Kas yra celiuliozė? Faktai ir funkcijos

Celiuliozė [(C₆H₁₀O₅)_n] yra organinis junginys ir gausiausia biopolimeras žemėje. Tai yra kompleksiniai angliavandeniai arba polisacharidas, susidedantis iš šimtų iki tūkstančių gliukoze molekulės, susietos grandine. Nors gyvūnai negamina celiuliozės, ją gamina augalai, dumbliai ir kai kurios bakterijos bei kiti mikroorganizmai. Celiuliozė yra pagrindinė struktūrinė molekulė ląstelių sienos augalų ir dumblių.

Prancūzų chemikas Anselme Payenas 1838 metais atrado ir išskyrė celiuliozę. Payenas taip pat nustatė cheminę formulę. 1870 m. Pirmąjį termoplastinį polimerą, celiulioidą, pagamino „Hyatt Manufacturing Company“, naudodamas celiuliozę. Iš ten celiuliozė buvo naudojama viskozės gamybai 1890-aisiais ir celofanas 1912 m. Hermanas Staudingeris nustatė cheminę celiuliozės struktūrą 1920 m. 1992 m. Kobayashi ir Shoda susintetino celiuliozę nenaudodami jokių biologinių fermentų.

Celiuliozė susidaro per β (1 → 4) -glikozidinius ryšius tarp D-gliukozės vienetų. Priešingai, krakmolas ir glikogenas susidaro α (1 → 4) -glikozidiniais ryšiais tarp gliukozės molekulių. Dėl celiuliozės jungčių jis tampa tiesios grandinės polimeru. Gliukozės molekulių hidroksilo grupės sudaro vandenilio ryšius su deguonies atomais, laikydamos grandines vietoje ir suteikdamos pluoštams stiprų tempimą. Augalų ląstelių sienose kelios grandinės susilieja, sudarydamos mikrofibrilius.

Gryna celiuliozė yra bekvapė, bekvapė, hidrofilinė, netirpi vandenyje ir biologiškai skaidoma. Jo lydymosi temperatūra yra 467 laipsniai Celsijaus ir jis gali būti skaidomas į gliukozę, apdorojant rūgštimi aukštoje temperatūroje.

Celiuliozė yra struktūrinis baltymas augaluose ir dumbliuose. Celiuliozės pluoštai yra panardinami į polisacharidų matricą, kad palaikytų augalų ląstelių sienas. Augalų stiebus ir medieną palaiko celiuliozės pluoštai, pasiskirstę lignino matricoje, kur celiuliozė veikia kaip armatūros strypai, o ligninas veikia kaip betonas. Gryniausia natūrali celiuliozės forma yra medvilnė, kurią sudaro daugiau kaip 90% celiuliozės. Priešingai, medieną sudaro 40-50% celiuliozės.

Kai kurios bakterijų rūšys išskiria celiuliozę, kad susidarytų bioplėvelės. Bioplėvelės suteikia mikroorganizmams prisitvirtinimo paviršių ir leidžia jiems įsitvirtinti kolonijose.

Nors gyvūnai negali gaminti celiuliozės, tai svarbu jų išlikimui. Kai kurie vabzdžiai naudoja celiuliozę kaip statybinę medžiagą ir maistą. Atrajotojai naudoja simbiotinius mikroorganizmus, kad virškintų celiuliozę. Žmonės negali virškinti celiuliozės, tačiau tai yra pagrindinis netirpių maistinių skaidulų šaltinis, kuris daro įtaką maisto medžiagų įsisavinimui ir padeda šalinti tuštinimąsi.

Yra daug svarbių celiuliozės darinių. Daugelis šių polimerų yra biologiškai skaidūs ir yra atsinaujinantys ištekliai. Iš celiuliozės gauti junginiai paprastai yra netoksiški ir nealergiški. Celiuliozės dariniai apima:

• Celiulioidas
• Celofanas
• Rajonas
• Celiuliozės acetatas
• Celiuliozės triacetatas
• Nitroceliuliozė
• Metilceliuliozė
• Celiuliozės sulfatas
• Etilozė
• Etilo hidroksietilceliuliozė
• Hidroksipropilmetilceliuliozė
• Karboksimetilceliuliozė (celiuliozės guma)

Pagrindinis komercinis celiuliozės panaudojimas yra popieriaus gamyba, kai kraftos procesas naudojamas atskirti celiuliozę nuo lignino. Celiuliozės pluoštai yra naudojami tekstilės pramonėje. Medvilnė, linas ir kiti natūralūs pluoštai gali būti naudojami tiesiogiai arba perdirbami viskozės gamyboje. Mikrokristalinė celiuliozė ir celiuliozės milteliai naudojami kaip vaistų užpildai ir kaip maisto tirštikliai, emulsikliai ir stabilizatoriai. Mokslininkai naudoja celiuliozę skysčių filtravimui ir plonasluoksnei chromatografijai. Celiuliozė naudojama kaip statybinė medžiaga ir elektros izoliatorius. Jis naudojamas kasdienėse buitinėse medžiagose, tokiose kaip kavos filtrai, kempinės, klijai, akių lašai, vidurius laisvinantys vaistai ir plėvelės. Nors augalų celiuliozė visada buvo svarbus kuras, celiuliozė iš gyvūninių atliekų taip pat gali būti perdirbta butanoliui gaminti biokuras.

• Dhingra, D; Michaelas, M; Rajput, H; Patil, R. T. (2011). "Maistinės skaidulos maisto produktuose: apžvalga." Maisto mokslo ir technologijos žurnalas. 49 (3): 255–266. doi:10.1007 / s13197-011-0365-5
• Klemmas, Dieteris; Heubleinas, Brigitte; Finkas, Hansas-Peteris; Bohnas, Andreasas (2005). "Celiuliozė: jaudinantis biopolimeras ir tvari žaliava". Angelas. Chem. Vid. Ed. 44 (22): 3358–93. doi:10.1002 / anie.200460587
• Mettler, Matthew S.; Mushrifas, Samir H.; Paulsenas, Aleksas D.; Javadekar, Ashay D.; Vlachos, Dionisios G.; Dauenhaueris, Paulius J. (2012). "Pirolizės chemijos atskleidimas biokurui gaminti: celiuliozės pavertimas furanais ir mažaisiais deguonimi." Energetinė aplinka. Mokslas. 5: 5414–5424. doi:10.1039 / C1EE02743C
• Nishiyama, Yoshiharu; Langanas, Paulius; Chanzy, Henri (2002). "Kristalų struktūra ir vandenilio rišimo sistema celiuliozėje Iβ iš sinchroninio rentgeno spinduliuotės ir neutronų pluošto difrakcijos." Dž. Esu. Chem. Soc. 124 (31): 9074–82. doi:10.1021 / ja0257319
• Stenius, Per (2000). Miško produktų chemija. Popieriaus gamybos mokslas ir technologijos. Tomas 3. Suomija: Fapet OY. ISBN 978-952-5216-03-5.