Натуральная цэлюлоза - складаны палімер, які з'яўляецца асноўным структурным кампанентам клеткавых сценак раслін.Гэты поліцукрыд гуляе жыццёва важную ролю ў забеспячэнні трываласці, цвёрдасці і падтрымкі раслінных клетак, уносячы ўклад у агульную структуру расліннай тканіны.
Натуральная цэлюлоза - гэта поліцукрыд, вуглявод, які складаецца з доўгіх ланцужкоў адзінак глюкозы, злучаных паміж сабой β-1,4-гліказіднымі сувязямі.Гэта адно з самых распаўсюджаных арганічных злучэнняў на Зямлі і змяшчаецца ў асноўным у клеткавых сценках раслін.Унікальнае размяшчэнне малекул цэлюлозы надае тканінам раслін незвычайную трываласць і даўгавечнасць, што робіць іх важным кампанентам структуры і функцый раслін.
Будова натуральнай цэлюлозы
Асноўнай структурнай адзінкай цэлюлозы з'яўляецца лінейны ланцужок малекул β-D-глюкозы, у якой кожная адзінка глюкозы злучана з наступнай адзінкай глюкозы β-1,4-гліказіднай сувяззю.β-сувязі надаюць цэлюлозе яе унікальную лінейную і неразгалінаваную структуру.У адрозненне ад крухмалу (іншага поліцукрыду, які складаецца з глюкозы), цэлюлоза не можа засвойвацца большасцю арганізмаў з-за наяўнасці бэта-сувязяў, якія ферменты, такія як амілаза, не могуць разбурыць.
Паўтаральныя адзінкі глюкозы ў ланцугах цэлюлозы ўтвараюць доўгія прамыя ланцугі, якія ўтрымліваюцца разам міжмалекулярнымі вадароднымі сувязямі.Гэтыя сувязі спрыяюць адукацыі мікрафібрыл, якія ў далейшым аб'ядноўваюцца, утвараючы больш буйныя структуры, званыя цэлюлознымі валокнамі.Размяшчэнне гэтых валокнаў забяспечвае трываласць і цвёрдасць клеткавых сценак раслін.
Крыніца натуральных валокнаў
завод:
Драўніна: драўніна багатая цэлюлозай і з'яўляецца асноўнай крыніцай для прамысловага прымянення.
Бавоўна: Баваўнянае валакно - гэта амаль чыстая цэлюлоза, што робіць бавоўна адным з самых каштоўных прыродных крыніц гэтага палімера.
Каноплі: Як і бавоўна, валакно канопляў у асноўным складаецца з цэлюлозы.
Багавінне:
Некаторыя тыпы багавіння ўтрымліваюць цэлюлозу ў клеткавых сценках, што спрыяе структурнай цэласнасці гэтых фотасінтэзуючых арганізмаў.
бактэрыі:
Некаторыя бактэрыі вырабляюць цэлюлозу, утвараючы ахоўны пласт, званы біяплёнкай.Гэтая бактэрыяльная цэлюлоза валодае унікальнымі ўласцівасцямі, якія робяць яе каштоўнай у розных сферах прымянення.
Біясінтэз цэлюлозы
Біясінтэз цэлюлозы адбываецца галоўным чынам у плазматычнай мембране раслінных клетак.У працэсе ўдзельнічае ферментны комплекс цэлюлозасінтаза, які каталізуе полімерызацыю звёнаў глюкозы ў цэлюлозныя ланцугі.Гэтыя ланцугі выціскаюцца з плазматычнай мембраны і ўтвараюць мікрафібрылы ў клеткавай сценцы.
Ўласцівасці натуральнай цэлюлозы
Нерастваральнасць:
З-за сваёй высокакрышталічнай структуры цэлюлоза звычайна не раствараецца ў вадзе і большасці арганічных растваральнікаў.
Гідрафільнасць:
Хоць цэлюлоза нерастваральная, яна валодае гідрафільнымі ўласцівасцямі, што дазваляе ёй паглынаць і ўтрымліваць ваду.
Біяраскладальнасць:
Цэлюлоза біяраскладальная і таму экалагічна чыстая.Такія мікраарганізмы, як бактэрыі і грыбы, валодаюць ферментамі, якія расшчапляюць цэлюлозу да больш простых злучэнняў.
Механічная трываласць:
Унікальнае размяшчэнне малекул цэлюлозы надае цэлюлозным валокнам выдатную механічную трываласць, што робіць іх прыдатнымі для розных ужыванняў.
Аплікацыі з натуральнай цэлюлозы
тэкстыль:
Бавоўна ў асноўным складаецца з цэлюлозы і з'яўляецца асноўнай сыравінай для тэкстыльнай прамысловасці.
Папера і цэлюлоза:
Драўняная маса багатая цэлюлозай і выкарыстоўваецца ў вытворчасці паперы і кардону.
Біямедыцынскія прымянення:
Бактэрыяльная цэлюлоза знаходзіць прымяненне ў перавязках ран, тканкавай інжынерыі і дастаўцы лекаў дзякуючы сваёй біясумяшчальнасці і унікальным уласцівасцям.
харчовая прамысловасць:
Вытворныя цэлюлозы, такія як карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), выкарыстоўваюцца ў харчовай прамысловасці ў якасці загушчальнікаў і стабілізатараў.
біяпаліва:
Цэлюлозная біямаса можа быць выкарыстана ў якасці сыравіны для вытворчасці біяпаліва, спрыяючы ўстойлівай энергетыцы.
Праблемы і будучыя перспектывы
Нягледзячы на ўніверсальнасць, ёсць праблемы з максімальным выкарыстаннем цэлюлозы.Эфектыўныя метады экстракцыі, палепшаная здольнасць да біяраскладання і павышэнне прадукцыйнасці матэрыялаў на аснове цэлюлозы з'яўляюцца абласцямі пастаянных даследаванняў.Акрамя таго, дасягненні ў галіне біятэхналогій могуць дазволіць праектаваць расліны з мадыфікаванай структурай цэлюлозы для канкрэтных прамысловых прымянення.
Натуральная цэлюлоза з'яўляецца палімерам, сінонімам клеткавых сценак раслін, і гуляе вырашальную ролю ў фарміраванні фізічных уласцівасцей раслін.Яго ўнікальная структура вынікае з размяшчэння адзінак глюкозы, звязаных β-1,4-гліказіднымі сувязямі, што надае раслінным тканінам значную трываласць і цвёрдасць.Цэлюлоза паступае з розных крыніц - ад драўніны да бавоўны і бактэрыяльнай цэлюлозы, што дае ёй універсальнае прымяненне ў розных галінах прамысловасці.
Па меры развіцця тэхналогій і біятэхналогій пашыраецца вывучэнне патэнцыялу цэлюлозы.Натуральная цэлюлоза застаецца надзвычай важным матэрыялам, пачынаючы ад традыцыйнага выкарыстання ў тэкстыльнай і папяровай вытворчасці і заканчваючы інавацыйнымі прымяненнямі ў біямедыцынскай інжынерыі і ўстойлівай энергетыцы.Разуменне яго структуры, уласцівасцей і паходжання вельмі важна для раскрыцця поўнага патэнцыялу гэтага выдатнага палімера для вырашэння праблем і патрэбаў свету, які хутка развіваецца.
Час публікацыі: 26 снежня 2023 г