Гидролиз полисахаридов древесины разбавленными минеральными кислотами

В разбавленной кислоте гидролиз полисахаридов начинается гетерогенно. Это объясняется особенностями надмолекулярной структуры целлюлозы (нали-чием аморфных и кристаллических участков) и гемицеллюлоз. Для осуществле-ния гидролитической деструкции для легкогидролизуемых полисахаридов (например гемицеллюлоз) необходима температура ~100°С, для трудногидро-лизуемых полисахаридов (целлюлозы) – выше (160 –190°С).

На рис. 3 приведены схемы гидролиза целлюлозы и гемицеллюлоз.

При гидролизе целлюлозы сначала разрушаются аморфные участки, целлюлоза утрачивает волокнистую структуру и превращается в гидроцеллюлозу – смесь исходной целлюлозы с продуктами гидролиза различной степени полимеризации. Гидроцеллюлоза имеет пониженную степень полимеризации, но более высокую степень кристалличности по сравнению с исходной волокнистой целлюлозой.

До получения гидроцеллюлозы гидролиз идет быстро (с высокой ско-ростью). На стадии получения гидроцеллюлозы достаточно температуры 100°С. Целлюлозные микрофибриллы распадаются на отдельные кристаллиты. После этого реакция резко замедляется и достигается так называемая предельная сте-пень полимеризации. Для осуществления полного гидролиза (разрушения кристаллической части) необходимо повышение температуры до 160–190°С. При разрушении гидроцеллюлозы получаются растворимые продукты – цел-лодекстрины (СП 50), олигосахариды (СП 3–10), предпоследний продукт гидролиза – целлобиоза и конечный продукт – D-глюкоза.

целлюлоза (трудногидролизуемый полисахарид) 100 °С гидроцеллюлоза 160 – 190 °С целлодекстрины               вещества, растворимые в гидролизате   олигосахариды целлобиоза D-глюкоза

гемицеллюлозы (легкогидролизуемые полисахариды) 100 °С   целлодекстрины олигосахариды дисахариды моносахариды (пентозы, гексозы)

Рис. 3. Схемы полного гидролиза целлюлозы и гемицеллюлоз

У легкогидролизуемых полисахаридов (гемицеллюлоз) гидролиз проте-кает быстро. Гидролиз гемицеллюлоз, как и целлюлозы, протекает через стадии образования растворимых продуктов. При гидролизе гемицеллюлоз стадия образования гидроцеллюлозы отсутствует, что объясняется их аморфной структурой.

При полном гидролизе углеводной части древесины получается смесь моносахаридов: D-глюкозы, пентоз (D-ксилозы, L-арабинозы), гексоз (D-маннозы, D-галактозы).