セルロースとは: 定義、種類、構造、特性および機能

September 27, 2023
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セルロースとは: 定義、種類、構造、特性および機能 – セルロースは繊維状の化合物で、植物の保護細胞壁に含まれています。もちろん、よりよく理解するために、以下でセルロースについてさらに詳しく説明します。見てみましょう。

セルロースとは: 定義、種類、構造、特性および機能

セルロースは植物中に多量に存在する構成物質であり、あらゆる植物の細胞壁の構造材料として使われています。セルロースは、炭素、水素、酸素の元素で構成される分子で、ほとんどすべての植物材料の細胞構造に含まれています。

セルロースは植物によって合成される主な炭水化物であり、ほぼ 60% が木材構造の成分です。セルロースは長い繊維であり、ヘミセルロース、ペクチン、タンパク質とともに組織構造を形成し、植物の細胞壁を強化します。例えば、稲わら、トウモロコシの皮、小麦、サトウキビの皮などの植物または農業残留物として。

セルロースは、1838 年に Anselme Payen という名前の人物によって初めて説明されました。セルロースは、植物組織を酸で精製した後に残る耐久性のある固体繊維であり、アンモニア。 Payen 氏は、精製された物質には炭水化物と呼ばれる均一な種類の化合物が含まれていることに気づき始めました。これはデンプンに類似したグルコース残基に基づいています (Brown and Saxena、2007)。

セルロースの種類

Nuringtyas (2010) によると、重合度および水酸化ナトリウム (NaOH) 化合物への溶解度に基づいて、セルロースには次の 3 種類があります。

セルロースα（アルファセルロース）

セルロースαの構造式

α-セルロースは長鎖セルロースの一種で、17.5%NaOH水溶液や強塩基水に不溶で、重合度は600～1500です。セルロース α は、セルロースの純度レベルを推定または決定するために使用されます。

α-セルロースは、最高品質または純粋なタイプのセルロースです。セルロースα > 92% は、推進剤または爆薬の製造における主原料として使用される場合、要件を満たします。一方、製紙産業や衣料品産業では低品質のセルロースが原料として使用されています。または布。アルファセルロースの含有量が高いほど、材料の品質は高くなります。

ß セルロース (ベータセルロース)

β-セルロースの構造式

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β-セルロースは短鎖セルロースの一種で、17.5% NaOH溶液または重合度15～90の強塩基に可溶で、中和すると沈殿することがあります。

セルロースγ（ガンマセルロース）

γ-セルロースはβ-セルロースと同じセルロースの一種ですが、重合度が15未満です。

セルロースの構造

セルロースファイバーは植物の細胞壁を形成する繊維です。セルロース繊維に含まれるセルロースには、ミクロフィブリルセルロースと他の細胞が集まって糸状になったマクロフィブリルセルロースの2種類があります。

多糖類とタンパク質は細胞壁内を循環しています。多糖類とタンパク質間のセルロースミクロフィブリルの配置により、植物の細胞壁に強い結合が生じます。この植物の細胞壁は、細胞壁の強化など、さまざまな機能を果たします。

細胞壁は植物の細胞内の部分を保護します。合成プロセスが植物細胞の内部で行われる他の細胞壁成分とは異なり、セルロースは細胞壁の表面で合成されます。
植物の原形質膜の間にはセルロース合成酵素と呼ばれる酵素が存在し、その仕事はセルロースを合成することです。セルロースが形状を変える場合、それは細胞の内面にあるセルロースミクロフィブリルです。次に、セルロースミクロフィブリルは互いに結合して、細胞の中央表面に位置するセルロースマクロフィブリルを形成します。セルロースマクロフィブリルは拡大してセルロース繊維と呼ばれる繊維を形成します。

セルロースの性質

Fengel と Wegener (1984) の意見では、セルロースの特性は物理的特性と化学的特性から構成されます。長鎖セルロースはより強力な物理的特性を持ち、熱、化学物質、生物学的影響による劣化に対してより耐性があります。

セルロースのその他の特性は次のとおりです。

加水分解、酸化、光化学、または機械的に分解され、分子量が減少します。
有機溶媒であっても水には溶けませんが、アルカリ溶液には部分的に溶けます。
乾燥すると、セルロースは吸湿性があり、硬くて脆い性質を持ちます。セルロースに十分な水分が含まれていれば柔らかくなります。つまり、ここでの水の役割は、柔らかくすることに役立つということです。
結晶中のセルロースは、非晶質のセルロースに比べて強度が優れています。

一方、Harsini and Susilowati (2010) によれば、セルロース繊維の特性は次のとおりです。

高い引張強度を持っています。
ネットワークを形成できる。
水、アルカリ、有機溶剤に溶けにくい。
比較的無色。
より強力な結合力を持っています。

セルロース源

セルロースは、高層樹木から海藻、鞭毛虫、細菌などの原始的な生物に至るまで、あらゆる植物に存在します。セルロースは、ツニシンや植物セルロースと同一の被膜状のクチクラ物質など、動物界でも入手できます。

高レベルのセルロースは、種子の毛（綿、カポック）のほか、皮膚の繊維、コケ、スギナ、および少量のセルロースを含む細菌に含まれています。セルロース絶縁体は、細胞壁に含まれる化合物にも大きく影響されます。脂肪、ワックス、タンパク質、ペクチンなどの化合物は非常に簡単に除去でき、有機溶媒や希アルカリで抽出することができます。この作業は、たとえば綿や麻に対して行われます。

セルロースは、多くの技術製品 (紙、フィルム、繊維、添加剤など) の基本成分です。さらに多く）、したがって大規模なパルプ化プロセスによって主に木材から分離されます大きい。

セルロースは果物や野菜の細胞壁に含まれており、人間が消化することはできません。食物の消化器官を通過したセルロースは変化することなく、人間の食物の消化器官に正しく受け入れられる食物繊維として有用です。セルロース分子の長さは、供給源によって異なりますが、およそ数百から数千のグルコース単位です。

セルロースは、木材、枝、葉などの植物の細胞壁に含まれるポリマーです。これにより、木や枝、葉の構造が強くなります。結合してポリマーを形成するモノマー単位があります。グルコースはセルロースに含まれるモノマーの名前です。

セルロースの別の供給源は、細菌、藻類、菌類などの微生物によるセルロース生合成の結果です。藻類や菌類は、酵素による in vitro 合成を通じてセルロースを生産できます。フッ化セロビオシル、ならびにベンジル誘導体の開環重合におけるグルコースからの化学合成ピバロイル。

3 つの微生物のうち、セルロースを大量に生産できるのは Acetobacter xylinum 種だけです。セルロースのもう 1 つの供給源は動物に由来しており、ツニカタ綱の特定の海洋生物から得られるため、ツニシンまたは動物セルロースと呼ばれます (Gea、2010)。

セルロースの利点と機能

セルロースの役割と利点は次のとおりです。

植物細胞壁の構築者

セルロースは、植物の細胞壁や藻類などの他のいくつかの生物の主成分です。植物において、セルロースは自然界での生存に非常に重要な役割を果たしています。セルロースの強くて硬い特性により、植物は地表で直立して成長することができます。

動物の消化を促進します

セルロースは繊維として知られる化合物で、動物が消化できないにもかかわらず、この化合物は動物の体にとって非常に重要な役割を果たしています。食物繊維は未消化の食べ物の残りカス（食べ物のかす）を押しのけることができ、排便プロセスがスムーズに行われます。食物繊維が不足すると、水分を過剰に吸収して排便しにくくなる便秘の原因となります。しかし、セルロースとも呼ばれる繊維があれば、便の処理が簡単になります。

建築資材と不動産

セルロースは丈夫で水に溶けにくい性質を持っているため、多くのメリットがあります。利点としては、セルロースが布地やカーペットなどを製造する際の追加材料として使用されることが挙げられます。セルロースは水に不溶であるため、他の化合物や液体から非常に簡単に分離できます。

それだけでなく、植物の細胞壁を構成するセルロースの存在のおかげで、セルロースの1つは紙、ボール紙、またはティッシュの製造に使用できます。セルロースには繊維も含まれており、手工芸品や非常に強力なロープの製造によく使用されます。

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