Ce este celuloza? Fapte și funcții

Celuloză [(C₆H₁₀O₅)_n] este un compus organic și cel mai abundent biopolimer de pe Pământ. Este un carbohidrat sau polizaharid complex care constă din sute până la mii de molecule de glucoză, legate între ele pentru a forma un lanț. În timp ce animalele nu produc celuloză, aceasta este fabricată de plante, alge și unele bacterii și alte microorganisme. Celuloza este molecula structurală principală din pereții celulari ai plantelor și algelor.

Istorie

Chimistul francez Anselme Payen a descoperit și a izolat celuloza în 1838. Payen a determinat și formula chimică. În 1870, primul polimer termoplastic, celuloidul, a fost produs de Hyatt Manufacturing Company folosind celuloză. De acolo, celuloza a fost folosită pentru a produce raion în anii 1890 și celofan în 1912. Hermann Staudinger a determinat structura chimică a celulozei în 1920. În 1992, Kobayashi și Shoda au sintetizat celuloză fără a utiliza enzime biologice.

Structura chimică și proprietățile

Celuloza se formează prin legarea subunităților de glucoză. NEUROtiker, Ben Mills / Domeniu public

Celuloza se formează prin legături glicozidice β (1 → 4) între unitățile D-glucoză. În schimb, amidonul și glicogenul formează legături glicozidice α (1 → 4) între moleculele de glucoză. Legăturile din celuloză îl fac un polimer cu lanț drept. Grupările hidroxil de pe moleculele de glucoză formează legături de hidrogen cu atomii de oxigen, ținând lanțurile la locul lor și conferă o rezistență mare la tracțiune fibrelor. În pereții celulelor vegetale, mai multe lanțuri se leagă pentru a forma microfibrilele.

Celuloza pură este inodoră, fără aromă, hidrofilă, insolubilă în apă și biodegradabilă. Are un punct de topire de 467 grade Celsius și poate fi degradat în glucoză prin tratarea acidului la temperaturi ridicate.

Funcțiile celulozei

Celuloza sprijină peretele celular al plantelor. ttsz / Getty Images

Celuloza este o proteină structurală din plante și alge. Fibrele de celuloză sunt cuprinse într-o matrice polizaharidică pentru a sprijini pereții celulelor plantei. Tulpinile plantelor și lemnul sunt susținute de fibre de celuloză distribuite într-o matrice de lignină, unde celuloza acționează ca bare de întărire, iar lignina acționează ca betonul. Cea mai pură formă naturală de celuloză este bumbacul, care constă din peste 90% celuloză. În schimb, lemnul este format din 40-50% celuloză.

Unele tipuri de bacterii secretă celuloză pentru a produce biofilme. Biofilmele oferă o suprafață de atașare pentru microorganisme și le permit să se organizeze în colonii.

Deși animalele nu pot produce celuloză, este important pentru supraviețuirea lor. Unele insecte folosesc celuloza ca material de construcție și hrană. Rumegătoarele folosesc microorganisme simbiotice pentru a digera celuloza. Oamenii nu pot digera celuloza, dar este principala sursă de fibre dietetice insolubile, care afectează absorbția de nutrienți și ajută la defecarea.

Derivate importante

Există numeroși derivați importanți ai celulozei Mulți dintre acești polimeri sunt biodegradabili și sunt resurse regenerabile. Compușii derivați de celuloză tind să fie non-toxici și non-alergeni. Derivații de celuloză includ:

• Celuloid
• Celofan
• raionul
• Acetat de celuloza
• Triacetat de celuloză
• Nitroceluloza
• metilceluloză
• Sulfat de celuloză
• Ethulose
• Etil hidroxietil celuloză
• Hidroxipropilmetilceluloză
• Carboximetil celuloză (gumă de celuloză)

Utilizări comerciale

Utilizarea comercială principală pentru celuloză este producția de hârtie, unde procedeul kraft este utilizat pentru a separa celuloza de lignină. Fibrele de celuloză sunt utilizate în industria textilă. Bumbacul, lenjeria și alte fibre naturale pot fi utilizate direct sau prelucrate pentru a face raion. Celuloza microcristalină și celuloză pudră sunt utilizate ca agenți de umplere a medicamentelor și ca agenți de îngroșare a alimentelor, emulgatori și stabilizatori. Oamenii de știință folosesc celuloza în filtrarea lichidului și cromatografia în strat subțire. Celuloza este utilizată ca material de construcție și izolator electric. Se folosește în materialele casnice de zi cu zi, precum filtrele de cafea, bureți, lipici, picături pentru ochi, laxative și filme. În timp ce celuloza din plante a fost întotdeauna un combustibil important, celuloza din deșeurile animale poate fi, de asemenea, prelucrată pentru a produce biocombustibil butanol.

surse

• Dhingra, D; Michael, M; Rajput, H; Patil, R. T. (2011). "Fibre dietetice în alimente: o recenzie." Journal of Food Science and Technology. 49 (3): 255-266. doi: 10.1007 / s13197-011-0365-5
• Klemm, Dieter; Heublein, Brigitte; Fink, Hans-Peter; Bohn, Andreas (2005). "Celuloza: biopolimer fascinant și materie primă durabilă." Angew. Chem. Int. Ed. 44 (22): 3358-93. doi: 10.1002 / anie.200460587
• Mettler, Matthew S.; Mushrif, Samir H.; Paulsen, Alex D.; Javadekar, Ashay D.; Vlachos, Dionisios G .; Dauenhauer, Paul J. (2012). "Dezvăluirea chimiei pirolizei pentru producția de biocombustibili: conversia celulozei în furani și oxigenati mici." Mediul energetic. Sci. 5: 5414-5424. doi: 10.1039 / C1EE02743C
• Nishiyama, Yoshiharu; Langan, Paul; Chanzy, Henri (2002). "Structura cristalului și sistemul de legare a hidrogenului în celuloză Iβ de la radiografia Synchrotron și difracția fibrelor de neutron." J. Am. Chem. Soc. 124 (31): 9074-82. doi: 10.1021 / ja0257319
• Stenius, Per (2000). Chimie pentru produse forestiere. Știința și tehnologia producerii hârtiei. Voi. 3. Finlanda: Fapet OY. ISBN 978-952-5216-03-5.