Kemisk uppbyggnad av biomassa I - kolhydrat kemi och cellulosa

Question 1

Veds 5 huvudkomponenter

Answer 1

Huvudkomponenter:

• Lignin (1/3-1/5)
• Hemicellulosa (<1/3)
• Cellulosa (>1/3)

Resterande:

• Oorg.. komp. (≈1%) vanligen salt
• Extraktiva ämnen (2-6%( kan variera

Oorg. och extraktivämnen spelar liten strukturell roll men kan ge problem med processer. Kan också ge en värdefull produkt i ett bioraffinaderi.

Question 2

5 monosackarider som finns i cellvägg och i vilken komponent de finns i

Answer 2

D-glukos (cellulosa, glykomannan, xyloglucan)
D-mannos (glukomann)
D-xylos (xylan, xyloglukan)
D-galaktos (glucomannan, pektin, larch, galaktas)
L-arabinos (xylan, pektin)

Question 3

Nukleofil attack

Answer 3

Kan ske på två sätt:

• inifrån => aldehyd nedåt => beta-konfirmation
• utifrån => aldehyd uppåt => alfa-konfirmation

Question 4

Varför är glukosen den dominerande monosackariden?

Answer 4

• beta-D-glykopyranos
• hydroxylgrupperna är utåt => tillåter stapling och koppling på sidorna
• mer byggvänlig

Question 5

Viktiga disackarider

Answer 5

cellobios, mannobios, xylobis, sukros, laktos, maltos

nedbrytningsprodukter

Question 6

Namngivande av Polysackarider, olika sorter

Answer 6

Homopolysackarider
- monosackarider (mha glykosidbindningar)

-an (ändelse) ex. glukan, mannan

Heteropolysackarider

• monosackarider
• vanligast sist och sällan först
• ex. galakto(färre)glucomannan(fler)

Linjär

Grenad

Tvärbundna

Cellulosa, pektin, stärkelse

Question 7

Cellulosa primär struktur

Answer 7

• beta-glukan
• 1=>4 glykosidbindning
• rak polymer
• varannan polymer är 180° vriden (upp och ner)
• 8000-15000 polymerisation Väldigt lång!
• Reducerande och icke-reducerande ämne

Question 8

Reducerande socker:

Answer 8

• fri aldehyd
• aldehyd oxideras + koppar reduceras => mäts
• aldos reducerande
• metod inte reducerande
• reducerande ända och en icke- reducerande ända

Question 9

Cellulosa sekundär struktur

Answer 9

• vätebindningar => ingen rotation

- cellulosa lager av parallella kedjor

Question 10

Cellulosa tertiär struktur

Answer 10

• interaktion mellan celllager
• hydrofob i över och undersidan => hydrofoba interaktioner
• viss förskjutning

Question 11

Cellulosa kvartär struktur

Answer 11

• kristall
• långsträcket
• cellulosa fibriller
• högre växter => relativt små
• fibrillaagrigat
• bakteriecellulosa
• 3 modeller för fibrillernas organisation:
  1-på tvären minimerar exponering av hydrofoba delar
  2-kompromiss (mellanting, 6 kantig)
  3-hydrofob över och undersida maximerar interna vätebindningar

Question 12

Cellulosaegenskaper

Answer 12

• Enormt stark (starkare än stål)
• Olösligt i vatten (uppträder hydrofilt, absorberar 10 gånger sin egen vikt i vatten, hornifiering)
• Interna vätebindningar vid torkning (hård och stel)
• dålig kemisk reaktivitet (och ojämn, motståndskraftig)
• integrerar väl med andra aromatiska substanser

Question 13

Vad är skillnaden på en aldopentos och en ketohexos?

Answer 13

• antalet kol
• placering av dubbelbundet syre
• aldopentod (5 kol, aldehyd)
• ketopentos (6 kol, ketos)

Question 14

Vad kallas en polysackariderna bestående av följande monosackarider: 66% galaktos, 18% glukos och 16% ramnos

Answer 14

Ramnoglukogalaktos

Om något endast har spår av nån monosackarid då kan den struntas i.

Question 15

Vilka är de fem vanligaste monosackariderna som finns i vedens cellväggar

Answer 15

glukos, mannos, xylos, galaktos, arabinos

Question 16

Vad är skillnaden mellan cellulosa från bakterier och cellulosa från höga plantor

Answer 16

Fibriller i bakterier kunde vara platta.
Högre växter: fyrkantig och rund
Skillnad i tert-struktur
Ofta mera 1-alfa i icke-växter

Question 17

Cellulosa reagerar ofta ojämnt kemiskt (vid derivatisering och degradiation), varför?

Answer 17

Oordnad cellulosa delvis. Inte 100% kristallint. Oordnade delar reagerar lättare.
Kan ligga ytligt eller i sekvenser