HEMIJSKA PRERADA DRVETA

1. HEMIJSKA PRERADA DRVETA Izborni predmet Odsek: Šumarstvo

2. Hemijski sastav drveta Zidovi ćelija drveta izgrađeni su od tri vrste biopolimera: CELULOZE HEMICELULOZA LIGNINA Ugljenohidratne komponente

3. Ugljeni hidrati Monosaharidi Disaharidi Oligosaharidi Polisaharidi Aldoze Ketoze Redukujući Neredukujući trioze tetroze pentoze heksoze itd. Podela ugljenih hidrata: Podela na osnovu nekoliko kriterijuma: Broja monosaharidnih jedinica Vrste karbonilne grupe Broja ugljenikovih atoma …..

4. polisaharidi homopolisaharidi heteropolisaharidi hemiceluloze D-glukoze D-manoze D-galaktoze D-ksiloze glukozamina Gumije i sluzi mukopolisaharidi skrob manani hitin glikogen galaktani celuloza ksilani Klasifikacija polisaharida

5. Hemijski sastav drveta Drvoje kompozitnimaterijal: Celuloza obezbeđuje potporu Hemiceluloze čine deo matrične supstance koja oblaže mikrofibrile celuloze preko vodoničnih mostova i drugih medjumolekulskih interakcija Lignin je posmatran kao inkrustrirajuća supstanca koja «slepljuje» polisaharide u kompozitni materijal, preko pravih kovalentnih veza sa hemicelulozama

6. Prosečnihemijskisastavdrveta četinarai lišćara

7. HEMICELULOZE

8. Hemiceluloze-strukturni polisaharidi • Strukturni polisaharidi drveta – učestvuju u izgradnji ćelijskih zidova • Posle celuloze, najrasprostranjeniji polisaharidi u prirodi

9. Hemiceluloze-strukturni polisaharidi

10. Hemiceluloze-strukturni polisaharidiKonstitutivni monosaharidi hemiceluloza

11. Konstitutivni monosaharidi hemiceluloza

12. Nomenklatura hemiceluloza • Prema hemijskom sastavu • Dominantni šećer daje glavno ime, sa nastavkom an: ksilan, manan, glukan.. • U prefiks se stavljaju imena manje zastupljenih šećera arabino-glukurono-ksilan

13. Glavne hemiceluloze drveta četinara i lišćara

14. Glavne hemiceluloze drveta lišćara 1. Glukurono-ksilani lišćara glavna hemiceluloza lišćara je: O-acetil-4-O-metilglukurono ksilan ( acetilovani ksilan ) (10-30% suve supstance drveta) 2. Glukomanani drveta lišćara

15. Glavne hemiceluloze drveta lišćara 1.Glukurono-ksilani lišćara -O-acetil-4-O-metilglukurono ksilan • osnovni lanac je homopolomerni, • izgrađen iz ostataka D-ksiloze međusobno povezanih β -(1,4) glikozidnom vezom

16. Glavne hemiceluloze drveta lišćara 1.Glukurono-ksilani lišćara -O-acetil-4-O-metilglukurono ksilan • bočne lance čine ostaci 4-O-metil-D-glukuronske kiseline, (4-O-Me-α-D-GlupU) vezani α-(1,2) glikozidnom vezom za osnovni ksilanski lanac. • Na 10 jedinica ksiloze dolazi 1 ostatak metilglukuronske kiseline (Xylp : Me-GlupU = 10 : 1) • kiseli karakter ksilana lišćara

17. Glavne hemiceluloze drveta lišćara 1.Glukurono-ksilani lišćara -O-acetil-4-O-metilglukurono ksilan • Ostaci ksiloze su acetilovani (na C2 i C3 atomima) (7 ostataka acetilnih grupa na 10 ostataka ksiloze) • zastupljenost acetilnih grupa u C2 i C3 položaju ravnopravna.

18. Glavne hemiceluloze drveta lišćara 1.Glukurono-ksilani lišćara O-acetil-4-O-metilglukurono ksilan Ac Ac Ac Ac K K K K K K K K K K K MeGU Ac Ac Ac MeGU • (Xylp : Me-GlupU : O-acetil = 10 : 1: 7)

19. O-acetil-4-O-metilglukurono ksilan Struktura molekula ksilana lišćara

20. Glavne hemiceluloze drveta lišćara 1.Glukurono-ksilani lišćara O-acetil-4-O-metilglukurono ksilan • Nadmolekulska struktura – ne postoji uređenost! • Ksilani u zidovima ćelija drveta lišćara su amrofni polimeri! • ostaci uronskih kiselina (grananje lanaca ) i supstitucija hidroksilnih grupa acetilnim grupama objašnjavaju odsustvo nadmolekulske strukture kod hemiceluloze

21. Glavne hemiceluloze drveta lišćara 2. Glukomanani drveta lišćara • Čine 2 -5 % suve supstance drveta • Manje značajni

22. Glavne hemiceluloze drveta lišćara 2. Glukomanani drveta lišćara • Glavni lanac heteropolisaharidni: • Ostaci -D-manopiranoze i -D-glukopiranoze vezani-(1,4) glikozidnim vezama • Odnos -D-Manp : -D-Glup = 1,5 -2 : 1 • Nisu acetilovani • «sporedne» hemiceluloze

23. Glavne hemiceluloze drveta lišćara

24. Hemiceluloze drveta četinara 1.O-acetil-(galakto)glukomanani (20-25% suve supstance drveta) 2. Arabinoglukurono-ksilan 3. Arabinogalaktani

25. Hemiceluloze drveta četinara • O-acetil-(galakto)glukomanani • Dominantan za većinu četinara • Kad se izoluje u nepromenjenom obliku rastvoran u vodi (acetilovanje sprečava nadmolekulsku strukturu) • Stepen polimerizovanja izmedju 44 i 150 za proučavane manane

26. Hemiceluloze drveta četinara 1. O-acetil-(galakto)glukomanani • Glavni lanac: • ostaci -D-manoze i -D-glukoze (odnos 3 : 1) • vezanib-(1,4) glikozidnim vezama, slučajan redosled • Bočni lanci: • ostaci D-galaktoze • vezani a-(1,6)glikozidnim vezama sa manozom • 1 do 0,1 ostatka Galp na 3 Manp -D-Manp : -D-Glup : D-Galp = 3 : 1 : 0,1-1

27. Hemiceluloze drveta četinara 1. O-acetil-(galakto)glukomanani • Acetilne grupe ravnomerno rasporedjene na C-2 i C-3 ostacima manoze • 4,3 -8,8% acetilnih grupa u drvetu četinara se nalazi u glavnoj hemicelulozi –mananima

28. O-acetil-(galakto)glukomanani

29. Hemiceluloze drveta četinara 2. Arabinoglukurono-ksilan • Ksilaničetinara heterogeniji od ksilana liščara – sadrže i a- L- arabinofuranozu • Odnos: D-Xylp : L-Araf : D-GlupU= 10: 1,3 : 2 • Ksilan četinara kiseliji od ksilana liščara: 2 uronske kiseline na 10 ostataka ksiloze

30. Hemiceluloze drveta četinara 2. Arabinoglukurono-ksilan Glavni lanac izgradjen iz • ostataka D-ksilopiranoze • vezanihb-(1,4) glikozidnim vezama • Bočne grane: • ostaci L-arabinofuranoze vezani a-(1,3) glikozidnim vezama za lanac ksilana • ostaci 4-O-Me-D-glukuronske kiselinevezani a-(1,2) glikozidnim vezama

31. Hemiceluloze drveta četinara 2. Arabinoglukurono-ksilan • Nije acetilovan • Lanci kraći nego kod ksilana liščara • Stepen polimerizacije 70 – 130

32. Arabinoglukurono-ksilan drveta četinara

33. Hemiceluloze drveta četinara 3.Arabinogalaktani • Specifični za drvo ariša (5 – 30%) • Izoluje se ekstrakcijom vrelom vodom (po hemijskoj građi hemiceluloza,po načinu izolovanja ekstraktiv) • u lumenima traheida • Rastvorljiv u vodi jer je izuzetno razgranat • Ostaci L-arabinoze i D-galaktoze ( 1 : 6 ) • Osnovni lanac čine ostaci b- D-galaktoze vezani b-(1,3) glikozidnom vezom • Na svakom ostatku galaktoze bočni lanac L-arabinoze

34. Hemiceluloze reakcionog drveta • Četinari sa unutrašnje strane nagnutog stabla - kompresiono drvo • Liščari - tenziono

35. Hemiceluloze reakcionog drveta • Poredjenje hemijskog sastava normalnog i reakcionog drveta: • Kompresiono drvo četinara • Manje celuloze • Više lignina • Dodatni galaktan • Tenziono drvo lišćara • Više celuloze • Dodatni galaktan u tenzionom drvetu nekih lišćara

36. Izolovanje hemiceluloza iz drveta • Direktno iz drveta (narocito primenjivo na lišćare) -Vodeni rastvori alkalija • Dimetilsulfoksid - odlican rastvarač za ksilane • Do 25% ksilana se moze direktno izolovati iz drveta lišćara • •Iz holoceluloze (uzorak koji obuhvata sve polisaharide: celulozu i hemiceluloze) dobijene pomocu hlorita u kiseloj sredini

37. Značaj hemiceluloza Hemijskom preradom hemiceluloza dobija se niz produkata kao što su: • monosaharidi, • furfurol, • oksimetilfurfurol, • organske kiseline, • viševalentni alkoholi i druga jedinjenja, • mikrobiološkom preradom dobija se etil-alkohol, stočni kvasci i druga jedinjenja.

38. Ostali necelulozni polisaharidi drveta • Pektinski polisaharidi drveta(sposobnosti želiranja) • Eksudati (izlučevine) u vidu guma • Gumiarabika, kao prirodna gumaskoro neograničene rastvorljivosti u vodi i odsustvo ukusa čine je jednim od najsigurnijih aditiva u prehranbenoj industriji • Pektinske supstance (na čijoj se sposobnosti želiranja zasniva proizvodnja džemova, marmelada, filova u industriji bombona itd.