خواص محصولات سلولزی
خواص محصولات سلولزی
سلولز ماده اصلی موجود در دیواره سلول های گیاهی و جلبک ها است و به گیاه در حفظ سفتی و استحکام کمک می کند. انسان نمی تواند سلولز را هضم کند ، اما وجود آن در رژیم غذایی به عنوان منبع فیبر مهم است. از این ترکیب برای تهیه لباس و کاغذ استفاده می شود.
سلولز (C۶H۱۰O۵) یک ترکیب آلی و فراوان ترین بیوپلیمر روی زمین است. این ترکیب یک کربوهیدرات یا پلی ساکارید پیچیده است که متشکل از صدها تا هزاران مولکول گلوکز است که بهم پیوسته و زنجیره را تشکیل می دهد. در حالی که حیوانات سلولز تولید نمی کنند این ماده توسط گیاهان ، جلبک ها و برخی از باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها ساخته می شود.
ساختار سلولز
این ترکیب توسط شیمی دانان و زیست شناسان به عنوان یک کربوهیدرات پیچیده توصیف می شود. کربوهیدرات ها ترکیبات آلی تشکیل شده از کربن ، هیدروژن و اکسیژن هستند که به عنوان منابع انرژی موجودات زنده عمل می کنند. گیاهان قادرند کربوهیدرات هایی را که می سازند برای تولید انرژی و ساخت دیواره های سلولی مورد استفاده قرار دهند.
با توجه به تعداد زیادی اتم آنها ، انواع مختلفی از کربوهیدرات وجود دارد اما ساده ترین و رایج ترین آنها گلوکز است. گیاهان گلوکزی که با فتوسنتز تولید کرده اند را برای استفاده به عنوان انرژی به شکل نشاسته ذخیره می کنند. یک گیاه هنگامی که بسیاری از واحدهای ساده گلوکز را به هم پیوند می دهد و زنجیره های طولانی ایجاد می کند. گیاهان این زنجیره های طولانی که پلی ساکارید نامیده می شوند را برای ساخت دیواره های سلولی خودشان مورد استفاده قرار می دهند.
تاریخچه کشف سلولز
این پلی ساکارید در سال ۱۸۳۸ توسط شیمیدان فرانسوی Anselme Payen کشف شد ، وی آن را از مواد گیاهی جدا کرد و فرمول شیمیایی آن را تعیین کرد. سلولز برای تولید اولین پلیمر گرمانرم پلاستیکی موفق ، سلولوئید ، توسط شرکت تولیدی هایت در سال ۱۸۷۰ مورد استفاده قرار گرفت. تولید ریون (ابریشم مصنوعی) از آن از دهه ۱۸۹۰ آغاز شد و سلفون در سال ۱۹۱۲ اختراع شد. در سال ۱۹۲۰ این ترکیب برای اولین بار در سال ۱۹۹۲ (بدون استفاده از هر آنزیم مشتق شده از نظر بیولوژیکی) توسط کوبایاشی و شودا ساخته شد.
ساختاری سلولز
این ترکیب هیچ طعمی ندارد ، بدون بو است ، آب دوست است و دارای زاویه تماس ۲۰-۳۰ درجه است. در آب و بیشتر حلال های آلی محلول نیست ، کایرال و زیست تخریب پذیر است. نشان داده شد که در دمای ۴۶۷ درجه سانتی گراد ذوب می شود و با تیمار آن با اسیدهای معدنی غلیظ در دمای بالا می توان آن را از نظر شیمیایی به واحدهای گلوکز تقسیم کرد.
سلولز از واحدهای D – گلوکز مشتق می شود که از طریق پیوندهای β ۱ → ۴ –گلیکوزیدی متراکم می شوند. این موتیف در تضاد با پیوندهای α گلیکوزیدی موجود در نشاسته و گلیکوژن است. سلولز یک پلیمر با زنجیره مستقیم است. بر خلاف نشاسته ، هیچ پیچ یا شاخه ای در آن وجود ندارد. گروههای هیدروکسیل متعدد موجود در گلوکز از یک زنجیره ، پیوندهای هیدروژنی با اتمهای اکسیژن در همان زنجیره یا همسایه تشکیل می دهند و زنجیرها را محکم در کنار هم نگه می دارند و میکروفییبل هایی با مقاومت کششی بالا تشکیل می دهند.
انواع سلولز
چندین نوع از این ترکیب وجود دارد این اشکال با توجه به موقعیت پیوندهای هیدروژنی بین رشته ها و درون آنها تشخیص داده می شوند. سلولز طبیعی سلولز I است و دارای ساختارهای Iα و Iβ است. سلولز تولید شده توسط باکتری ها و جلبک ها به شکل Iα تشکیل می شود در حالی که سلولز گیاهان بالاتر عمدتا از Iβ تشکیل شده است. این ترکیب در الیاف بازسازی شده سلولز II است. تبدیل سلولز I به II برگشت ناپذیر است و این نشان می دهد که سلولز I قابل تغییر و II پایدار است. با استفاده از انواع روش های شیمیایی تولید سلولز III و IV امکان پذیر است.
بسیاری از خواص این ماده به طول زنجیره یا درجه پلیمریزاسیون آن و تعداد واحدهای گلوکز که یک مولکول پلیمر را تشکیل می دهند ، بستگی دارد. سلولز حاصل از خمیر چوب دارای زنجیره هایی با طول بین ۳۰۰ و ۱۷۰۰ واحد است. طول زنجیره پنبه و سایر الیاف گیاهی و همچنین نوع باکتریایی از ۸۰۰ تا ۱۰ هزار واحد است. مولکول هایی با طول زنجیره بسیار کوچک حاصل از تجزیه سلولز به عنوان سلولو دکسترین شناخته می شوند. در مقایسه با سلولز با زنجیره طولانی ، سلولودکسترین ها در آب و حلال های آلی محلول هستند.
از کاربردهای سلولز چه می دانید؟
این ترکیب یکی از پرکاربردترین مواد طبیعی است و به یکی از مهمترین مواد اولیه تجاری تبدیل شده است. منابع عمده آن الیاف گیاهی (پنبه ، کنف ، کتان و جوت تقریباً همه سلولز هستند) و البته چوب (حدود ۴۲ درصد سلولز) است. از آنجا که سلولز در آب نامحلول است ، به راحتی از سایر ترکیبات گیاه جدا می شود.
چینی ها در حدود ۱۰۰ سال بعد از میلاد از این ترکیب برای ساخت کاغذ استفاده کرده اند و هنوز هم از این پلی ساکارید برای تولید کاغذ استفاده می شود.
پنبه خام حاوی ۹۱ درصد سلولز است و سلولهای فیبر آن در سطح دانه پنبه یافت می شود. هزاران فیبر روی هر بذر وجود دارد و با رسیدن غلاف پنبه و باز شدن آن ، این سلولهای فیبر از بین می روند. از آنجا که این سلول ها در درجه اول سلولز هستند ، می توان آنها را تاب داد و نخ یا کاموایی را تولید کرد که برای تولید پارچه بافته می شود.
اهمیت سلولز در رژیم غذایی انسان
علی رغم این واقعیت که انسان (و بسیاری از حیوانات دیگر) نمی توانند این ماده را هضم کنند (به این معنی که دستگاه گوارش آنها نمی تواند آن را به مواد اصلی تجزیه کند ) ، با این حال سلولز یک بخش بسیار مهم از رژیم غذایی سالم انسان است. دلیل آن این است که قسمت عمده ای از فیبر غذایی را تشکیل می دهد که می دانیم برای هضم مناسب مهم است.
از آنجایی که ما نمی توانیم این ترکیب را تجزیه کنیم بدون تغییر از سیستم گوارش ما عبور می کند و فقط به تنظیم حرکت روده کمک می کند. در میان پستانداران ، فقط نشخوارکنندگان می توانند سلولز را پردازش کنند به این دلیل که آنها در دستگاه گوارش خود دارای باکتری ها و میکروارگانیسم های خاصی هستند که این کار را برای آنها انجام می دهند. آنها قادر به تجزیه سلولز هستند و از قند آن به عنوان منبع غذایی استفاده می کنند. قارچ ها همچنین قادر به تجزیه آن به قندی هستند که می توانند آن را جذب کنند و به همین دلیل نقش عمده ای در تجزیه (پوسیدگی) چوب و سایر مواد گیاهی دارند.
سلولز گیاهی معمولاً در مخلوطی با همی سلولز ، لیگنین ، پکتین و سایر مواد یافت می شود ، در حالی که نوع باکتریایی کاملاً خالص است و به دلیل طول بیشتر زنجیره ها دارای محتوای آب بسیار بیشتر و مقاومت کششی بیشتری است.
دیدگاهتان را بنویسید