包結技術是指一個分子被包嵌于另一個分子孔穴結構內，形成包結物技術。這種包結物是由主分子和客分子兩種組分加合而成。環糊精外緣親水而內腔疏水，能夠提供一個疏水結合部位，作為主體包結各種適當客體，如有機分子、無機離子以及氣體分子等。這種選擇性包結作用即通常所說分子識別，其結果是形成主客體包結物。環糊精包結物制備方法：共沉淀法、研磨法、冷凍干燥法、超聲波法、噴霧干燥法等。

10/288.1環糊精食品工業：包結香料、去除異味、改進食品工藝和品質、防腐及包裝化裝品及衛生用具：用作穩定劑、乳化劑、去味劑紡織印染工業：芳香和消臭樹脂、芳香纖維、著色材料環境保護：環境監測、有害物質分離和消除農業：對春小麥、大麥、蔬菜增產，農藥調整、增容和長期有效作用，植物生長素藥品：藥品載體、藥品包結物11/288.2竹材12/288.2竹材概述竹類屬禾本科竹亞科，現已記載世界上竹類70多屬1200余種。世界上竹林面積約2200萬hm2，按地理分布可分為亞太竹區、美洲竹區和非洲竹區三大竹區。我國竹類種質資源豐富，有48屬500余種，主要分布于北緯40

以南地域。普通可分為四個分布區，即黃河-長江竹區，長江-南嶺竹區，華南竹區和西南高山竹區。現有竹林面積約720萬hm2。我國竹類植物中，最大竹子是云南巨龍竹，其高25m，直徑20~24cm；竹材利用最廣是毛竹。毛竹是材質最好、用途多、分布廣優良竹種。13/288.2竹材竹材植物形態

竹稈是竹子主體，即通常所稱竹材，多為圓柱形有節殼體，可分為三部分：屹立于地上部分稱為直稈或稈莖；直稈在地面下或緊鄰地表部分為稈基；稈基之下緊接竹鞭或母稈部分稱為稈柄，其中稈莖是加工利用主體。竹稈含有顯著節和節間，不一樣竹種節數變異很大，節間長度也因竹種而異。節間多為中空，周圍組織即竹壁。

14/288.2竹材竹材宏觀結構竹材宏觀結構就是稈徑竹壁在肉眼下和放大鏡下組成，由竹皮、竹肉和髓外組織（髓環和髓）組成。竹皮是竹壁橫切面上見不著維管束最外側部分，髓外組織是竹壁鄰接竹腔部分，也不含維管束；竹肉居竹皮和髓外組織之間，在橫切面上有維管束分布，維管束之間是基本組織。竹壁橫切面宏觀結構圖15/288.2竹材竹材成份竹材和木材相同，主要化學成份為有機組成，是天然高分子聚合物，主要由纖維素（約55%）、木質素（約25%）和半纖維素（約20%）組成

。纖維素、木質素和半纖維素在竹材中分布并不均一，各種組分含量都與取樣部位、竹種、竹齡、產地等原因親密相關。

竹材少許成份：可溶性糖類、脂肪類、蛋白質類、部分半纖維素、灰分等。

16/288.2竹材竹材物理性質竹材密度：竹材基本密度0.4~0.8g/cm3，與維管束密度成正相關，并決定竹材力學性質。竹材密度主要取決于纖維含量、纖維直徑及細胞壁厚度，隨纖維含量增加而增加。竹材干縮性：維管束中導管失水后收縮而造成竹材收縮，其收縮率比木材要小。竹材干縮弦向、徑向和縱向含有各向異性。干燥特征：通常采取自然干燥法。竹材吸水性：干燥竹材吸水性強，吸水速度與竹材直徑關系不大，但與長度相關。17/288.2竹材竹材力學性質竹材力學強度：竹材力學強度主要有順紋抗拉強度、順紋抗壓強度、順紋抗剪強度以及靜曲強度等。竹材順紋抗拉強度和靜曲強度比木材高，但因缺乏剛性受荷重后撓度增加，易變形。抗剪強度較木材弱，竹材橫紋抗剪強度是其順紋3倍。竹材強度變異：與竹材維管束密度、含水率、竹齡、立地條件、竹稈形態、部位相關。18/288.2竹材竹材防護

物理法：浸漬、蒸煮、電磁波輻射、氣調、干燥化學法竹材用防腐劑：熏蒸劑、焦油型、油溶性和水溶性。處理方法：浸漬、噴霧、涂刷法、熱冷槽法、樹液置換法、擴散、活竹注射法、加壓法竹材開發利用竹材人造板、竹纖維、竹漿造紙、藥用及保健、竹制品19/288.3樹皮樹皮化學成份樹皮浸提物：主要是脂類和蠟、萜類和樹脂酸、植物甾醇和毛地黃苷類、色素、黃烷醇及其聚合物、單寧、多元酚類、蛋白質、生物堿、維生素、碳水化合物和礦物質。栓皮物質：由羥基酸類組成栓皮酸和栓皮脂木素和酚酸多糖類：纖維素和半纖維素等成份灰分20/288.3樹皮樹皮液化早期木材液化通常是指在高溫高壓液化下將木材轉化為燃油過程----油化。在有機溶劑中，木材能夠在比較溫和條件下液化，沒有催化劑作用時，其液化溫度普通是240~270℃，而在酸催化劑存在下僅需80~150℃即可液化。比如木材能夠在苯酚、雙酚A等醇類；多元醇如1,6-己二醇、1,4-丁二醇；氧化醚如甲基乙二醇乙醚、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、環己酮等溶劑中于250℃條件下反應15~180min液化。以磷酸、硫酸、鹽酸、草酸、乙酸等酸作催化劑時，在常壓和120~180℃條件下可使木材液化，而沒有催化劑時則需250℃下才能液化。21/288.3樹皮樹皮利用制造樹皮板作為能源與熱解原料用樹皮制造堆肥木栓制品提取栲膠樹皮藥用膠粘劑及增充劑韌皮纖維吸附劑牲畜飼料食品制作工藝品樺皮漆片提取芳香油提制橡膠22/288.3樹皮單寧-二異氰酸酯合成生物降解性聚氨酯彈性體。樹皮-二異氰酸酯合成生物降解性聚氨酯材料。樹皮含有纖維素和半纖維素，比純粹單寧聚氨酯彈性體顯示出更加好微生物降解性。單寧結構23/288.4農作物秸稈概述秸稈通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其它農作物在收獲籽實后剩下含纖維成份很高作物殘留物。稻草、小麥秸和玉米秸為三大農作物秸稈。充分利用農作物秸稈資源不但能夠處理人造板原料供給不足問題，而且能夠處理農作物焚燒帶來環境問題，還能夠增加農民收入，含有“環境保護+效益”重大意義。24/288.4農作物秸稈秸稈結構表皮組織、基本薄壁組織、維管束組織、纖維組織帶

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蘆葦稈橫切面(SEM×25)1.外表皮膜及表皮細胞2.維管束3.薄壁細胞4.內表皮膜5.纖維組織帶6.導管A.橫向切面B.表皮部25/288.4農作物秸稈秸稈化學組成農作物秸稈是由大量有機物和少許無機物及水組成，有機物主要成份是纖維素類碳水化合物，另外還有少許粗蛋白質和粗脂肪。碳水化合物又由纖維素類物質和可溶性糖類組成。纖維素類包含纖維素、半纖維素和木質素等。除此之外還富含氮、磷、鉀、鈣、鎂、