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纤维素
纤维素

纤维素的(C6H10O5)n,由以β-1,4糖苷键组成的大分子多糖,50000~2500000,相当于300~15000个葡萄糖基。不溶于水及一般。是植物细胞壁的主要成分。全世界用于纺织造纸的纤维素,每年达800万吨。此外,用分离纯化的纤维素做原料,可以制造人造丝,赛璐玢以及硝酸酯、等酯类和甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠等醚类衍生物,用于石油钻井、食品、陶瓷釉料、日化、合成洗涤、制品、铅笔制造、电池、涂料、建筑建材、装饰、蚊香、烟草、造纸、橡胶、农业、、塑料、炸药、电工及科研器材等方面。人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中,虽然不能被消化吸收,但有促进肠道蠕动,利于粪便排出等功能。草食则依赖其消化道中的共生微生物将纤维素,从而得以吸收利用。

性质

1.溶解性

  常温下,纤维素既不溶于水,又不溶于一般的有机溶剂,如、、、苯等。它也不溶于稀碱溶液中。因此,在常温下,它是比较稳定的,这是因为纤维素分子之间存在。

  2.纤维素

  在一定条件下,纤维素与水发生反应。反应时氧桥断裂,同时水分子加入,纤维素由长链分子变成短链分子,直至氧桥全部断裂,变成葡萄糖。

  3.纤维素氧化

  纤维素与发生,生成一系列与原来纤维素结构不同的物质,这样的反应过程,成为纤维素氧化。(引自郭莉珠档案保护技术)纤维素大分子的基环是D-以β-1,4糖苷键组成的大分子多糖,分子量约50000~2500000,相当于300~15000个葡萄糖基葡萄糖,其分子式为:(C6H10O5)n, 其化学组成含碳44.44%、氢6.17%、氧49.39%。由于来源的不同,纤维素分子中葡萄糖残基的数目,即聚合度(DP)在很宽的范围。分子式可写作(C6H10O5)n。是、地衣植物以及一部分藻类细胞壁的主要成分。醋酸菌(Acetobaeter)的,以及尾索类动物的被囊中也发现有纤维素的存在,棉的种子毛是高纯度(98%的纤维素。所谓α-纤维素(α-cellulose)这一名称系指从原来细胞壁的完全纤维素标准样品用17.5%NaOH不能提取的部分。β-纤维素(β-cellulose)、γ-纤维素(γ-cellulose)是相应于半纤维素的纤维素。虽然,α-纤维素通常大部分是结晶性纤维素,β-纤维素,γ-纤维素在化学上除含有纤维素以外,还含有各种多。细胞壁的纤维素形成微纤维。宽度为10—30毫微米,长度有的达数微米。应用X线衍射和负染色法(negative染色法),根据显微镜观察,链状分子平行排列的结晶性部分组成宽为3—4毫微米的基本微纤维。推测这些基本微纤维集合起来就构成了微纤维。纤维素能溶于Schwitzer试剂或。虽然不易用酸水解,但是稀酸或可使纤维素生成D-葡萄糖、和寡糖。在醋酸菌中有从UDP葡萄糖引子(primer)转移糖苷合成纤维素的酶(cellulose synthase(UDPformingEC2.4.1.12)。在高等植物中已得到具有同样活性的颗粒性酶的标准样品。此酶通常是利用GDP葡萄糖(cellulose synthase(GDP forming) EC2.4.1.29),在由UDP葡萄糖转移的情况下,发生β-1,3键的混合。微纤维的形成场所和控制纤维素排列的机制还不太明瞭。另一方面就纤维素的分解而言,估计在伸展生长时,微纤维的一部分由于纤维素酶的作用而被分解,成为可溶性。

  纤维素不溶于水和、乙醚等有机溶剂,能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和铜[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀,某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区,产生无限溶胀,使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化 ,超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。纤维素与较浓的无机酸起作用生成葡萄糖等,与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素,与强氧化剂作用生成氧维素。

  4.柔顺性

  纤维素柔顺性很差,是刚性的,因为(1)它分子有极性,分子链之间相互作用力很强;(2)纤维素中的六元吡喃环结构致使内旋转困难;(3)其分子内和分子间都能形成氢键特别是分子内氢键致使糖苷键不能旋转从而使其刚性大大增加。

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