هيكل السليلوز وخصائصه

السليلوز هو مركب عضوي من السكريات التي تتكون من سلاسل خطية من مئات إلى آلاف من β (1 → 4) وحدات D-glucose المرتبطة. يعتبر الكيلولوز مكونًا هيكليًا مهمًا من جدران الخلايا الأولية للنباتات الخضراء ، وأشكال متعددة من الطحالب ، و Omomecetes. بعض أنواع البكتيريا تفرزها لتشكيل الأغشية الحيوية يستخدم بشكل أساسي في إنتاج الورق المقوى والورق. يتم تحويل كميات أصغر إلى منتجات مشتقة مختلفة مثل السيلوفان ورايون. إن تحويل السليلوز من محاصيل الطاقة إلى الوقود الحيوي (مثل الإيثانول السليلوزي) كمصدر للوقود المتجدد قيد التطوير. السليلوز الصناعي يأتي بشكل أساسي من لب الخشب والقطن. بعض الحيوانات ، وخاصة المجترات والنمل الأبيض ، يمكنها هضم السليلوز بمساعدة الميكروبات التكافلية مثل ثلاثي التريخومون التي تعيش في أحشاءهم. في التغذية البشرية ، يعتبر السليلوز مكونًا غير قابل للتطبيق من الألياف الغذائية غير القابلة للذوبان الذي يعمل كعامل انتفاخ مائي للبراز وقد يسهل حركات الأمعاء.

الهيكل والخصائص

السليلوز هو غير رائحة ، لا طعم له ، محبة للماء ، مع زاوية التلامس من 20 إلى 30 درجة ، غير قابلة للذوبان في الماء ومعظم المذيبات العضوية ، والغتل ، وقابلة للتحلل. (2016).يتم اشتقاق السليلوز من وحدات D-glucose ، والتي يتم تكثيفها عن طريق β (1 → 4)-روابط Glycosidic. يتناقض هذا الارتباط مع الرابطة α (1 → 4) -glycosidic الموجودة في النشا و glycogen.cellulose هي بوليمر خطي. على عكس النشا ، لا يحدث أي تجعيد أو تفرع ، ويعتمد الجزيء التشكل الممتد والقصير إلى حد ما ، وذلك بفضل التشكل الاستوائي لمخلفات الجلوكوز. مجموعات هيدروكسيل متعددة على الجلوكوز من سلسلة واحدة من روابط هيدروجين من سلسلة واحدة مع ذرات الأكسجين على نفس السلسلة أو السلاسل المجاورة ، مما يثبت بقوة السلاسل معا جنبًا يتم إشراك الألياف الدقيقة السليلوز في مصفوفة السكريات. إن القوة العالية للشد من سيقان النباتات والأشجار تنشأ أيضًا من ترتيب ألياف السليلوز الموزعة بكثافة في مصفوفة اللجنين. المقاومة ، قابلة للمقارنة في بعض الطرق إلى قضبان الصلب في الخرسانة ، حيث يعمل اللجنين كعجينة أسمنت صلبة ، تعمل كجسر بين السليلوز. "Glue " الألياف. ترتبط الخواص الميكانيكية للسليلوز في جدران الخلايا النباتية الأولية بنمو وتوسيع الخلايا النباتية.

السليلوز هو أيضا أكثر بلورة من النشا. يخضع النشا لانتقال بلوري إلى شامل عند تسخينه في الماء فوق 60-70 درجة مئوية (على سبيل المثال ، الطهي) ، بينما يتطلب السليلوز درجة حرارة 320 درجة مئوية وضغط 25 ميجا باسكال ليصبح غير متبلور في الماء.هناك عدة أنواع من السليلوز معروفة. تتميز هذه الأشكال بموقع روابط الهيدروجين Interchain و intrachain. السليلوز الأصلي هو السليلوز I ، مع الهياكل Iα و Iβ. السليلوز الناتج عن البكتيريا والطحالب غنية في Iα ، في حين أن السليلوز من النباتات الأعلى يتكون بشكل أساسي من Iβ. إن I إلى السليلوز II لا رجعة فيه ، مما يشير إلى أن السليلوز I غير قابل للانفصال بينما السليلوز II مستقر. من خلال العديد من العلاجات الكيميائية ، يمكن إنتاج هياكل السليلوز III و IV السليلوز.

تعتمد العديد من خصائص السليلوز على طول السلسلة أو درجة البلمرة ، وعدد وحدات الجلوكوز التي تشكل جزيء البوليمر. أطوال السلسلة النمطية للسليلوز من اللب الخشبي من 300 إلى 1700 وحدة ؛ تتراوح أطوال السلسلة للقطن والألياف النباتية الأخرى والسليلوز البكتيري من 800 إلى 10000 وحدة. على النقيض من السليلوز طويل السلسلة ، فإن الخلايا الجيلية للذوبان بشكل عام في المذيبات المائية والمطبطات العضوية.الصيغة الكيميائية للسليلوز هي (C6H10O5) N ، حيث N هي درجة البلمرة وتمثل عدد مجموعات الجلوكوز.غالبًا ما يتم خلط السليلوز من مصادر النبات مع هيميسيلولوز ، اللجنين ، البكتين والمواد الأخرى ، في حين أن السليلوز البكتيري نقي للغاية ، وله محتوى ماء أعلى بكثير وقوة شد أعلى بسبب طول السلسلة الأطول.يتكون السليلوز من الألياف ذات المناطق البلورية وغير المتبلورة. يمكن تفرد هذه الألياف السليولوز هذه عن طريق المعالجة الميكانيكية للب السليلوز ، وعادة ما تستكملها الأكسدة الكيميائية أو المعالجة الأنزيمية ، مما يؤدي اعتمادًا على شدة المعالجة. يمكن أيضًا علاج لب الكلوكل باستخدام حمض قوي لتحلل مجالات الليفي غير المتبلور ، مما يؤدي إلى البلورات النانوية الصلبة القصيرة بطول عدة مئات من النانومتر. هذه النانوية ذات قيمة تكنولوجية عالية لأنها يمكن أن تجمع ذاتيا في بلورات سائلة كولستيروية ، لإنتاج الهلاميات المائية أو الهووجات للمركبات النانوية ، وتستخدم كمثبت للمستحلبات.