セルロースとは？事実と機能

綿繊維はセルロースの最も純粋な天然形態であり、ポリマーの 90% 以上で構成されています。

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セルロース [(C₆ひ₁₀〇₅)_n] は 有機化合物 そして最も豊富な バイオポリマー 地球上で。それは 複雑な炭水化物 または数百から数千からなる多糖類 グルコース 分子同士が結合して鎖を形成しています。動物はセルロースを生産しませんが、植物、藻類、一部のバクテリアやその他の微生物によって作られます。セルロースは、 細胞壁 植物と藻の。

歴史

フランスの化学者アンセルム・パイヤンは、1838 年にセルロースを発見し、分離しました。パイヤンは化学式も決定しました。 1870 年、最初の熱可塑性ポリマーであるセルロイドが、セルロースを使用してハイアット マニュファクチャリング カンパニーによって製造されました。そこから、セルロースは 1890 年代にレーヨンを生産するために使用され、 セロハン 1912 年にヘルマン シュタウディンガーがセルロースの化学構造を決定したのは 1920 年です。1992 年には、小林と正田が生物学的酵素を一切使用せずにセルロースを合成しました。

化学構造と性質

セルロースは、グルコースのサブユニットが結合することによって形成されます。 NEUROtiker、ベン・ミルズ/パブリックドメイン

セルロースは、D-グルコース単位間のβ(1→4)-グリコシド結合を介して形成されます。対照的に、デンプンとグリコーゲンは、グルコース分子間のα(1→4)-グリコシド結合によって形成されます。セルロースの結合により、セルロースは直鎖ポリマーになります。グルコース分子のヒドロキシル基は、酸素原子と水素結合を形成し、鎖を所定の位置に保持し、繊維に高い引張強度を付与します.植物の細胞壁では、複数の鎖が結合してミクロフィブリルを形成します。

純粋なセルロースは、無臭、無味、親水性、水不溶性、生分解性です。摂氏467度の融点を持ち、高温で酸処理するとブドウ糖に分解されます。

セルロース機能

セルロースは植物の細胞壁を支えています。 ttsz /ゲッティイメージズ

セルロースは、植物や藻類の構造タンパク質です。セルロース繊維は、植物の細胞壁を支えるために多糖マトリックスに絡み合っています。植物の茎と木材は、セルロースが鉄筋のように機能し、リグニンがコンクリートのように機能するリグニン マトリックスに分布するセルロース繊維によって支えられています。セルロースの最も純粋な天然形態は綿で、90% 以上のセルロースで構成されています。対照的に、木材は 40 ～ 50% のセルロースで構成されています。

ある種のバクテリアはセルロースを分泌してバイオフィルムを生成します。バイオフィルムは、微生物の付着面を提供し、微生物がコロニーを形成できるようにします。

動物はセルロースを生産することはできませんが、生存にとって重要です。一部の昆虫は、セルロースを建築材料や食物として使用しています。反芻動物は、共生微生物を使用してセルロースを消化します。人間はセルロースを消化できませんが、栄養素の吸収に影響を与え、排便を助ける不溶性食物繊維の主な供給源です。

重要なデリバティブ

多くの重要なセルロース誘導体が存在します。これらのポリマーの多くは生分解性であり、再生可能な資源です。セルロース由来の化合物は、無毒で非アレルギー性である傾向があります。セルロース誘導体には以下が含まれます：

• セルロイド
• セロハン
• 区域
• 酢酸セルロース
• セルローストリアセテート
• ニトロセルロース
• メチルセルロース
• 硫酸セルロース
• 落ち着け
• エチルヒドロキシエチルセルロース
• ヒドロキシプロピルメチルセルロース
• カルボキシメチルセルロース（セルロースガム）

商用利用

セルロースの主な商業的用途は製紙であり、クラフトプロセスを使用してセルロースをリグニンから分離します。 セルロース繊維 繊維産業で使用されています。綿、麻、その他の天然繊維をそのまま使用したり、レーヨンに加工したりできます。微結晶セルロースと粉末セルロースは、医薬品の増量剤として、また食品の増粘剤、乳化剤、安定剤として使用されています。科学者は、液体ろ過と薄層クロマトグラフィーでセルロースを使用しています。セルロースは建築材料や電気絶縁体として使用されています。コーヒーフィルター、スポンジ、接着剤、目薬、下剤、フィルムなど、日常の家庭用品に使用されています。植物からのセルロースは常に重要な燃料でしたが、動物の排泄物からのセルロースも処理してブタノールを作ることができます バイオ燃料 .

ソース

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