テクニカルセルロースとその応用。セルロースの生物学的役割と応用

セルロース (C 6 H 10 O 5) n –天然ポリマー、β-グルコース残基からなる多糖類であり、分子は線状構造を持っています。グルコース分子の各残基には 3 つのヒドロキシル基が含まれているため、多価アルコールの性質を示します。

物理的特性

セルロースは繊維状の物質で、水にも通常の有機溶媒にも不溶で、吸湿性があります。優れた機械的強度と化学的強度を持っています。

1. セルロース、または繊維は植物の一部であり、植物内で細胞壁を形成します。

2. これがその名前の由来です（ラテン語の「cellulum」-細胞から）。

3. セルロースは植物に必要な強度と弾力性を与え、いわば骨格となります。

4. 綿繊維には最大 98% のセルロースが含まれています。

5. 亜麻と麻の繊維も主にセルロースで構成されています。木材では約50％です。

6. 紙、綿生地これらはセルロースから作られた製品です。

7. セルロースの特に純粋な例は、精製綿から得られる脱脂綿と（接着されていない）濾紙です。

8. 天然素材から分離されたセルロースは固体の繊維状物質で、水にも通常の有機溶媒にも溶けません。

化学的特性

1. セルロースは、加水分解を受けてグルコースを形成する多糖類です。

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O → nC 6 H 12 O 6

2. セルロースは、エステル化反応を受けてエステルを形成する多価アルコールです。

(C 6 H 7 O 2 (OH) 3) n + 3nCH 3 COOH → 3nH 2 O + (C 6 H 7 O 2 (OCOCH 3) 3) n

三酢酸セルロース

酢酸セルロースは、酢酸シルク、フィルム（フィルム）、ワニスの製造に使用される人工ポリマーです。

応用

セルロースの用途は非常に多様です。紙、布地、ワニス、フィルム、爆薬、人造絹糸（アセテート、ビスコース）、プラスチック（セルロイド）、ブドウ糖などの製造に使用されます。

自然界からセルロースを見つける。

1. 天然繊維では、セルロース高分子は一方向に配置されており、繊維軸に沿って配向されています。

2. 高分子の水酸基間に生じる多数の水素結合が、これらの繊維の高い強度を決定します。

3. 綿や亜麻などを紡ぐ過程で、これらの基本繊維は長い糸に織り込まれます。

4. これは、その中の巨大分子が線状構造を持っているにもかかわらず、よりランダムに配置されており、一方向に配向していないという事実によって説明されます。

グルコースのさまざまな環状形態からのデンプンおよびセルロース高分子の構築は、それらの特性に大きな影響を与えます。

1) デンプンは人間の重要な食品であるため、セルロースはこの目的には使用できません。

2) その理由は、デンプンの加水分解を促進する酵素がセルロース残基間の結合に作用しないためです。

セルロース (フランス語のセルロース、ラテン語の cellula から、文字通り - 小さな部屋、細胞、ここでは - 細胞)

繊維、最も一般的な天然ポリマー (多糖類 (多糖類を参照)) の 1 つ。家成分植物の細胞壁は、植物組織の機械的強度と弾性を決定します。したがって、綿の種子の毛の色の含有量は97〜98％、靭皮植物（亜麻、苧麻、黄麻）の茎の色の含有量は75〜90％、木材の場合は40〜50％、アシ、穀物、ヒマワリの色は30％です。 40％。一部の下等無脊椎動物の体内にも見られます。

体内では、カルシウムは主に建築材料として機能し、代謝にはほとんど関与しません。 C. 哺乳動物の消化管の通常の酵素 (アミラーゼ、マルターゼ) では分解されません。草食動物の腸内細菌叢によって分泌される酵素セルラーゼの作用下で、セルロースは D-グルコースに分解されます。 C. 生合成は、D-グルコースの活性化型の関与によって起こります。

セルロースの構造と性質。 C. - 白色の繊維状物質、密度 1.52-1.54 グラム/センチメートル 3（20℃）。いわゆる溶ける温度である。銅アンモニウム溶液[アンミン銅(II)水酸化物の25%アンモニア水溶液]、水溶液第四級アンモニウム塩基、多価金属水酸化物（Ni、Co）とアンモニアまたはエチレンジアミンとの錯化合物の水溶液、鉄（III）錯体と酒石酸ナトリウムのアルカリ溶液、二酸化窒素のジメチルホルムアミド溶液、濃リン酸および濃硫酸（酸への溶解には C の破壊が伴います。)。

グルコースの高分子は、D-グルコース (グルコースを参照) の基本単位から構築され、1,4-β-グリコシド結合によって直鎖状の非分岐鎖に結合されています。

１００℃以上のものは、通常、結晶性ポリマーとして分類される。これは、多形現象、つまりパラメーターが異なる多数の構造 (結晶) 修飾の存在によって特徴付けられます。結晶格子そしていくつかの物理的および化学的特性; 主な修飾は C.I (天然 C.) と C. II (水和セルロース) です。

C.は複雑な超分子構造を持っています。その主な要素はミクロフィブリルで、数百個の巨大分子から構成され、らせん状（厚さ 35 ～ 100 Å、長さ 500 ～ 600 Å 以上）をしています。ミクロフィブリルは結合してより大きな構造（300～1500Å）となり、細胞壁の層ごとに異なる方向を向いています。フィブリルはいわゆる「セメント固定」されています。他の要素からなる行列ポリマー材料炭水化物の性質（ヘミセルロース、ペクチン）とタンパク質（エクステンシン）。

C. の巨大分子の基本単位間のグリコシド結合は、酸の作用下で容易に加水分解され、これが酸触媒の存在下、水性環境における C. の破壊の原因となります。 C.の完全な加水分解の生成物はグルコースです。この反応は工業的な生産方法の基礎となっていますエチルアルコールセルロースを含む原料から作られます（植物材料の加水分解を参照）。柑橘類の部分加水分解は、たとえば柑橘類が植物材料から分離されるときや化学処理中に発生します。 Cの不完全な加水分解によって、いわゆる構造の規則性の低い領域でのみ破壊が起こるような方法で実行されます。微結晶「粉末」 C. - 真っ白な、自由に流れる粉末。

酸素が存在しない場合、C は 120 ～ 150 °C まで安定です。さらに温度が上昇すると、天然セルロース繊維は破壊され、セルロース水和物は脱水されます。 300 °C を超えると、繊維の黒鉛化 (炭化) が発生します。これは、炭素繊維の製造に使用されるプロセスです (炭素繊維を参照)。

高分子の基本単位にヒドロキシル基が存在するため、C. は容易にエステル化およびアルキル化されます。これらの反応は、セルロースエーテルおよびセルロースエステルを製造するために産業界で広く使用されています（セルロースエステルを参照）。 C. 塩基と反応する。苛性ソーダの濃縮溶液との相互作用は、アルカリ性 C. の形成につながります (C. のマーセル化) は、C. エステル製造の中間段階です。ほとんどの酸化剤は、C. の水酸基を無差別に酸化してアルデヒドにします。、ケト基またはカルボキシル基、および一部の酸化剤 (過ヨウ素酸とその塩など) のみが選択的です (つまり、特定の炭素原子で OH 基を酸化します)。Ｃ．は、ビスコースを製造する際に酸化的破壊を受ける（ビスコースを参照）（アルカリ性Ｃ．の前熟成段階）。酸化は漂白時にも起こります。

セルロースの応用。紙は炭素から作られます（論文を参照） , ボール紙、各種人工繊維 - 水和セルロース（ビスコース繊維、銅アンモニア繊維（銅アンモニア繊維を参照））およびセルロースエーテル（アセテートおよびトリアセテート - アセテート繊維を参照） , フィルム（セロファン）、プラスチックおよびワニス（エトロール、水和セルロースフィルム、セルロースエーテルワニスを参照）。綿（綿、靱皮）からの天然繊維および人工繊維が繊維産業で広く使用されています。 C. 誘導体 (主にエーテル) は、印刷インキ、サイジングおよびサイズ調整剤、無煙粉体の製造における懸濁安定剤などの増粘剤として使用されます。微結晶 C. は、次の製品の製造における充填剤として使用されます。薬、分析および分取クロマトグラフィーにおける吸着剤として。

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同義語:

他の辞書で「セルロース」が何であるかを確認してください。

セルロース ... ウィキペディア

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- (C6H10O5)、植物および藻類の細胞壁の構造成分である多糖類グループの炭水化物。それは、安定した構造を形成するために交差して接続された、分岐していない平行なグルコース鎖で構成されています。科学技術事典

繊維、植物および一部の無脊椎動物（ホヤ）の細胞壁を支える主な多糖類。最も一般的な天然ポリマーの 1 つ。そのうち高等植物は年間 300 億トンの炭素を有機物に変換します。接続、わかりました... 生物事典

セルロース- はい、わ。セルロース f.、ドイツ語セルロース緯度。セルラ細胞.1。繊維と同じです。 BAS 1. 2. 化学的に処理された木材および特定の植物の茎から得られる物質。紙、人造絹の製造にも使用されます。歴史辞典ロシア語のガリシア語

- (ラテン語の cellula からのフランス語のセルロース、文字通り部屋、ここでは細胞) (繊維)、グルコース残基によって形成される多糖類。植物の機械的強度と弾性を決定する植物細胞壁の主成分.... 大きい百科事典

- (またはセルロース)、セルロース、pl。いいえ、女性です（ラテン語のセルラ細胞から）。 1. 1 の値はファイバーと同じです。 (ボット)。 2. 化学的に処理された木材および一部の植物の茎から得られ、紙、人工紙、紙などの製造に使用される物質。辞書ウシャコワ

セルロース、s、女性。ファイバーと同じ (1 値)。 | 形容詞セルロース、ああ、ああ。オジェゴフの解説辞典。 S.I. オジェゴフ、N.Yu。シュベドワ。 1949 1992 … オジェゴフの解説辞典

セルロース。繊維を参照してください。 (

セルロースは何に使われますか?

セルロースは 植物界で使用される建築用の主な材料。樹木などの高等植物の細胞壁を形成します。それは植物を柔軟にします。セルロースは植物の必要に応じて植物によって生成されます。その組成は砂糖と同じであり、セルロースは炭素、酸素、水素で構成されています。これらすべての元素は水や空気にも含まれています。学校以来、太陽の影響で葉に砂糖が形成されることは誰もが知っています。この現象は光合成と呼ばれます。砂糖は植物の樹液に溶けて、植物のあらゆる部分に広がります。砂糖は主に植物の成長と、問題が発生した場合の回復のために使用されますが、セルロースに変わる一定量の砂糖が存在します。

セルロース – 天然物、そしてそれは自然にのみ得ることができます、人工的に合成されたものではありません。セルロースの最も純粋な形態は綿実の毛です。現在、セルロースは綿と木材パルプの 2 種類の天然原料のみから得られます。綿は複雑な加工を必要とせず、化学繊維や非繊維プラスチックに加工されます。綿花からセルロースを得るプロセスは、次の工程: 綿実から長い繊維が最初に分離され、実際に綿織物の製造に使用されます。この後、長さ15 mm以下の短い毛である「糸くず」または綿毛が残ります。綿実から分離された糸くずは、圧力下で 2 ～ 6 時間加熱されます。この場合、3%水酸化ナトリウム溶液も使用されます。この後、得られた材料を洗浄し、塩素で漂白し、再度洗浄して乾燥する。その結果、純度99%のセルロースが得られます。これは最も純粋なセルロースです。

木材パルプは「より汚れた」セルロースを生成します。木材パルプには純粋なセルロースが 97% しか含まれていません。木材パルプはから作られています針葉樹。木材チップは、二酸化硫黄と重亜硫酸カルシウムを加えて圧力下で沸騰させます。木材パルプの約半分を構成するリグニンと炭化水素が溶液中に放出されます。その結果、得られた材料を洗浄、漂白、洗浄すると、緩んだ紙に似たものになることがわかります。この材料には 80 ～ 97% のセルロースが含まれています。このようにして得られたセルロースは、ビスコース繊維やセロファンの製造に使用できます。さらに、エステルやエーテルもそれから得られます。

セルロースはさまざまな産業で使用されており、たとえば衣類は綿から作られていますが、綿は99.8%が天然セルロースで構成されています。そして、爆発性のパイロキシリンを得るには、綿に硝酸と硫酸を適用するという化学反応を実行するだけです。

人間もセルロースを食物として利用します。レタスやセロリなど、多くの食用植物の一部です。ふすまが含まれていますたくさんの体に必要な人間のパルプ。セルロースは人間がリサイクルすることはできませんが、消化器系、彼女は「粗飼料」のようなものを表します。また、セルロースを加工して、写真フィルムのベース、ワニスの添加剤、各種プラスチック材料などの製品を得ることができます。

植物や動物の柔らかい部分に主に含まれています。 セルロースセルロースは植物に柔軟性を与えます。セルロース（繊維） – 植物多糖類、これが最も一般的です有機物地上で

ほとんどすべての緑色植物は、必要に応じてセルロースを生成します。砂糖と同じ元素である炭素、水素、酸素が含まれています。これらの元素は空気や水中に存在します。葉の中で糖分が形成され、果汁に溶けて植物全体に広がります。砂糖の主要部分は植物の成長と修復作業を促進するために使用され、残りの砂糖はセルロースに変換されます。植物はそれを使用して新しい細胞の殻を作成します。

セルロースをシュバイツァー試薬に溶解する

セルロースとは何ですか?

セルロースは、人工的に入手することがほとんど不可能な天然産物の 1 つです。しかし、私たちはそれをさまざまな分野で使用しています。人は死んでも植物からセルロースを受け取りますが、植物の中の水分は完全に不足しています。たとえば、野生綿は人間が衣類を作るために使用する天然セルロースの最も純粋な形の 1 つです。

セルロースは、レタス、セロリ、ふすまなど、人間が食品として使用する植物の一部です。人間の体はセルロースを消化できませんが、「粗飼料」として人間の食事に役立ちます。羊やラクダなどの一部の動物の胃には、これらの動物がセルロースを消化できるようにする細菌が含まれています。

セルロースの酸沈殿

セルロースは貴重な原料です

セルロースは、人々がさまざまな製品を得る貴重な原料です。綿は 99.8% がセルロースであり、人類がセルロース繊維から何を生産できるかの注目すべき例です。綿を硝酸と硫酸の混合物で処理すると、爆発物であるピロキシリンが得られます。

セルロースをさまざまな化学処理すると、セルロースから他の製品を得ることができます。その中には、写真フィルムのベース、ワニスの添加剤、布地製造用のビスコース繊維、セロハンおよびその他のプラスチック材料が含まれます。セルロースは製紙にも使用されます。

セルロースは、植物由来のグルコースの天然ポリマー（すなわち、βグルコース残基）であり、直線状の分子構造を有する。セルロースは別の言い方で繊維とも呼ばれます。このポリマーには、植物に含まれる炭素の 50 パーセント以上が含まれています。セルロースは地球上の有機化合物の中で第一位にランクされています。

純粋なセルロースは綿繊維 (最大 98 パーセント) または亜麻繊維 (最大 85 パーセント) です。木材には最大 50 パーセントのセルロースが含まれており、わらには 30 パーセントのセルロースが含まれています。麻にはそれがたくさん含まれています。

セルロースには白色。硫酸で着色します青みがかった、ヨウ素 - 茶色。セルロースは硬くて繊維状で、無味無臭で、摂氏 200 度では崩壊しませんが、摂氏 275 度で発火します (つまり、可燃性物質です)。摂氏三百六十度で炭化する。水には溶けませんが、アンモニアと水酸化銅の溶液には溶けます。繊維は非常に強く、弾力性のある素材です。

生物にとってのセルロースの重要性

セルロースは多糖類の炭水化物です。

生体における炭水化物の機能は次のとおりです。

炭水化物は支持構造の構築に関与しており、セルロースは植物細胞壁の構造の主成分であるため、構造と支持の機能。
植物（とげまたはとげ）に特徴的な保護機能。植物上のそのような形成は、死んだ植物細胞の壁で構成されています。
炭水化物は複雑な分子構造の成分であるため、可塑的機能（別名同化機能）。
炭水化物は生物のエネルギー源であるため、エネルギーを供給する機能。
生物は炭水化物を栄養素として組織内に貯蔵するため、貯蔵機能。
炭水化物は生体内の浸透圧の調節に関与しているため、浸透圧機能 (たとえば、血液には 100 ミリグラムから 110 ミリグラムのグルコースが含まれており、血液の浸透圧は血液中のこの炭水化物の濃度に依存します)。高い木の幹では毛細管輸送が効果がないため、浸透輸送によって栄養分が届けられます。
一部の炭水化物は細胞受容体の受容部分（細胞表面の分子または細胞質に溶解している分子）に見られるため、受容体機能。受容体は、外部シグナルを伝達する特定の化学分子との結合に特別な方法で反応し、このシグナルを細胞自体に伝達します。

生物学的役割セルロースは次のとおりです。

繊維が鍵です構造部分植物の細胞膜。光合成の結果として形成されます。植物セルロースは草食動物 (反芻動物など) の食料であり、体内で繊維はセルラーゼという酵素を使用して分解されます。非常にまれであるため、純粋な形のセルロースは人間の食品として消費されません。
食物中の繊維は満腹感を与え、腸の動き（蠕動運動）を改善します。セルロースは液体を結合することができます (セルロース 1 グラムあたり最大 0 ポイント 4 グラムの液体)。大腸では細菌によって代謝されます。繊維は酸素の関与なしで溶接されます（体内には嫌気性プロセスが1つだけあります）。消化の結果、腸内ガスが形成され、飛行します。脂肪酸。これらの酸の多くは血液に吸収され、体のエネルギーとして使用されます。そして、吸収されなかった酸と腸内ガスの量により、便の量が増加し、直腸への侵入が加速されます。また、これらの酸のエネルギーは、大腸内の有益な微生物叢の量を増やし、そこでの微生物叢の生存をサポートするために使用されます。食物中の食物繊維の量が増えると、腸内善玉菌の量も増え、ビタミン物質の合成が促進されます。
小麦から作られたふすま（繊維を含む）30～45グラムを餌に加えると、糞便の量は1日あたり79グラムから228グラムに増加し、移動する周期は50グラムから短縮されます。 -8時間から40時間。食物繊維を定期的に摂取すると、便が柔らかくなり、便秘や痔の予防に役立ちます。
食物（ふすまなど）に繊維が多く含まれている場合、体は健康な人、そして患者の体糖尿病最初のタイプは、ブドウ糖に対する耐性が高くなります。
繊維はブラシのように、腸壁から汚れた沈着物を取り除き、有害物質を吸収し、コレステロールを取り除き、これらすべてを体から自然に取り除きます。医師らは、食事をする人は、ライ麦パンそしてふすまは結腸がんにかかる可能性が低くなります。

繊維が最も多く含まれるのは、小麦やライ麦のふすま、粗く挽いた小麦粉から作られたパン、たんぱく質とふすまから作られたパン、ドライフルーツ、ニンジン、シリアル、ビートです。

セルロースの応用

人々は長い間セルロースを使用してきました。まず、木材は燃料や建築用の板として利用されていました。その後、綿、亜麻、麻の繊維を使ってさまざまな生地が作られました。紙製品の生産の発展により、業界で初めて木材の化学処理が行われ始めました。

現在、セルロースはさまざまな産業分野で使用されています。そして、主に木材原料から得られるのは産業用です。セルロースは、パルプおよび紙製品の製造、さまざまな布地の製造、医療、ワニスの製造、有機ガラスの製造、およびその他の産業分野で使用されます。

その応用をさらに詳しく考えてみましょう

酢酸シルクはセルロースとそのエステル、非天然繊維から得られ、燃えない酢酸セルロースのフィルムが作られます。無煙火薬はピロキシリンから作られます。セルロースは、玩具、フィルム、写真フィルム用の厚い医療用フィルム (コロジオン) やセルロイド (プラスチック) の製造に使用されます。彼らは糸、ロープ、綿毛を作ります。異なる種類段ボール、建設材料造船や住宅建設に。また、ブドウ糖（医療用）とエチルアルコールも摂取します。セルロースは、原料としても化学処理用の物質としても使用されます。

紙を作るには大量のブドウ糖が必要です。紙はセルロースの薄い繊維層であり、特殊な装置を使用してサイズを調整し、プレスして、薄く緻密で滑らかな紙製品の表面を作り出します（インクがにじまないようにする必要があります）。当初、紙の製造には植物由来の材料のみが使用され、そこから必要な繊維が分離されました。機械的に（稲の茎、綿、布切れ）。

しかし、本の印刷は非常に速いペースで発展し、新聞も発行され始めたため、この方法で作られた紙ではもはや十分ではなくなりました。人々は木材に多くの繊維が含まれていることを知り、紙を作る植物の塊に砕いた木材の原料を加え始めました。しかし、この紙はすぐに破れてしまい、長い時間のうちに黄色くなってしまいました。短時間特に長時間光にさらされた場合。

したがって、彼らは開発を始めましたさまざまな方法木材加工化学薬品、そこからさまざまな不純物を除去して精製されたセルロースを分離することができます。

セルロースを得るには、木材チップを試薬（酸またはアルカリ）の溶液中で長時間煮沸し、その後得られた液体を精製します。このようにして純粋なセルロースが製造されます。

酸性試薬には亜硫酸が含まれ、少量の樹脂を使用して木材からセルロースを製造するために使用されます。

アルカリ性試薬には次のものがあります。

ソーダ試薬は広葉樹や一年生植物からセルロースを確実に生産します (このようなセルロースは非常に高価です)。
最も一般的なのは硫酸ナトリウムです（白液製造の基礎であり、あらゆる植物からセルロースを製造するための試薬としてすでに使用されています）。

すべての製造段階を経た後、紙は包装、書籍、文具製品の製造に使用されます。

上記のすべてから、セルロース (繊維) には人間の腸にとって重要な洗浄と治癒の価値があり、多くの産業分野でも使用されていると結論付けることができます。