林产化工中植物原料的水解过程是怎样的? ¹

纤维素是由许多葡萄糖基通过β-苷键连接而成的大分子。在酸的催化下，苷键被质子化并断裂，发生降解反应，形成纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖、纤维五糖、纤维六糖等低聚糖中间产物。由于低聚糖的水解速度远高于纤维素的水解速度，低聚糖直接水解为D-葡萄糖，因此反应液中低聚糖的浓度较低。

半纤维素分子中含有各种不同的糖基，包括呋喃型和吡喃型，连接方式有α-连接和β-连接，因此半纤维素的水解过程更加复杂。在酸的催化下，半纤维素的各种成分发生一系列的降解脱落反应，主要包括阿拉伯糖基-半乳聚糖的完全水解为单糖，乙酰基-4-0-甲基-0-葡萄醛酸-木聚糖的乙酰基脱落和木糖基之间苷键的水解，以及半纤维素的聚合度降低。在阿拉伯糖基-4-0-甲基-D-葡萄醛酸-木聚糖结构中，由于阿拉伯糖的苷键水解较快，木糖基之间的苷键进一步水解为单糖。半乳糖基-葡萄糖-甘露糖在酸的催化下转变为葡萄糖-甘露聚糖。

半纤维素分解的单糖在酸性介质中发生复杂的转化，生成糖的衍生物，例如糠醛是戊糖和糠醛酸反应生成的产物。

木质素是由苯丙烷结构单元通过各种化学键连接而成的高聚物。在酸的催化下，木质素的低分子组分发生降解并溶解于水解液中。溶解于水解液中的木质素降解物与高聚糖水解物缩合，形成网状结构的物质，这就是木质素的缩合反应。木质素的降解和缩合是同时进行的，其程度取决于水解液的温度和酸浓度。

植物原料中还含有低分子化合物，这些化合物称为提取物。与植物细胞壁的高分子聚合物不同，提取物可以分离提取，获得更高附加值的化工产品。植物原料的提取物主要包括香精油、树脂和水溶物等，其含量一般在5%至10%之间。在水解过程中，提取物根据其物性的不同与水解液分离，从而得到木材水解副产品，例如水解松节油。