Što je celuloza? Činjenice i funkcije

Celuloza [(C₆H₁₀O₅)_n] je organski spoj i najobilniji biopolimera na zemlji. To je složeni ugljikohidrati ili polisaharid koji se sastoji od stotina do tisuća glukoza molekule povezane zajedno kako bi tvorile lanac. Iako životinje ne proizvode celulozu, proizvode je biljke, alge i neke bakterije i drugi mikroorganizmi. Celuloza je glavna strukturna molekula u jedinki stanične stijenke biljaka i algi.

Francuska kemičarka Anselme Payen otkrila je i izolirala celulozu 1838. godine. Payen je također odredio kemijsku formulu. 1870. godine Hyatt Manufacturing Company proizvela je prvi termoplastični polimer, celuloid, koristeći celulozu. Odatle se celuloza koristila za proizvodnju rajona u 1890-im i celofan 1912. godine. Hermann Staudinger odredio je kemijsku strukturu celuloze 1920. godine. Godine 1992. Kobayashi i Shoda sintetizirali su celulozu bez korištenja bioloških enzima.

Celuloza se formira putem β (1 → 4) -glikozidnih veza između jedinica D-glukoze. Suprotno tome, škrob i glikogen formiraju α (1 → 4) -glikozidne veze između molekula glukoze. Veze u celulozi čine ga polimer ravnog lanca. Hidroksilne skupine na molekulama glukoze tvore vodikove veze s atomima kisika, držeći lance na mjestu i dajući vlakama visoku vlačnu čvrstoću. U staničnim stanicama biljaka, više lanaca se vežu zajedno kako bi tvorili mikrofibrile.

Čista celuloza je bez mirisa, bez okusa, hidrofilna, netopljiva u vodi i biorazgradiva. Točka topljenja je 467 stupnjeva Celzija i može se razgraditi u glukozu kiselom obradom na visokoj temperaturi.

Celuloza je strukturni protein u biljkama i algama. Celulozna vlakna su upletena u polisaharidni matriks da podupru zidove biljnih stanica. Stabljike i drvo biljke potpomažu celuloznim vlaknima raspoređenim u ligninskoj matrici, gdje celuloza djeluje poput armaturnih šipki, a lignin djeluje poput betona. Najčišći prirodni oblik celuloze je pamuk, koji se sastoji od preko 90% celuloze. Suprotno tome, drvo se sastoji od 40-50% celuloze.

Neke vrste bakterija izdvajaju celulozu za proizvodnju biofilma. Biofilmi osiguravaju površinu za pričvršćivanje mikroorganizama i omogućavaju im da se organiziraju u kolonije.

Iako životinje ne mogu proizvesti celulozu, to je važno za njihov opstanak. Neki insekti koriste celulozu kao građevinski materijal i hranu. Priježivači koriste simbiotske mikroorganizme da bi probavili celulozu. Ljudi ne mogu probaviti celulozu, ali ona je glavni izvor netopljivih dijetalnih vlakana, što utječe na apsorpciju hranjivih tvari i pomaže pri defekaciji.

Postoje mnogi važni derivati ​​celuloze. Mnogi od tih polimera su biorazgradivi i obnovljivi su resursi. Spojevi dobiveni celulozom obično su netoksični i nealergijski. Derivati ​​celuloze uključuju:

• Celuloid
• Celofan
• vještačka svila
• Celulozni acetat
• Celuloza triacetat
• nitroceluloza
• metilcelulozu
• Celulozni sulfat
• Ethulose
• Etil hidroksietil celuloza
• Hidroksipropil metil celuloza
• Karboksimetil celuloza (celulozna guma)

Glavna komercijalna upotreba celuloze je proizvodnja papira, gdje se kraft postupkom koristi za odvajanje celuloze od lignina. Celulozna vlakna koriste se u tekstilnoj industriji. Pamuk, lan i druga prirodna vlakna mogu se koristiti izravno ili obrađivati ​​za izradu područja. Mikrokristalna celuloza i celuloza u prahu koriste se kao punila lijekova i kao zgušnjivači hrane, emulgatori i stabilizatori. Znanstvenici koriste celulozu u filtraciji tekućine i tankoslojnoj kromatografiji. Celuloza se koristi kao građevni materijal i električni izolator. Koristi se u svakodnevnim kućanskim materijalima, poput filtera za kavu, spužve, ljepila, kapi za oči, laksativa i filmova. Iako je celuloza iz biljaka uvijek bila važno gorivo, celuloza iz životinjskog otpada se također može prerađivati ​​kako bi se stvorio butanol biogoriva.

• Dhingra, D; Michael, M; Rajput, H; Patil, R. T. (2011). "Dijetalna vlakna u hrani: pregled." Časopis za prehrambenu znanost i tehnologiju. 49 (3): 255–266. dOI:10,1007 / s13197-011-0365-5
• Klemm, Dieter; Heublein, Brigitte; Fink, Hans-Peter; Bohn, Andreas (2005). "Celuloza: fascinantni biopolimer i održiva sirovina." 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). "Otkrivanje kemije pirolize za proizvodnju biogoriva: Pretvorba celuloze u furane i male kisikove." Energetski ambijent. Sci. 5: 5414–5424. dOI:10,1039 / C1EE02743C
• Nishiyama, Yoshiharu; Langan, Paul; Chanzy, Henri (2002). "Kristalna struktura i sustav povezivanja vodika u celulozi Iβ iz sinkrotronske X-zrake i difrakcije neutronskih vlakana." J. Am. Chem. Soc. 124 (31): 9074–82. dOI:10,1021 / ja0257319
• Stenius, Per (2000). Kemija šumskih proizvoda. Znanost i tehnologija izrade papira. Vol. 3. Finska: Fapet OY. ISBN 978-952-5216-03-5.