ما هو السليلوز؟ حقائق ووظائف

السليلوز [(C₆ح₁₀يا₅)_ن] هو مركب عضوي والأكثر وفرة بوليمر حيوي على الارض. إنها الكربوهيدرات المعقدة أو السكريات تتكون من مئات الآلاف الجلوكوز الجزيئات ، مرتبطة ببعضها البعض لتشكيل سلسلة. في حين أن الحيوانات لا تنتج السليلوز ، فهي مصنوعة من النباتات والطحالب وبعض البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة الأخرى. السليلوز هو الجزيء الهيكلي الرئيسي في جدران الخلايا من النباتات والطحالب.

اكتشف الكيميائي الفرنسي أنسيلمي باين وعزل السليلوز في عام 1838. حدد باين أيضًا الصيغة الكيميائية. في عام 1870 ، تم إنتاج أول بوليمر حراري ، سليلويد ، بواسطة شركة حياة للتصنيع باستخدام السليلوز. من هناك ، تم استخدام السليلوز لإنتاج رايون في تسعينيات القرن التاسع عشر و السيلوفان عام 1912. حدد هيرمان ستادينغر التركيب الكيميائي للسليلوز في 1920. في عام 1992 ، قام كوباياشي وشودا بتجميع السليلوز دون استخدام أي إنزيمات بيولوجية.

يتشكل السليلوز عبر روابط g (1 → 4) -الجليكوزيدية بين وحدات الجلوكوز D. في المقابل ، شكل النشا والجليكوجين عن طريق روابط α (1 → 4) - جليكوسيديز بين جزيئات الجلوكوز. الروابط في السليلوز تجعلها بوليمر سلسلة مستقيمة. تشكل مجموعات الهيدروكسيل الموجودة على جزيئات الجلوكوز روابط هيدروجينية مع ذرات الأكسجين ، وتثبت السلاسل في مكانها وتمنح الألياف قوة شد عالية. في جدران الخلايا النباتية ، ترتبط سلاسل متعددة معًا لتكوين ألياف دقيقة.

السليلوز النقي عديم الرائحة ، عديم النكهة ، محبة للماء ، غير قابل للذوبان في الماء ، وقابل للتحلل الحيوي. تبلغ درجة انصهاره 467 درجة مئوية ويمكن أن يتحلل إلى الجلوكوز عن طريق المعالجة الحمضية في درجة حرارة عالية.

السليلوز هو بروتين هيكلي في النباتات والطحالب. يتم تضمين ألياف السليلوز في مصفوفة عديد السكاريد لدعم جدران الخلايا النباتية. يتم دعم سيقان النبات والخشب بألياف السليلوز الموزعة في مصفوفة اللجنين ، حيث يعمل السليلوز مثل قضبان التسليح ويعمل اللجنين مثل الخرسانة. أنقى شكل طبيعي من السليلوز هو القطن ، والذي يتكون من أكثر من 90 ٪ من السليلوز. في المقابل ، يتكون الخشب من 40-50 ٪ من السليلوز.

تفرز بعض أنواع البكتيريا السليلوز لإنتاج الأغشية الحيوية. توفر الأغشية الحيوية سطحًا مرفقًا للكائنات الحية الدقيقة وتسمح لها بالتنظيم في مستعمرات.

في حين أن الحيوانات لا تستطيع إنتاج السليلوز ، إلا أنها مهمة لبقائها. تستخدم بعض الحشرات السليلوز كمواد بناء وغذاء. تستخدم المجترات الكائنات الحية الدقيقة التكافلية لهضم السليلوز. لا يستطيع البشر هضم السليلوز ، ولكنه المصدر الرئيسي للألياف الغذائية غير القابلة للذوبان ، والتي تؤثر على امتصاص العناصر الغذائية وتساعد على التغوط.

توجد العديد من مشتقات السليلوز الهامة. العديد من هذه البوليمرات قابلة للتحلل البيولوجي وموارد متجددة. تميل المركبات المشتقة من السليلوز إلى أن تكون غير سامة وغير مسببة للحساسية. مشتقات السليلوز تشمل:

• شريط سينمائي
• السيلوفان
• رايون
• خلات السليلوز
• ثلاثي أسيتات السليلوز
• النتروسليلوز
• ميثيل سلولوز
• كبريتات السليلوز
• Ethulose
• إيثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز
• هيدروكسي ميثيل
• كاربوكسي ميثيل سليلوز (علكة السليلوز)

الاستخدام التجاري الرئيسي للسليلوز هو تصنيع الورق ، حيث يتم استخدام عملية كرافت لفصل السليلوز عن اللجنين. ألياف السليلوز تستخدم في صناعة النسيج. يمكن استخدام القطن والكتان والألياف الطبيعية الأخرى مباشرة أو معالجتها لصنع الحرير الصناعي. يتم استخدام السيليلوز الجريزوفولفين والسليلوز المسحوق كمواد مالئة للأدوية ومكثفات للأغذية ومستحلبات ومثبتات. يستخدم العلماء السليلوز في الترشيح السائل واللون طبقة رقيقة. يستخدم السليلوز كمواد بناء وعازل كهربائي. يتم استخدامه في المواد المنزلية اليومية ، مثل مرشحات القهوة والإسفنج والغراء وقطرات العين والملينات والأفلام. في حين أن السليلوز من النباتات كان دائمًا وقودًا مهمًا ، يمكن أيضًا معالجة السليلوز من النفايات الحيوانية لإنتاج البيوتانول الوقود الحيوي.

• Dhingra ، D ؛ مايكل ، م ؛ راجبوت ، ح ؛ باتيل ، ر. T. (2011). "الألياف الغذائية في الأطعمة: مراجعة". مجلة علوم وتكنولوجيا الأغذية. 49 (3): 255–266. دوى:10.1007 / s13197-011-0365-5
• كليم ، ديتر. هوبلين ، بريجيت ؛ فينك ، هانز بيتر. بون ، أندرياس (2005). "السليلوز: بوليمر حيوي رائع ومواد أولية مستدامة." انجي. كيم. Int. إد. 44 (22): 3358–93. دوى:10.1002 / anie.200460587
• ميتلر ، ماثيو س. مشرف ، سمير هـ. بولسن ، أليكس د. جافاديكار ، أشاي د. Vlachos ، Dionisios G. ؛ Dauenhauer ، بول ج. (2012). "الكشف عن كيمياء الانحلال الحراري لإنتاج الوقود الحيوي: تحويل السليلوز إلى الفيورانات والأكسجين الصغير." الطاقة البيئية. علوم. 5: 5414–5424. دوى:10.1039 / C1EE02743C
• نيشياما ويوشيهارو ؛ لانغان ، بول. تشانزي ، هنري (2002). "التركيب البلوري ونظام الارتباط الهيدروجيني في السليلوز I من الأشعة السينية السنكروترونية وحيود الألياف النيوترونية." ج. صباحا. كيم. Soc. 124 (31): 9074–82. دوى:10.1021 / ja0257319
• ستينيوس ، بير (2000). كيمياء منتجات الغابات. علوم وتكنولوجيا صناعة الورق. المجلد 3. فنلندا: Fapet OY. ردمك 978-952-5216-03-5.