半纤维素是用于表示存在于许多植物的细胞壁中的非常多样化的一组多糖的术语，其代表所述结构的生物量的三分之一以上。
Johann Heinrich Schulze提出了该概念，以指定除淀粉以外的与纤维素结合的多糖，这些多糖可通过使用碱性溶液从高等植物的细胞壁中提取。
半纤维素木聚糖的分子结构的图形表示（来源：Yikrazuul，来自Wikimedia Commons）
这些多糖由葡聚糖骨架组成，葡聚糖骨架通过具有不同糖基化取代基的β-1,4键连接，并能够通过氢键彼此相互作用，并与纤维素纤维相互作用（非共价相互作用）。
与形成紧密堆积的微纤维的纤维素不同，半纤维素具有相当无定形的结构，可溶于水溶液。
由于植物细胞干重的三分之一以上是半纤维素，因此目前对通过加工这些多糖来生产生物燃料和其他化合物的兴趣很大。
分类与结构
半纤维素目前被分为四类结构上不同的分子：木聚糖，D-曼聚糖，β-葡聚糖和木聚糖。这三种类型的半纤维素具有不同的分布和定位模式，以及其他重要差异。
木聚糖
它们是双子叶植物次生细胞壁中存在的主要半纤维素成分。它们占木本和草本植物生物量的25％以上，在某些单子叶植物物种中约占50％。
木聚糖是由通过β-1,4键连接的D-吡喃木糖组成的杂聚物，可以具有短支链。该组细分为高木聚糖和杂木聚糖，其中是葡糖醛酸木聚糖和其他复杂多糖。
这些分子可以从不同的植物来源中分离出来：亚麻籽纤维，甜菜浆，甘蔗渣，麦麸等。
其分子量可以根据木聚糖的类型和植物种类而变化很大。在自然界中发现的范围通常为5,000 g / mol至超过350,000 g / mol，但这在很大程度上取决于水合程度和其他因素。
D手聚糖
这种类型的多糖以半乳甘露聚糖和葡甘露聚糖的形式存在于高等植物中，它们由通过β-1,4键连接的D-甘露吡喃糖的线性链和通过β键连接的D-甘露吡喃糖和D-吡喃葡萄糖的残基组成。 -1.4分别。
两种类型的手聚糖可以具有在不同位置连接至分子主链的D-吡喃半乳糖残基。
半乳甘露聚糖存在于某些坚果和枣的胚乳中，它们不溶于水，并且具有与纤维素相似的构象。另一方面，葡甘露聚糖是软木细胞壁的主要半纤维素成分。
β-葡聚糖
葡聚糖是谷类谷物的半纤维素成分，通常主要在草和禾本科中发现。在这些植物中，β-葡聚糖是细胞生长过程中与纤维素微纤维相关的主要分子。
它的结构是线性的，由通过混合的β-1,4（70％）和β-1,3（30％）键连接的吡喃葡萄糖残基组成。报告的谷物分子量在0.065至3 x 10e6 g / mol之间变化，但是相对于所研究的物种而言存在差异。
木聚糖
这种半纤维素多糖存在于高等植物中，是细胞壁最丰富的结构材料之一。在双子叶植物被子植物中，它代表了壁多糖的20％以上，而在草和其他单子叶植物中，它代表了高达5％。
木聚糖由类纤维素骨架组成，骨架由通过β-1,4键连接的吡喃葡萄糖单元组成，该单元通过6位的碳与α-D-吡喃葡萄糖残基相连。
这些多糖通过氢键与细胞壁的纤维素微纤维紧密结合，有助于稳定纤维素网络。
生物合成
大多数膜多糖是由非常特异性的活化核苷酸糖合成的。
这些糖被高尔基体中的糖基转移酶所用，负责单体之间糖苷键的形成以及所讨论的聚合物的合成。
木聚糖的纤维素骨架是由负责纤维素合成的蛋白质家族的成员合成的，由CSLC遗传家族编码。
特征
正如其组成随所研究的植物种类而变化一样，半纤维素的功能也同样如此。主要的是：
生物功能
在具有与植物细胞相似的细胞的植物和其他生物的细胞壁的形成中，由于不同种类的半纤维素与纤维素非共价结合的能力，它们在结构上具有重要的功能。
木聚糖是半纤维素的一种，在某些植物物种形成的次级细胞壁的硬化中尤其重要。
在某些植物物种中，如罗望子树，种子而不是淀粉储存木葡聚糖，由于细胞壁中存在的酶的作用，木糖葡聚糖得以动员，这发生在发芽过程中，在此过程中，能量被提供给包含在其中的胚胎。种子。
功能和商业重要性
存储在种子中的半纤维素（如罗望子树）已被商业开发用于生产食品工业中使用的添加剂。
这些添加剂的例子是“罗望子树胶”和“口香糖”瓜尔豆“或”瓜兰”（从豆类中提取）。
在烘焙业中，阿拉伯木聚糖的存在会影响所获得产品的质量，其方式与由于其特性粘度而影响啤酒生产的方式相同。
在某些植物组织中某些类型纤维素的存在会极大地影响这些组织用于生产生物燃料的用途。
通常，添加半纤维素酶是克服这些缺点的常用方法。但是随着分子生物学和其他非常有用的技术的出现，一些研究人员正在设计产生特定类型半纤维素的转基因植物。
参考文献
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