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纖維素

 

纖維素(cellulose)是由組成的大分子。不溶于水及一般有機溶劑。是植物的主要成分。纖維素是世界上最豐富的,占植物界碳含量的50%以上。的纖維素含量接近100%,為天然的最純纖維素來源。一般木材中,纖維素占40~50%,還有10~30%的和20~30%的。此外,麻、麥稈、稻草、甘蔗渣等,都是纖維素的豐富來源。纖維素是重要的原料。此外,以纖維素為原料的產品也廣泛用于塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。食物中的纖維素(即)對人體的健康也有著重要的作用。

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纖維素的性質

  纖維素是D-葡萄糖以β-1,4糖苷鍵組成的大分子多糖,分子量約50000~2500000,相當于300~15000個葡萄糖基。分子式可寫作(C6H10O5)n。是、地衣植物以及一部分藻類細胞壁的主要成分。醋酸菌(Acetobaeter)的,以及尾索類動物的被囊中也發現有纖維素的存在,棉的種子毛是高純度(98%的纖維素。所謂α-纖維素(α-cellulose)這一名稱系指從原來細胞壁的完全纖維素標準樣品用17.5%NaOH不能提取的部分。β-纖維素(β-cellulose)、γ-纖維素(γ-cellulose)是相應于半纖維素的纖維素。雖然,α-纖維素通常大部分是結晶性纖維素,β-纖維素,γ-纖維素在化學上除含有纖維素以外,還含有各種多糖類。細胞壁的纖維素形成微纖維。寬度為10—30毫微米,長度有的達數微米。應用X線衍射和負染色法(negative染色法),根據電子顯微鏡觀察,鏈狀分子平行排列的結晶性部分組成寬為3—4毫微米的基本微纖維。推測這些基本微纖維集合起來就構成了微纖維。纖維素能溶于Schwitzer試劑或濃硫酸。雖然不易用酸水解,但是稀酸或纖維素酶可使纖維素生成D-葡萄糖、纖維二糖和寡糖。在醋酸菌中有從UDP葡萄糖引子(primer)轉移糖苷合成纖維素的酶(cellulose synthase(UDPformingEC2.4.1.12)。在高等植物中已得到具有同樣活性的顆粒性酶的標準樣品。此酶通常是利用GDP葡萄糖(cellulose synthase(GDP forming) EC2.4.1.29),在由UDP葡萄糖轉移的情況下,發生β-1,3鍵的混合。微纖維的形成場所和控制纖維素排列的機制還不太明瞭。另一方面就纖維素的分解而言,估計在初生細胞壁伸展生長時,微纖維的一部分由于纖維素酶的作用而被分解,成為可溶性。
  纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機溶劑,能溶于銅氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和銅乙二胺 [NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纖維素發生有限溶脹,某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結晶區,產生無限溶脹,使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時不發生顯著變化 ,超過這溫度會由于脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無機酸起作用生成葡萄糖等,與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素,與強氧化劑作用生成氧化纖維素。
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