Какво е целулоза? Факти и функции

Целулоза [(C₆Н₁₀О₅)_н] е органично съединение и най-изобилният биополимер на земята. Това е сложен въглехидрат или полизахарид, състоящ се от стотици до хиляди гликоза молекули, свързани заедно, за да образуват верига. Докато животните не произвеждат целулоза, тя се произвежда от растения, водорасли и някои бактерии и други микроорганизми. Целулозата е основната структурна молекула в клетъчни стени от растения и водорасли.

Френският химик Анселме Пайен откри и изолира целулозата през 1838г. Пайен също определи химическата формула. През 1870 г. първият термопластичен полимер, целулоид, е произведен от Hyatt Manufacturing Company, използвайки целулоза. Оттам целулозата се използва за производство на район през 1890-те и целофан през 1912г. Херман Стаудингер определя химическата структура на целулозата през 1920г. През 1992 г. Кобаяши и Шода синтезираха целулоза, без да използват никакви биологични ензими.

Целулозата се образува чрез β (1 → 4) -гликозидни връзки между D-глюкозните единици. За разлика от това, нишестето и гликогенът образуват чрез α (1 → 4) -гликозидни връзки между молекулите на глюкозата. Връзките в целулозата го правят полимер с права верига. Хидроксилните групи на глюкозните молекули образуват водородни връзки с кислородни атоми, задържайки веригите на място и придавайки висока якост на опън на влакната. В стените на растителните клетки множество вериги се свързват заедно, за да образуват микрофибрили.

Чистата целулоза е без мирис, без аромат, хидрофилна, неразтворима във вода и биоразградима. Той има температура на топене 467 градуса по Целзий и може да се разгради в глюкоза чрез киселинна обработка при висока температура.

Целулозата е структурен протеин в растенията и водораслите. Целулозните влакна са обградени в полизахаридна матрица, за да поддържат растителните клетъчни стени. Стъблата на растението и дървесината се поддържат от целулозни влакна, разпределени в лигнинова матрица, където целулозата действа като подсилващи пръти, а лигнинът действа като бетон. Най-чистата естествена форма на целулозата е памукът, който се състои от над 90% целулоза. За разлика от тях, дървесината се състои от 40-50% целулоза.

Някои видове бактерии отделят целулоза за получаване на биофилми. Биофилмите осигуряват прикрепяща повърхност за микроорганизмите и им позволяват да се организират в колонии.

Въпреки че животните не могат да произвеждат целулоза, това е важно за тяхното оцеляване. Някои насекоми използват целулозата като строителен материал и храна. Преживните животни използват симбиотични микроорганизми за усвояване на целулозата. Хората не могат да усвояват целулозата, но тя е основният източник на неразтворими диетични фибри, които влияят на усвояването на хранителни вещества и подпомагат дефекацията.

Съществуват много важни производни на целулозата. Много от тези полимери са биоразградими и са възобновяеми ресурси. Съединенията, получени от целулоза, обикновено са нетоксични и неалергенни. Целулозните производни включват:

• целулоид
• целофан
• изкуствена коприна
• Целулозен ацетат
• Целулозен триацетат
• Nitrocellulose
• метилцелулоза
• Целулозен сулфат
• Ethulose
• Етил хидроксиетил целулоза
• Хидроксипропил метил целулоза
• Карбоксиметил целулоза (целулозна гума)

Основната търговска употреба за целулозата е производството на хартия, където крафт процесът се използва за отделяне на целулозата от лигнин. Целулозни влакна се използват в текстилната промишленост. Памук, лен и други естествени влакна могат да се използват директно или да се преработват за направата на район. Микрокристалната целулоза и праховата целулоза се използват като пълнители на лекарства и като сгъстители на храни, емулгатори и стабилизатори. Учените използват целулоза при течна филтрация и тънкослойна хроматография. Целулозата се използва като строителен материал и електрически изолатор. Използва се в ежедневните домакински материали, като кафе филтри, гъби, лепила, капки за очи, слабителни и филми. Докато целулозата от растенията винаги е била важно гориво, целулозата от животински отпадъци също може да се преработва, за да се получи бутанол биогориво.

• Dhingra, D; Майкъл, М; Rajput, H; Патил, Р. T. (2011). "Диетични фибри в храните: преглед." Journal of Food Science and Technology. 49 (3): 255–266. DOI:10,1007 / s13197-011-0365-5
• Клем, Дитер; Heublein, Brigitte; Fink, Ханс-Питър; Бон, Андреас (2005). "Целулоза: очарователен биополимер и устойчиви суровини." Angew. Chem. Int. Ед. 44 (22): 3358–93. DOI:10,1002 / anie.200460587
• Mettler, Matthew S.; Mushrif, Samir H ​​.; Paulsen, Alex D.; Javadekar, Ashay D.; Влахос, Дионисиос Ж.; Дауенхауер, Пол Дж. (2012). "Разкриване на пиролизна химия за производството на биогорива: Преобразуване на целулоза в фурани и малки оксигенати." Енергийна среда. Sci. 5: 5414–5424. DOI:10,1039 / C1EE02743C
• Нишияма, Йошихару; Ланган, Пол; Чанзи, Анри (2002). „Кристална структура и система за свързване на водород в целулоза Iβ от рентгена на синхротрон и дифракция на неутронни влакна.“ J. Am. Chem. Soc. 124 (31): 9074–82. DOI:10,1021 / ja0257319
• Stenius, Per (2000). Химия на горските продукти. Наука и технологии за производство на хартия. Vol. 3. Финландия: Fapet OY. ISBN 978-952-5216-03-5.