1.2  植物细胞壁

细胞壁是植物细胞不可或缺的组成部分，目前全球年产量约为 1x1012 吨[2]。其主要由 半纤维素、纤维素、果胶和少量的结构蛋白等所构成。由于形成时间和化学成分的不同， 细胞壁一般分为初生壁、次生壁和胞间层。

胞间层是指两个相邻的细胞之间所共有的一层膜，其起到粘接相邻细胞，缓冲细胞间 挤压的作用。

初生壁最初是由刚分裂的细胞的原生质体所分泌形成的。其起到了使细胞保持一定形 状并且能够随细胞生长而延展的作用。

次生壁一般是指在部分植物细胞在停止生长后，继续积累于初生壁内侧的细胞壁层。 次生壁厚度较大约5～10微米，次生壁也比较坚硬，这样使得细胞壁具有很大的机械强度。

1.3  细胞壁化学组成

图 1.1 植物细胞壁层次结构

植物细胞壁结构是一种网络状，是由纤维素，半纤维素，木质素，果胶质以及糖基化 蛋白相互交联组成的。植物细胞壁化学组成主要有：聚多糖、糖蛋白以及少量的矿物质。 其中多聚糖的主要包括纤维素、半纤维素两大类，果胶质占有很小的比例。总的来说，细 胞壁的主要组成部分是纤维素、半纤维素、木质素和果胶[3]。

1.3.1 纤维素

图 1.2  植物细胞壁组成结构

纤维素是一种可再生有机资源，年平均总量约有几百万亿吨，普遍存在于高等植物、 细菌、海藻等生物中。在植物干重中，纤维素平均约占40%，在一些被子植物中，如木材 通常纤维素约占45%，半纤维素约占25%、木质素约占20%，其他物质占10%[8]。植物材料 中纤维素的含量一般与植物的种类和部位有关，不同的生长期含量也不相同，在纤维素植 物中，纤维素含量一般在20%以上。文献综述

纤维素是构成细胞壁的材料。化学结构上来看，纤维素是由D—葡萄糖以β-1,4-糖苷键 联结而成的。其分子式为(C6H10O5)n，相邻残基翻转180℃。每条纤维素链含有几百至数万 个葡萄糖残基。由于在提取纤维素的过程中可能会将葡聚糖链打断，纤维素的分子质量很 难测定。不同物种间，纤维素的聚合度也不尽相同。一般用凝胶渗透色谱（GPC）和粘度 法来测定纤维素DP。

图 1.3 β-(1，4)-葡聚糖链片段

结晶区和非结晶区交错形成了纤维素的超分子结构，由于其大部分葡萄糖环上的羟基 处于一种游离状态，基团之间结合不牢固，因此非结晶区状态无定形且结构疏松，分子间 距离大。然而，结晶区的纤维素链取向良好，葡萄糖残基排列也比较整齐，大量氢键于羟 基之间形成，构成了巨大的氢键网格，直接形成了致密的晶体结构。结晶区占纤维素整体 的比例被称为结晶度，其数值大约在30%～80%之间，结晶度越大，纤维素的水解效率也 就越低。来~自^优尔论+文.网www.youerw.com/

1.3.2  半纤维素

半纤维素在植物资源中含量也较丰富，是一类复杂的碳水化合物组成的结构。其一般 是指植物细胞壁中除纤维素、果胶之外的多糖。由定义可知，半纤维素占细胞壁组分的1/4～ 1/3，细胞和种属类型的不同，其含量也会有所偏差，在科学研究中，半纤维素通常是指通

过碱提取的细胞壁多糖，包括木聚糖，木葡聚糖，甘露聚糖，葡甘露聚糖，以及β（- 葡聚糖等。

1→3,1→4）

半纤维素的主要作用是构建细胞壁结构和对细胞的生长过程的调节。其化学结构是一 种低分子量的支链聚合物，是由多种结构单元构成，草本植物主要是木聚糖，阔叶树木主 要是葡糖醛酸木聚糖，所以半纤维素常常是高度分支的复杂结构，不具有统一的化学组成 与分子结构，具有水溶性，易吸水的性质，因此也增加了研究的难度。