Kaj je celuloza? Rastlinska vlakna-polisaharid

Ki je sestavljen iz ostankov molekule glukoze in je nujen element za tvorbo lupine vseh rastlinske celice. Njegove molekule imajo in vsebujejo tri hidroksilne skupine. Zahvaljujoč temu izkazuje lastnosti.

Fizikalne lastnosti celuloze

Celuloza je bela trdna snov, ki lahko doseže temperature 200 °C, ne da bi pri tem razpadla. Ko pa se temperatura dvigne na 275°C, se začne vneti, kar nakazuje, da je vnetljiva snov.

Če celulozo pregledate pod mikroskopom, boste opazili, da njeno strukturo tvorijo vlakna, dolga največ 20 mm. Celulozna vlakna so med seboj povezana s številnimi vodikovimi vezmi, vendar nimajo vej. To daje celulozi največjo moč in sposobnost ohranjanja elastičnosti.

Kemijske lastnosti celuloze

Ostanki molekul glukoze, ki tvorijo celulozo, nastanejo, ko. Žveplova kislina in jod med hidrolizo obarvata celulozo modro, samo jod pa jo obarva rjavo.

Obstaja veliko reakcij s celulozo, ki proizvajajo nove molekule. Pri reakciji z dušikovo kislino se celuloza pretvori v nitrocelulozo. In pri tem ocetna kislina proizvaja celulozni triacetat.

Celuloza se v vodi ne topi. Njegovo najučinkovitejše topilo je ionska tekočina.

Kako se pridobiva celuloza?

Les je sestavljen iz 50% celuloze. Z dolgotrajnim kuhanjem lesnih sekancev v raztopini reagentov in nato prečiščevanjem nastale raztopine, jo lahko dobite v čisti obliki.

Metode pridobivanja kaše se razlikujejo glede na vrsto reagentov. Lahko so kisli ali bazični. Kisli reagenti vsebujejo žveplovo kislino in se uporabljajo za pridobivanje celuloze iz dreves z malo smole. Obstajata dve vrsti alkalnih reagentov: soda in sulfat. Zahvaljujoč soda reagentom lahko celulozo pridobimo iz listavcev in enoletnih rastlin. Toda z uporabo tega reagenta je celuloza zelo draga, zato se soda reagenti redko uporabljajo ali se sploh ne uporabljajo.

Najpogostejša metoda proizvodnje je metoda, ki temelji na sulfatnih reagentih. Natrijev sulfat je osnova za belo lužnico, ki se uporablja kot reagent in je primeren za proizvodnjo celuloze iz katerega koli rastlinskega materiala.

Uporaba celuloze

Celuloza in njeni estri se uporabljajo za ustvarjanje umetnih vlaken, viskoze in acetata. Lesna masa se uporablja za izdelavo različnih stvari: papirja, plastike, eksplozivnih naprav, lakov itd.

Celuloza (francoska celuloza, iz latinske cellula, dobesedno - sobica, celica, tukaj - celica)

vlaknine, eden najpogostejših naravnih polimerov (polisaharid (glej Polisaharidi)); glavna sestavina rastlinskih celičnih sten, ki določa mehansko trdnost in elastičnost rastlinskih tkiv. Tako je vsebnost barve v dlakah semen bombaža 97-98%, v steblih ličjakov (lan, ramija, juta) 75-90%, v lesu 40-50%, trsju, žitih, sončnicah 30- 40 % Najdemo ga tudi v telesu nekaterih nižjih nevretenčarjev.

V telesu kalcij služi predvsem kot gradbeni material in skoraj ni vključen v presnovo. C. se ne razgradi z običajnimi encimi prebavila sesalci (amilaza, maltaza); Pod delovanjem encima celulaze, ki ga izloča črevesna mikroflora rastlinojedih živali, celuloza razpade na D-glukozo. Biosinteza C. poteka s sodelovanjem aktivirana oblika D-glukoza.

Zgradba in lastnosti celuloze. C. - vlaknasti material bela, gostota 1,52-1,54 g/cm 3 (20 °C). C. je topen v t.i. bakrovo-amonijeve raztopine [raztopina amin bakrovega (II) hidroksida v 25 % vodni raztopini amoniaka], vodne raztopine kvarternih amonijevih baz, vodne raztopine kompleksnih spojin polivalentnih kovinskih hidroksidov (Ni, Co) z amoniakom ali etilendiaminom, alkalna raztopina železovega kompleksa ( III) z natrijevim tartratom, raztopine dušikovega dioksida v dimetilformamidu, koncentrirane fosforjeve in žveplove kisline (raztapljanje v kislinah spremlja uničenje C.).

Makromolekule glukoze so zgrajene iz elementarnih enot D-glukoze (glej Glukoza), povezanih z 1,4-β-glikozidnimi vezmi v linearne nerazvejane verige:

C. običajno uvrščamo med kristalne polimere. Zanj je značilen pojav polimorfizma, to je prisotnost številnih strukturnih (kristalnih) modifikacij, ki se razlikujejo po parametrih kristalne mreže in nekaterih fizikalnih in kemijskih lastnostih; glavni modifikaciji sta C. I (naravna C.) in C. II (hidrirana celuloza).

C. ima kompleksno nadmolekularno strukturo. Njegov primarni element je mikrofibril, sestavljen iz več sto makromolekul in ima obliko spirale (debelina 35-100 Å, dolžina 500-600 Å in več). Mikrofibrile so združene v večje tvorbe (300-1500 Å), različno orientirane v različnih plasteh celične stene. Vlakna so »zacementirana« s t.i. matriko, sestavljeno iz drugih polimernih materialov narave ogljikovih hidratov (hemiceluloza, pektin) in beljakovin (ekstenzin).

Glikozidne vezi med osnovnimi enotami makromolekule C. se zlahka hidrolizirajo pod delovanjem kislin, kar je vzrok za uničenje C. v vodnem okolju v prisotnosti kislinskih katalizatorjev. Produkt popolne hidrolize C. je glukoza; ta reakcija je osnova metode industrijske proizvodnje etilni alkohol iz surovin, ki vsebujejo celulozo (glej Hidroliza rastlinskih surovin). Do delne hidrolize citrusov pride na primer, ko so izolirani iz rastlinskega materiala in med kemično predelavo. Z nepopolno hidrolizo C., izvedeno tako, da pride do uničenja le na slabo urejenih območjih strukture, tako imenovanih. mikrokristalni "prah" C. - snežno bel, tekoči prah.

V odsotnosti kisika je C. stabilen do 120-150 ° C; Z nadaljnjim povišanjem temperature se naravna celulozna vlakna uničijo, celulozni hidrati pa dehidrirajo. Nad 300 °C pride do grafitizacije (karbonizacije) vlakna – procesa, ki se uporablja pri proizvodnji ogljikovih vlaken (Glej Ogljikova vlakna).

Zaradi prisotnosti hidroksilnih skupin v elementarnih enotah makromolekule se C. zlahka zaestri in alkilira; te reakcije se pogosto uporabljajo v industriji za proizvodnjo celuloznih etrov in estrov (glej Celulozni estri). C. reagira z bazami; interakcija s koncentriranimi raztopinami kavstične sode, kar vodi do nastanka alkalnega C. (Mercerizacija C.), - vmesna stopnja pri pripravi estrov C. Večina oksidacijskih sredstev povzroča neselektivno oksidacijo hidroksilnih skupin C. v aldehidne, keto ali karboksilne skupine in le nekatera oksidacijska sredstva (na primer periodna kislina in njene soli) so selektivna (tj. oksidirajo OH skupine pri določenih ogljikovih atomih). C. je izpostavljen oksidativnemu uničenju pri proizvodnji viskoze (glej Viskoza) (stopnja predzorenja alkalne C.); pri beljenju pride tudi do oksidacije.

Uporaba celuloze. Papir je izdelan iz ogljika (glej papir) , lepenka, različna umetna vlakna - hidrirana celuloza (Viskozna vlakna, bakreno-amonijačna vlakna (Glej Bakreno-amonijačna vlakna)) in celulozni eter (acetat in triacetat - glej Acetatna vlakna) , filmi (celofan), plastika in laki (glej Etroli, Hidrirani celulozni filmi, Celulozni etrski laki). Naravna vlakna iz bombaža (bombaž, ličje) in umetna se pogosto uporabljajo v tekstilni industriji. Derivati ​​C. (predvsem etri) se uporabljajo kot zgoščevalci za tiskarske barve, pripravke za klejenje in klejenje, stabilizatorji suspenzije pri izdelavi brezdimnega smodnika itd. Mikrokristalni C. se uporablja kot polnilo pri izdelavi zdravila, kot sorbent v analizni in preparativni kromatografiji.

Lit.: Nikitin N.I., Kemija lesa in celuloze, M. - L., 1962; Kratka kemijska enciklopedija, zvezek 5, M., 1967, str. 788-95; Rogovin Z. A., Kemija celuloze, M., 1972; Celuloza in njeni derivati, trans. iz angleščine, zvezek 1-2, M., 1974; Kretovich V.L., Osnove biokemije rastlin, 5. izd., M., 1971.

L. S. Galbreikh, N. D. Gabrielyan.

Velika sovjetska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. 1969-1978 .

Oglejte si, kaj je "celuloza" v drugih slovarjih:

Celuloza ... Wikipedia

1) sicer vlakna; 2) vrsta pergamentnega papirja iz mešanice lesa, gline in bombaža. Popolni slovar tuje besede, ki so se začele uporabljati v ruskem jeziku. Popov M., 1907. CELULOZA 1) vlakna; 2) papir iz lesa s primesjo... Slovar tujih besed ruskega jezika

Gossypin, celuloza, vlakna Slovar ruskih sinonimov. celuloza samostalnik, število sinonimov: 12 alkalna celuloza (1) ... Slovar sinonimov

- (C6H10O5), ogljikov hidrat iz skupine POLISAHARIDA, ki je strukturna sestavina celičnih sten rastlin in alg. Sestavljen je iz vzporednih, nerazvejanih glukoznih verig, ki so navzkrižno povezane in tvorijo stabilno strukturo.… … Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar

Vlaknine, glavni nosilni polisaharid celičnih sten rastlin in nekaterih nevretenčarjev (ascidijev); eden najpogostejših naravnih polimerov. Od 30 milijard ton ogljika, ki ga višje rastline letno pretvorijo v organsko snov. povezave, ok... Biološki enciklopedični slovar

celuloza- y, w. celuloza f., nem Zeluloza lat. cellula celica.1. Enako kot vlakna. BAS 1. 2. Snov, pridobljena iz kemično obdelanega lesa in stebel nekaterih rastlin; uporablja se za proizvodnjo papirja, umetne svile in tudi... ... Zgodovinski slovar galicizmov ruskega jezika

- (francoska celuloza iz latinskega cellula, lit. soba, tukaj celica) (vlakna), polisaharid, ki ga tvorijo ostanki glukoze; glavna sestavina rastlinskih celičnih sten, ki določa mehansko trdnost in elastičnost rastline. Veliki enciklopedični slovar

- (ali celuloza), celuloza, mn. ne, ženska (iz latinščine cellula celica). 1. Enako kot vlakna v vrednosti 1. (bot.). 2. Snov, pridobljena iz kemično obdelanega lesa in stebel nekaterih rastlin in se uporablja za proizvodnjo papirja, umetnih ... Slovar Ushakova

CELULOZA, s, ženski. Enako kot vlakna (1 vrednost). | prid. celuloza, oh, oh. Razlagalni slovar Ozhegova. S.I. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949 1992 … Razlagalni slovar Ozhegov

Celuloza. Glej vlakna. (

Mehki del rastlin in živali vsebuje predvsem celuloza Celuloza je tisto, kar daje rastlinam prožnost. Celuloza (vlaknine) – rastlinski polisaharid, ki je najbolj razširjena organska snov na Zemlji

Skoraj vse zelene rastline proizvajajo celulozo za svoje potrebe. Vsebuje enake elemente kot sladkor, in sicer ogljik, vodik in kisik. Ti elementi so prisotni v zraku in vodi. Sladkor se tvori v listih in se, raztopljen v soku, razširi po rastlini. Glavnina sladkorja se porabi za spodbujanje rasti rastlin in obnovitvena dela, preostali sladkor se pretvori v celulozo. Rastlina ga uporablja za ustvarjanje lupine novih celic.

Raztapljanje celuloze v Schweitzerjevem reagentu

Kaj je celuloza?

Celuloza je eden tistih naravnih proizvodov, ki jih je skoraj nemogoče pridobiti umetno. Uporabljamo pa ga na različnih področjih. Človek dobiva celulozo iz rastlin tudi potem, ko odmrejo in popolna odsotnost v njih je vlaga. Na primer, divji bombaž je ena najčistejših oblik naravne celuloze, ki jo ljudje uporabljajo za izdelavo oblačil.

Celuloza je del rastlin, ki jih ljudje uporabljajo kot živila - solata, zelena in otrobi. Človeško telo ni sposobno prebaviti celuloze, vendar je uporabna kot "kablina" v človeški prehrani. Želodci nekaterih živali, kot so ovce in kamele, vsebujejo bakterije, ki tem živalim omogočajo prebavo celuloze.

Kislo obarjanje celuloze

Celuloza je dragocena surovina

Celuloza je dragocena surovina, iz katere ljudje pridobivajo različne izdelke. Bombaž, ki je 99,8 % sestavljen iz celuloze, je izjemen primer tega, kaj lahko človek proizvede iz celuloznih vlaken. Če bombaž obdelamo z mešanico dušikove in žveplove kisline, dobimo piroksilin, ki je eksploziv.

Po raznih kemična obdelava celulozo lahko uporabimo za proizvodnjo drugih izdelkov. Med njimi: podlaga za fotografski film, dodatki za lake, viskozna vlakna za proizvodnjo tkanin, celofan in drugo. plastični materiali. Celuloza se uporablja tudi pri izdelavi papirja.

5. Če koščke filtrirnega papirja (celuloze), namočenega v koncentrirano žveplovo kislino, zmeljemo v porcelanasti terilnici in nastalo kašo razredčimo z vodo ter kislino nevtraliziramo z alkalijo in, kot v primeru škroba, preizkusimo raztopino za reakcijo z bakrovim (II) hidroksidom, potem bo viden pojav bakrovega (I) oksida. To pomeni, da je v poskusu prišlo do hidrolize celuloze. Postopek hidrolize, tako kot proces škroba, poteka v korakih, dokler ne nastane glukoza.

2. Odvisno od koncentracije dušikove kisline in drugih pogojev ena, dve ali vse tri hidroksilne skupine vsake enote celulozne molekule vstopijo v reakcijo esterifikacije, na primer: n + 3nHNO3 → n + 3n H2O.

Uporaba celuloze.

Pridobivanje acetatnih vlaken

68. Celuloza, njena fizične lastnosti

Biti v naravi. Fizične lastnosti.

1. Celuloza ali vlaknina je del rastlin in v njih tvori celične stene.

2. Od tod izvira njegovo ime (iz latinskega “cellulum” - celica).

3. Celuloza daje rastlinam potrebno moč in elastičnost ter je tako rekoč njihov skelet.

4. Bombažna vlakna vsebujejo do 98 % celuloze.

5. Tudi lanena in konopljina vlakna so večinoma sestavljena iz celuloze; v lesu je približno 50 %.

6. Papirnate in bombažne tkanine so izdelki iz celuloze.

7. Posebej čista primera celuloze sta vata, pridobljena iz prečiščenega bombaža in filtrirnega (nelepljenega) papirja.

8. Celuloza, izolirana iz naravnih materialov, je trdna vlaknasta snov, ki je netopna ne v vodi ne v običajnih organskih topilih.

Struktura celuloze:

1) celuloza je tako kot škrob naravni polimer;

2) te snovi imajo celo enake strukturne enote v sestavi - ostanke molekul glukoze, enako molekulsko formulo (C6H10O5)n;

3) vrednost n celuloze je običajno višja od vrednosti škroba: njena povprečna molekulska masa doseže več milijonov;

4) glavna razlika med škrobom in celulozo je v strukturi njunih molekul.

Iskanje celuloze v naravi.

1. V naravnih vlaknih se makromolekule celuloze nahajajo v eni smeri: usmerjene so vzdolž osi vlaken.

2. Številne vodikove vezi, ki nastanejo med hidroksilnimi skupinami makromolekul, določajo visoko trdnost teh vlaken.

Kakšne so kemijske in fizikalne lastnosti celuloze

V procesu predenja bombaža, lanu itd. se ta elementarna vlakna spletajo v daljše niti.

4. To je razloženo z dejstvom, da so makromolekule v njej, čeprav imajo linearno strukturo, nameščene bolj naključno in niso usmerjene v eno smer.

Gradnja makromolekul škroba in celuloze iz različnih cikličnih oblik glukoze pomembno vpliva na njihove lastnosti:

1) škrob je pomemben prehrambeni proizvod za ljudi; celuloze ni mogoče uporabiti za ta namen;

2) razlog je v tem, da encimi, ki spodbujajo hidrolizo škroba, ne delujejo na vezi med celuloznimi ostanki.

69. Kemijske lastnosti celuloze in njena uporaba

1. Od Vsakdanje življenje Znano je, da celuloza dobro gori.

2. Pri segrevanju lesa brez dostopa zraka pride do termične razgradnje celuloze. Pri tem nastajajo hlapne organske spojine, voda in oglje.

3. Med organskimi produkti razgradnje lesa so metilni alkohol, ocetna kislina in aceton.

4. Celulozna makromolekula je sestavljena iz enot, podobnih tistim, ki tvorijo škrob, podvržena je hidrolizi, produkt njene hidrolize, tako kot škrob, pa bo glukoza.

5. Če koščke filtrirnega papirja (celuloze), namočenega v koncentrirano žveplovo kislino, zmeljemo v porcelanasti terilnici in nastalo kašo razredčimo z vodo ter kislino nevtraliziramo z alkalijo in, kot v primeru škroba, preizkusimo raztopino za reakcijo z bakrovim (II) hidroksidom, potem bo viden pojav bakrovega (I) oksida.

69. Kemijske lastnosti celuloze in njena uporaba

To pomeni, da je v poskusu prišlo do hidrolize celuloze. Postopek hidrolize, tako kot proces škroba, poteka v korakih, dokler ne nastane glukoza.

6. Celotno hidrolizo celuloze lahko izrazimo z isto enačbo kot hidrolizo škroba: (C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6.

7. Strukturne enote celuloze (C6H10O5)n vsebujejo hidroksilne skupine.

8. Zaradi teh skupin lahko celuloza proizvaja etre in estre.

9. Velik pomen imajo estre celuloznega nitrata.

Značilnosti etrov celuloznega nitrata.

1. Pridobijo se z obdelavo celuloze z dušikovo kislino v prisotnosti žveplove kisline.

2. Odvisno od koncentracije dušikove kisline in drugih pogojev ena, dve ali vse tri hidroksilne skupine vsake enote celulozne molekule vstopijo v reakcijo esterifikacije, na primer: n + 3nHNO3 -> n + 3n H2O.

Skupna lastnost celuloznih nitratov je njihova izjemna vnetljivost.

Celulozni trinitrat, imenovan piroksilin, je zelo eksplozivna snov. Uporablja se za proizvodnjo brezdimnega smodnika.

Zelo pomembni so tudi estri celuloznega acetata – celulozni diacetat in triacetat. Celulozni diacetat in triacetat videz podobno kot celuloza.

Uporaba celuloze.

1. Zaradi mehanske trdnosti se les uporablja v gradbeništvu.

2. Iz njega izdelujejo različne vrste mizarskih izdelkov.

3. V obliki vlaknatih materialov (bombaž, lan) se uporablja za izdelavo niti, tkanin, vrvi.

4. Za izdelavo papirja se uporablja celuloza, izolirana iz lesa (osvobojena spremljevalnih snovi).

O.A. Noskova, M.S. Fedosejev

Kemija lesa

In sintetični polimeri

2. DEL

Odobreno

Uredniški in založniški svet Univerze

kot zapiske predavanj

Založba

Permska državna tehnična univerza

Recenzenti:

dr. tehn. znanosti D.R. Nagimov

(CJSC "Karbokam");

dr. tehn. znanosti, prof. F.H. Khakimova

(Državna tehnična univerza v Permu)

Noskova, O.A.

N84 Kemija lesa in sintetičnih polimerov: zapiski predavanj: v 2 urah / O.A. Noskova, M.S. Fedosejev. – Perm: Založba Perm. država tehn. Univerza, 2007. – 2. del. – 53 str.

ISBN 978-5-88151-795-3

Zagotavlja informacije o kemijska struktura in lastnosti glavnih sestavin lesa (celuloze, hemiceluloze, lignina in ekstraktivnih snovi). Upoštevane so kemijske reakcije teh sestavin, ki nastanejo pri kemijski obdelavi lesa ali pri kemijski modifikaciji celuloze. Tudi dano splošne informacije o postopkih kuhanja.

Zasnovan za študente specialnosti 240406 "Tehnologija kemične predelave lesa".

UDK 630*813. + 541.6 + 547.458.8

ISBN 978-5-88151-795-3 © Državni izobraževalni zavod za visoko strokovno izobraževanje

"Država Perm

Tehniška univerza", 2007

Uvod

Kemija lesa je veja tehnične kemije, ki proučuje kemično sestavo lesa; kemija nastanka, struktura in Kemijske lastnosti snovi, ki tvorijo mrtvo lesno tkivo; metode za izolacijo in analizo teh snovi ter kemijsko bistvo naravnih in tehnoloških procesov predelave lesa in njegovih posameznih sestavin.

Prvi del predavanj Kemija lesa in sintetičnih polimerov, ki je izšel leta 2002, obravnava vprašanja, povezana z anatomijo lesa, strukturo celične membrane, kemična sestava lesa, fizične in fizikalne in kemijske lastnosti les

Drugi del predavanj Kemija lesa in sintetičnih polimerov obravnava problematiko kemijske strukture in lastnosti glavnih sestavin lesa (celuloza, hemiceluloza, lignin).

Zapiski predavanj podajajo splošne informacije o kuharskih postopkih, tj. o proizvodnji tehnične celuloze, ki se uporablja pri proizvodnji papirja in lepenke. Kot rezultat kemičnih pretvorb tehnične celuloze se pridobivajo njeni derivati ​​- etri in estri, iz katerih se proizvajajo umetna vlakna (viskoza, acetat), filmi (film, fotografija, embalažni filmi), plastika, laki in lepila. V tem delu povzetka je na kratko obravnavana tudi proizvodnja in lastnosti celuloznih etrov, ki se široko uporabljajo v industriji.

Kemija celuloze

Kemična struktura celuloze

Celuloza je eden najpomembnejših naravnih polimerov. To je glavna sestavina rastlinskih tkiv. Naravna celuloza se v velikih količinah nahaja v bombažu, lanu in drugih vlaknatih rastlinah, iz katerih pridobivajo naravna tekstilna celulozna vlakna. Bombažna vlakna so skoraj čista celuloza (95–99%). Pomembnejši vir industrijske proizvodnje celuloze (tehnične celuloze) so lesne rastline. V lesu razne pasme dreves je masni delež celuloze v povprečju 40–50%.

Celuloza je polisaharid, katerega makromolekule so zgrajene iz ostankov D-glukoza (β enote -D-anhidroglukopiranoza), povezana z β-glikozidnimi vezmi 1–4:

Celuloza je linearni homopolimer (homopolisaharid), ki spada med heteroverižne polimere (poliacetale). Je stereopravilen polimer, v katerem ostanek celobioze služi kot stereo ponavljajoča se enota. Celotno formulo celuloze lahko predstavimo kot (C6H10O5) p ali [C6H7O2 (OH)3] p. Vsaka monomerna enota vsebuje tri alkoholne hidroksilne skupine, od katerih je ena primarna – CH2OH, dve (pri C2 in C3) pa sta sekundarni – CHOH–.

Končni členi se razlikujejo od preostalih členov verige. Ena končna povezava (pogojno desna - nereducirajoča) ima dodatni prosti sekundarni alkoholni hidroksil (pri C4). Druga končna povezava (pogojno leva - reducira) vsebuje prosti glikozidni (hemiacetalni) hidroksil (v C1 ) in zato lahko obstaja v dveh tavtomernih oblikah - ciklični (koluacetal) in odprt (aldehid):

Končna aldehidna skupina daje celulozi redukcijsko (zmanjševalno) sposobnost. Na primer, celuloza lahko reducira baker iz Cu2+ v Cu+:

Količina pridobljenega bakra ( bakreno število) služi kot kvalitativna značilnost dolžine celuloznih verig in kaže stopnjo njene oksidativne in hidrolitične destrukcije.

Naravna celuloza ima visoka stopnja polimerizacija (SP): les – 5000–10000 in več, bombaž – 14000–20000. Pri izolaciji iz rastlinskih tkiv se celuloza nekoliko uniči. Tehnična lesna celuloza ima DP približno 1000–2000. DP celuloze se določa predvsem z viskozimetrično metodo, pri čemer se kot topila uporabljajo nekatere kompleksne baze: reagent baker-amoniak (OH)2, kuprietilendiamin (OH)2, kadmijmetilendiamin (kadoksen) (OH)2 itd.

Celuloza, izolirana iz rastlin, je vedno polidisperzna, tj. vsebuje makromolekule različnih dolžin. Stopnjo polidisperznosti (molekularne heterogenosti) celuloze ugotavljamo z metodami frakcioniranja, t.j. ločevanje vzorca celuloze na frakcije z določeno molekulsko maso. Lastnosti vzorca celuloze (mehanska trdnost, topnost) so odvisne od povprečne DP in stopnje polidisperznosti.

12345678910Naprej ⇒

Datum objave: 2015-11-01; Prebrano: 1100 | Kršitev avtorskih pravic strani

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,002 s)…

Zgradba, lastnosti, funkcije polisaharidov (homo- in heteropolisaharidi).

POLISAHARIDI- to so snovi z visoko molekulsko maso ( polimeri), ki jo sestavljajo velika količina monosaharidi. Glede na sestavo jih delimo na homopolisaharide in heteropolisaharide.

Homopolisaharidi– polimeri, sestavljeni iz iz monosaharidov ene vrste . Glikogen in škrob sta na primer zgrajena samo iz molekul α-glukoze (α-D-glukopiranoze), monomer vlaknine (celuloze) je prav tako β-glukoza.

Škrob. to rezervni polisaharid rastline. Monomer škroba je α-glukoza. Ostanki glukoza V molekula škroba v linearnih odsekih med seboj povezana α-1,4-glikozidni , na poslovalnicah pa – α-1,6-glikozidne vezi .

Škrob je zmes dveh homopolisaharidov: linearnega - amiloza (10-30%) in razvejane – amilopektin (70-90%).

Glikogen. Ta je glavni rezervni polisaharid človeška in živalska tkiva. Molekula glikogena ima približno 2-krat bolj razvejano strukturo kot škrobni amilopektin. Monomer glikogena je α-glukoza . V molekuli glikogena so ostanki glukoze v linearnih regijah med seboj povezani α-1,4-glikozidni , na poslovalnicah pa – α-1,6-glikozidne vezi .

Celuloza. To je najpogostejše strukturno rastlinski homopolisaharid. IN linearni monomeri vlaknene molekule β-glukoza med seboj povezani β-1,4-glikozidne vezi . Vlaknine v človeškem telesu niso prebavljive, vendar zaradi svoje togosti dražijo sluznico prebavil in s tem krepi peristaltiko in spodbuja izločanje prebavnih sokov, spodbuja nastajanje blata.

Pektinske snovi- polisaharidi, katerih monomer je D- galakturonska kislina , katerih ostanki so povezani z α-1,4-glikozidnimi vezmi. Vsebujejo jih sadje in zelenjava, zanje je značilno geliranje v prisotnosti organskih kislin, kar se uporablja v živilski industriji (želeji, marmelade).

Heteropolisaharidi(mukopolisaharidi, glikozaminoglikani) – polimeri, sestavljeni iz iz monosaharidov različne vrste . Po strukturi predstavljajo

ravne verige zgrajena iz ponavljajoči se ostanki disaharidov , ki nujno vključujejo amino sladkor (glukozamin ali galaktozamin) in heksuronske kisline (glukuron ali iduron).

Fizikalne in kemijske lastnosti celuloze

So želeju podobne snovi, ki opravljajo številne funkcije, vključno z: zaščitne (sluz), strukturne, so osnova medcelične snovi.

V telesu se heteropolisaharidi ne nahajajo v prostem stanju, ampak so vedno povezani z beljakovinami (glikoproteini in proteoglikani) ali lipidi (glikolipidi).

Glede na strukturo in lastnosti jih delimo na kisle in nevtralne.

KISLINI HETEROPOLISAHARIDI:

Vsebujejo heksuronsko ali žveplovo kislino. Predstavniki:

Hialuronska kislinaje glavni strukturna komponenta medcelične snovi, ki se lahko veže vodo ("biološki cement") . Rešitve hialuronska kislina imajo visoko viskoznost, zato služijo kot ovira za prodiranje mikroorganizmov, sodelujejo pri uravnavanju presnove vode in so glavni del medcelične snovi).

Hondroitin sulfati so strukturne komponente hrustanec, vezi, kite, kosti, srčne zaklopke.

Heparin – antikoagulant (preprečuje strjevanje krvi), deluje protivnetno, aktivator številnih encimov.

NEVTRALNI HETEROPOLISAHARIDI: so del glikoproteinov v krvnem serumu, mucinov v slini, urinu itd., zgrajeni iz aminosladkorjev in sialnih kislin. Nevtralni GP so del množine. encimov in hormonov.

SIALNE KISLINE - kombinacija nevraminske kisline z ocetno ali aminokislino - glicin, so del celičnih membran, biološke tekočine. Za diagnozo se določijo sialne kisline sistemske bolezni(revmatizem, sistemski eritematozni lupus).

Celuloza– eden najpogostejših naravnih polisaharidov, glavna sestavina in glavni strukturni material rastlinskih celičnih sten. Vsebnost celuloze v bombažnih semenskih vlaknih je 95-99,5%, v ličnih vlaknih (lan, juta, ramija) 60-85%, v lesnem tkivu (odvisno od vrste drevesa, njegove starosti, rastnih pogojev) 30-55%, v zelenih listih, travi, nižjih rastlinah 10-25%. Skoraj v posameznem stanju se celuloza nahaja v bakterijah rodu Acetobacter. Spremljevalci celuloze v celičnih stenah večine rastlin so drugi strukturni polisaharidi, ki se razlikujejo po strukturi in se imenujejo hemiceluloze– ksilan, manan, galaktan, araban itd. (glej poglavje “Hemiceluloze”), pa tudi snovi brez ogljikovih hidratov (lignin – prostorski polimer aromatične strukture, silicijev dioksid, smolnate snovi itd.).

Celuloza določa mehansko trdnost celične membrane in rastlinskega tkiva kot celote. Porazdelitev in orientacija celuloznih vlaken glede na os rastlinske celice na primeru lesa sta prikazani na sliki 1. Tam je predstavljena tudi submikronska organizacija celične stene.

Stena zrele lesne celice je praviloma sestavljena iz primarne in sekundarne celične stene (slika 1). Slednji vsebuje tri plasti – zunanjo, srednjo in notranjo.

V primarni lupini so naravna celulozna vlakna razporejena naključno in tvorijo mrežno strukturo ( razpršena tekstura). Celulozna vlakna v sekundarnem ovoju so na splošno usmerjena vzporedno druga z drugo, kar daje rastlinskemu materialu visoko natezno trdnost. Stopnja polimerizacije in kristaliničnosti celuloze v sekundarni lupini je višja kot v primarni lupini.

V plasti S 1 sekundarna lupina (slika 1, 3 ) je smer celuloznih vlaken skoraj pravokotna na os celice v plasti S 2 (slika 1, 4 ) z osjo celice tvorijo oster (5-30) kot. Orientacija vlaken v plasti S 3 se zelo razlikuje in se lahko razlikuje tudi v sosednjih traheidah. Tako je pri smrekovih traheidah kot med prevladujočo orientacijo celuloznih vlaken in celično osjo od 30-60°, pri vlaknih večine listavcev pa 50-80°. Med plastmi R in S 1 , S 1 in S 2 , S 2 in S 3 opazimo prehodne regije (lamele) z drugačno mikroorientacijo vlaken kot v glavnih plasteh sekundarne lupine.

Tehnična celuloza je polizdelek iz vlaken, pridobljen s čiščenjem rastlinskih vlaken iz neceluloznih sestavin. Celuloza se običajno imenuje glede na vrsto surovine ( les, bombaž), način pridobivanja iz lesa ( sulfit, sulfat), kot tudi za predvideni namen ( viskoza, acetat itd.).

potrdilo o prejemu

1.Tehnologija proizvodnje lesne mase zajema naslednje operacije: odstranjevanje lubja z lesa (lubje); pridobivanje lesnih sekancev; kuhanje lesnih sekancev (v industriji se kuhanje izvaja po sulfatni ali sulfitni metodi); sortiranje; beljenje; sušenje; rezanje

Sulfitna metoda. Smrekov les obdelamo z vodno raztopino kalcijevega, magnezijevega, natrijevega ali amonijevega bisulfita, nato temperaturo dvignemo na 105-110°C za 1,5-4 ure in pri tej temperaturi kuhamo 1-2 uri. Nato temperaturo povečamo na 135-150°C in kuhamo 1-4 ure. V tem primeru postanejo vse necelulozne sestavine lesa (predvsem lignin in hemiceluloze) topne, odlesenela celuloza pa ostane.

Sulfatna metoda. Sekance katere koli vrste lesa (pa tudi trstiko) obdelamo z jedilno tekočino, ki je vodna raztopina kavstične sode in natrijevega sulfida (NaOH + Na 2 S). V 2-3 urah povišajte temperaturo na 165-180°C in na tej temperaturi kuhajte 1-4 ure. Necelulozne komponente, pretvorjene v topno stanje, odstranimo iz reakcijske zmesi, ostane pa celuloza, očiščena nečistoč.

2.Bombažna kaša pridobljen iz bombažnega linterja. Tehnologija sprejemanja vključuje mehansko čiščenje, alkalno kuhanje (v 1-4% vodni raztopini NaOH pri temperaturi 130-170°C) in beljenje. Elektronske mikrofotografije bombažnih celuloznih vlaken so prikazane na sliki 2.

3. Bakterijska celuloza sintetizirajo bakterije rodu Acetobacter. Nastala bakterijska celuloza ima visoko molekulsko maso in ozko porazdelitev molekulske mase.

Ozka porazdelitev molekulske mase je razložena na naslednji način. Ker ogljikovi hidrati enakomerno vstopajo v bakterijsko celico, se povprečna dolžina nastalih celuloznih vlaken sčasoma sorazmerno povečuje. V tem primeru ni opaznega povečanja prečnih dimenzij mikrovlaken (mikrofibril). Povprečna hitrost rasti bakterijskih celuloznih vlaken je ~0,1 μm/min, kar ustreza polimerizaciji 10 7 -10 8 ostankov glukoze na uro na bakterijsko celico. Zato se v vsaki bakterijski celici na rastoče konce netopnih celuloznih vlaken v povprečju pritrdi 10 3 glukopiranoznih enot na sekundo.

Mikrovlakna bakterijske celuloze rastejo z obeh koncev fibrile na oba z enako hitrostjo. Makromolekularne verige znotraj mikrofibril so razporejene antiparalelno. Za druge vrste celuloz takšni podatki niso bili pridobljeni. Elektronska mikrofotografija bakterijskih celuloznih vlaken je prikazana na sliki 3. Vidimo lahko, da imajo vlakna približno enako dolžino in površino preseka.