سلولز با فرمول شیمیایی C6H10O5n ترکیبی است ارگانیک که فراوان ترین بیوپلیمر بر روی زمین شناخته می شود. این ماده کربوهیدرات یا پلی ساکارید پیچیده ای مشتمل بر صدها الی هزاران مولکول گلوکز است که با هم پیوند خورده و تشکیل زنجیره داده اند. گیاهان، جلبک ها و برخی باکتری و دیگر ارگانیسم ها بر خلاف حیوانات توانایی تولید این ماده را دارند. سلولز مولکول ساختاری اصلی در دیواره های سلولی گیاهان و جلبک هاست.
تاریخچه
آنسلم پین، شیمی دان فرانسوی، در سال 1838 موفق به کشف و جداسازی سلولز شد. وی همچنین فرمول شیمیایی آن را نیز به دست آورد. در 1870، سلولوئید، اولین پلیمر ترموپلاستیک با استفاده از سلولز ساخته شد. پس از آن بود که در سال های 1890 از سلولز در تولید ریون و سلوفان در 1912 استفاده شد. هرمان استاودینگر موفق شد در 1920 ساختار شیمیایی این ماده را کشف کند. در 1992، کوبایاشی و شودا با هم توانستند بدون استفاده از هر گونه آنزیم بیولوژیکی، سلولز تولید کنند.
ساختار و خواص شیمیایی
سلولز از پیوندهای گلیکوزیدی-(β(1→4 میان D-گلوکزها ساخته می شود. در مقابل، تشکیل گلیکوژن و نشاسته از طریق پیوندهای گلیکوزیدی-(α(1→4 بین مولکول های گلوکز امکان پذیر می شود. پیوندهای موجود در سلولز آن را به شکل پلیمر زنجیری خطی در می آورد.
گروه های هیدروکسیلی بر روی مولکول های گلوکز پیوندهای هیدوژنی با اتم های اکسیژن ایجاد می کنند و زنجیره ها را در جای خود محکم نگه داشته و استحکام کششی بالایی به فیبرها می بخشد. در جداره های سلولی گیاهی، زنجیره های مختلف به هم می پیوندند و میکرو فیبریل ها را می سازند.
سلولز خالص بی بو، بی طعم و آب دوست، نامحلول و زیست تخریب پذیر است. نقطه ی ذوب آن 467 درجه سانتی گراد است و در اسید با دمای بالا به گلوکز تجزیه می شود.
کاربردهای سلولز
سلولز پروتئین ساختاری در گیاهان و جلبک ها محسوب می شود. فیبرهای گلوکز در ماتریکس پلی ساکاریدی به هم متصل شده اند تا از جداره ی سلول گیاه حمایت کنند. ساقه ها و چوب گیاه به وسیله ی فیبرهای سلولزی حمایت می شود که به شکل ماتریس لیگنین توزیع شده اند.
در این ماتریس، سلولز نقش میلگرد و لیگنین نقش سیمان را دارد. پنبه خالص ترین شکل طبیعی سلولز 90٪ سلولز دارد. از طرفی، چوب حاوی 40-50٪ سلولز است.بعضی انواع باکتری ها برای تولید بیو فیلم از خود سلولز ترشح می کنند. بیو فیلم ها برای اینکه میکرو ارگانیسم ها بتوانند کلونی تشکیل دهند سطحی چسبنده برایشان فراهم می سازند.
با اینکه حیوانات توانایی تولید سلولز ندارند، اما ماده ای مهم برای بقای شان محسوب می شود. بعضی حشرات از سلولز در قالب مواد ساختمانی و غذا استفاده می کنند. حیوانات نشخوارکننده برای هضم سلولز از میکرو ارگانیسم های هم زیست در دستگاه گوارش خود کمک می گیرند. ما انسان ها قادر به هضم سلولز نیستیم. با این حال این ماده منبع اصلی فیبرهای رژیمی نامحلولی است که در جذب مواد غذایی و عمل دفع به ما کمک می کند.
مشتقات مهم سلولز
سلولز مشتقات مهم بسیاری دارد. غالب آنها زیست تخریب پذیر و جزو منابع تجدیدپذیر هستند. ترکیب های مشتق شده از سلولز معمولاً غیرسمی و غیرآلرژیک محسوب می شوند. مشتقات سلولز به شرح زیر است:
کاربردهای تجاری
استفاده ی اصلی سلولز در صنعت به تولید کاغذ بر می گردد و سلولز را با فرآیند کرافت از لیگنین جدا می سازند. از فیبرهای سلولزی در صنعت پارچه بافی نیز استفاده می شود. پنبه، کتان و سایر فیبرهای طبیعی را می توان به شکل مستقیم یا با پردازش به ریون تبدیل کرد. سلولز ریز بلورین و پودری به عنوان پرکننده دارو و افزاینده ی غذایی، امولسیفایر و تثبیت کننده به کار می برند.
دانشمندان از سلولز در فرآیند صافش مایع و کروماتوگرافی لایه نازک استفاده می کنند. سلولز در مصالح ساختمانی و عایق الکترونیکی نیز کاربرد دارد. در مواد متداولی که در خانه ها استفاده می کنیم، نظیر فیلتر قهوه، اسکاج، چسب، قطره ی چشم، داروی ملین و پلاستیک نازک، نیز سلولز به کار رفته است. در حالی که سلولز گیاهان همواره سوختی مهم تلقی می شود، سلولز موجود در فضولات حیوانی را نیز می توان با پردازش به سوخت زیستی بوتانول تبدیل کرد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
