福农大植物纤维化学教学大纲

植物纤维化学教学大纲（PlantFiberChemistry）（学时60）一、简要说明《植物纤维化学》是为“轻化工程”和“化学工程与工艺”专业开设的专业基础课，共60学时，3.5学分，属必修课程，安排在第六学期修完。二、课程的性质、地位和任务该门课是轻化工程专业、化学工程与工艺专业、林产化工专业的基础理论课程。其内容包括植物原料的生物结构，植物原料化学成分及其性质以及木素、纤维素、半纤维素的分子化学结构、物化性质、相关用途等。为学习专业后续课程奠定必不可少的基础知识。它是学习制浆造纸、松香、活性炭、栲胶、林特产品等学科所必备的基础理论。任务为让学生了解与掌握植物的生物构造，植物的化学组成及其理化性质、相关用途等，为学生学习专业知识和今后的科学研究，实际工作打下必要的基础。三、教学基本要求和方法作为专业基础课，木材化学的讲授与紧紧与专业课联系起来，各部分的内容基本要求如下：1）木材构造与化学特征掌握木材粗视、木材显微、木材超微的构造，掌握木质素、纤维素、半纤维素等木材的化学特征。了解树木的生长和树木的特性。2）木质素化学掌握木质素的分离方法；木质素的化学结构；木质素在制浆过程中的反应。了解，木质素的降解研究；木质素在漂白中的反应；木质素的物理性质和木质素的利用。3）纤维素化学掌握纤维素的化学结构、纤维素的氢键、纤维素的化学性质、了解纤维素的物理结构、纤维素的物化性质、纤维素的酯醚化反应。4）半纤维素化学掌握半纤维素的单糖及主要半纤维素的结构和特点、木材中主要的半纤维素的化学性质，了解半纤维素在木材中的分布及其与木质素的关系。了解半纤维素的降解研究。5）木材抽提物正确理解萜类化合物、脂肪族化合物、芳香族化合物，掌握抽提物的主要化学成分，各成分的主要化学性质，抽提物的利用。了解抽提物在木材中的分布与变化。6）树皮化学掌握树皮的主要化学成分及其一些性质，了解树皮的解剖构造，树皮的利用。四、教材与主要参考书目授课教材：《植物纤维化学》，杨淑蕙主编，中国轻工业出版社，2003主要参考书目：《植物纤维化学》，陈国符，邬义明主编，中国轻工业出版社，1980《植物纤维化学》，邬义明主编，中国轻工业出版社，1991《碳水化合物化学》，张力田主编，中国轻工业出版社，1998《木材化学》，南京林业大学主编，中国林业出版社，1990《制浆造纸分析与检验》，石淑兰主编，中国轻工业出版社，2003《制浆造纸实验》，曲维均主编，中国轻工业出版社，1995《植物纤维化学结构研究方法》，陈嘉翔主编，华南理工大学出版社，1986五、学分和学时分配学分：3.5学分，学时为60，其中讲授40，实验20。学时分配：第一章木材的特征（8学时）第二章木质素（8学时）第三章纤维素（8学时）第四章半纤维素（8学时）第五章木材提取物（6学时）第六章树皮（2学时）六、教学内容及学时分配（一）理论教学内容（40学时）第一章木材的特征（8学时）1、目的要求：掌握木材的特征2、要点：第一节植物的类别和树木的生长1．植物的类别2．树木的生长第二节木材的构造1．木材的宏观构造2．木材的微观构造第三节竹杆的构造1．竹杆的宏观构造2．竹杆的微观构造第四节木材和竹类茎干的化学特征1．木材和竹类茎干的化学成分2．木材化学成分分析若干名词涵义3．国产木材、竹杆的化学成分4．木材细胞壁中化学成分的分布第二章木质素（8学时）1、目的要求：掌握木质素基本概念，原理与应用2、要点：第一节木质素的生物合成1．木质素生物合成的研究2．木质素先体（Precursor）的合成3．木质素大分子的合成第二节木质素的分离方法1．分离木质素的分类2．以溶解木质素为原则的分离法3．将木质素作为不溶残渣的分离方法第三节木质素的降解研究1．木质素研究的模型物方法2．木质素的化学降解研究3．木质素的热分解4、木质素的微生物降解第四节木质素的化学结构1．元素组成和甲氧基2．木质素的官能团3．木质不同结构单元的连接方式和键的频率4．木质素的模型第五节木质素的分类、分布与组成的不均一性1．木质素的分类2．木质素的分布和组成的不均一性第六节木质素的化学性质1．制浆和漂白中木质素反应的一般概念2．木质素在蒸煮中的反应3．木质素在漂白中的反应4．木质素的显色反应第七节木质素的物理性质1．木质素的高聚物性质2．木质素的紫外吸收光谱3．木质素的红外吸收光谱第八节木质素的利用1．低分子量的木质素产品2．聚合物形式的木质素产品第三章纤维素（8学时）1、目的要求：掌握纤维素基本概念，原理与应用2、要点：第一节纤维素的化学结构1．纤维素的分离和精制2．纤维素的大分子结构第二节纤维素的超分子结构1．纤维素的氢键和两相结构2．纤维素的结晶结构3．纤维素的结晶度和微晶的大小4．纤维素超分子结构对纤维性质的影响5．纤维素对水的可及度与红外光谱的测定第三节纤维素的分子量和聚合度1．纤维素分子量和聚合度的粘度测定法2．纤维素的多分散性与分级第四节纤维素的润胀与溶解1．水分对纤维素的润胀2．稀酸、碱及盐类溶液对纤维素纤维的润胀3．纤维至少在碱金属氢氧化物中的润胀4．浓酸溶液对纤维素的润胀与溶解5．盐类溶液对纤维素的润胀与溶解第五节纤维素的溶剂1．金属/胺溶剂2．铁-酒石酸-钠配位剂（EWNN）3．纤维素的非水溶剂第六节纤维素的酸性水解1．纤维素的水解机理2．水解纤维素的性质3．稀酸水解与浓酸水解第七节纤维素的碱性降解1．剥皮反应2．终止反应3．碱性水解4．阻止剥皮反应的方法第八节纤维素的氧化1．氧化的类型2．高碘酸盐对纤维素的氧化3．氯和次氯酸盐对纤维素的氧化作用4．在碱性介质中气态氧和过氧化氢对纤维素的氧化第九节纤维素的热解1．热处理对纤维素聚合度和结晶度的影响2．纤维素的热分解反应3．纤维素的石墨化过程4．纤维素的热解机理5．纤维素热解的添加剂第十节纤维素的酯、醚化反应1．纤维素酯类2．纤维素的醚类第四章半纤维素（8学时）1、目的要求：掌握半纤维素基本概念，原理与应用2、要点：第一节半纤维素概述1．基本概概念2．单糖的化学结构3．半纤维素的命名第二节半纤维素的分离与结构分析1．半纤维素的分离2．半纤维素化学结构分析方法的概述第三节木材主要半纤维素1．针叶材半纤维素2．阔叶材半纤维素3．木材和若干禾本科半纤维素的根要第四节半纤维素在木材中的分布及基与木质素的关系1．半纤维素在木材中的分布2．半纤维素与木质素之间的关系第五节半纤维素的化学性质1．半纤维素在酸性条件下的性质2．半纤维素在碱性条件下的性质3．半纤维素的热解第六节半纤维素的利用1．半纤维素在制浆与造纸工业上的意义2．利用半纤维素生产的化学产品第五章木材提取物（6学时）1、目的要求：掌握木材提取物基本概念，原理与应用2、要点：第一节概述第二节提取物化学1．萜类化合物2．脂肪族化合物3．芳香族化合物4．灰份第三节提取物在木材中的分布与变化1．提取物在不同树种中的分布与变化2．提取物在树木不同部位的分布与变化3．提取物在木材内部细结构中的分布与变化第四节提取物利用及其对材性和加工的影响1．木材提取物的利用2．提取物对材性和加工的影响第六章树皮（2学时）1、目的要求：掌握树皮基本组成，应用2、要点：第一节树皮的解剖结构1．内皮2．外皮第二节树皮的化学成分1．树皮提取物2．无提取物树皮3．高聚糖（包括纤维素和半纤维）第三节树皮的利用（二）实验教学内容（20学时）实验植物纤维原料化学组成测定（20学时综合性实验）1、实验目的植物原料的化学组成测定综合性实验，不采用固定实验条件的教学模式，在教师的指导下学生根据采集的原料选定实验的测定项目及实验条件，对实验结果进行分析讨论。使课堂上学的理论知识与实践相结合，提高实验实用性。2．实验方法植物纤维原料经备料，粉碎、筛选，按选定项目及实验条件实验，测定有关数据3．实验仪器植物纤维粉碎机，索氏抽提器，真空泵，可调电炉，烘箱，水