Байгалийн целлюлоз нь ургамлын эсийн хананы үндсэн бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох цогц полимер юм. Энэхүү полисахарид нь ургамлын эд эсийн ерөнхий бүтцэд хувь нэмэр оруулж, ургамлын эсийг бат бөх, хөшүүн чанар, дэмжлэг үзүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Байгалийн целлюлоз нь полисахарид бөгөөд β-1,4-гликозидын холбоогоор холбогдсон глюкозын нэгжүүдийн урт гинжээс бүрддэг нүүрс ус юм. Энэ нь дэлхий дээрх хамгийн элбэг органик нэгдлүүдийн нэг бөгөөд голчлон ургамлын эсийн хананд байдаг. Целлюлозын молекулуудын өвөрмөц зохион байгуулалт нь ургамлын эдэд ер бусын хүч чадал, бат бөх чанарыг өгдөг бөгөөд үүнийг ургамлын бүтэц, үйл ажиллагааны чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болгодог.
Байгалийн целлюлозын бүтэц
Целлюлозын үндсэн бүтцийн нэгж нь β-D-глюкозын молекулуудын шугаман гинж бөгөөд глюкозын нэгж бүр нь дараагийн глюкозын нэгжтэй β-1,4-гликозидын холбоогоор холбогддог. β-бонд нь целлюлозыг өвөрмөц шугаман, салаалаагүй бүтцийг өгдөг. Цардуул (глюкозоор хийсэн өөр полисахарид) -аас ялгаатай нь амилаза зэрэг ферментүүд задарч чаддаггүй бета холбоосууд байдаг тул целлюлозыг ихэнх организмууд шингээж чаддаггүй.
Целлюлозын гинжин хэлхээнд давтагдах глюкозын нэгжүүд нь молекул хоорондын устөрөгчийн бондоор бэхлэгдсэн урт шулуун гинжийг үүсгэдэг. Эдгээр холбоо нь микрофибрил үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд тэдгээр нь цааш нэгтгэж, целлюлозын утас гэж нэрлэгддэг том бүтцийг үүсгэдэг. Эдгээр утаснуудын зохион байгуулалт нь ургамлын эсийн хананд бат бөх, хатуу байдлыг өгдөг.
Байгалийн эслэгийн эх үүсвэр
ургамал:
Мод: Мод нь целлюлозоор баялаг бөгөөд үйлдвэрлэлийн хэрэглээний гол эх үүсвэр болдог.
Хөвөн: Хөвөн эслэг нь бараг цэвэр целлюлоз бөгөөд хөвөнг энэхүү полимерийн байгалийн хамгийн үнэ цэнэтэй эх үүсвэрийн нэг болгодог.
Маалинган: Хөвөнтэй адил олсны эслэг нь үндсэндээ целлюлозоос бүрддэг.
Замаг:
Зарим төрлийн замаг нь эсийн хананд целлюлоз агуулдаг бөгөөд энэ нь эдгээр фотосинтезийн организмын бүтцийн нэгдмэл байдалд хувь нэмэр оруулдаг.
бактери:
Зарим бактери нь целлюлоз үүсгэдэг бөгөөд био хальс гэж нэрлэгддэг хамгаалалтын давхарга үүсгэдэг. Энэхүү бактерийн целлюлоз нь өвөрмөц шинж чанартай тул олон төрлийн хэрэглээнд үнэ цэнэтэй болгодог.
Целлюлозын биосинтез
Целлюлозын биосинтез нь үндсэндээ ургамлын эсийн плазмын мембранд явагддаг. Уг процесс нь глюкозын нэгжийн полимержилтийг целлюлозын гинж болгон хувиргах ферментийн цогцолбор целлюлозын синтазыг хамардаг. Эдгээр гинж нь плазмын мембранаас гадагшлуулж, эсийн хананд микрофибрил үүсгэдэг.
Байгалийн целлюлозын шинж чанар
Уусдаггүй байдал:
Целлюлоз нь өндөр талстлаг бүтэцтэй тул ус болон ихэнх органик уусгагчид уусдаггүй.
Гидрофиль чанар:
Хэдийгээр уусдаггүй ч целлюлоз нь ус шингээх, хадгалах боломжийг олгодог гидрофил шинж чанартай байдаг.
Биологийн задрал:
Целлюлоз нь био задралд ордог тул байгаль орчинд ээлтэй. Бактери, мөөгөнцөр зэрэг бичил биетүүд целлюлозыг энгийн нэгдлүүд болгон задалдаг ферменттэй байдаг.
Механик хүч чадал:
Целлюлозын молекулуудын өвөрмөц зохион байгуулалт нь целлюлозын утаснуудад маш сайн механик бат бөх чанарыг өгч, тэдгээрийг төрөл бүрийн хэрэглээнд тохиромжтой болгодог.
Байгалийн целлюлозын хэрэглээ
нэхмэл:
Хөвөн нь целлюлозоос бүрддэг бөгөөд нэхмэлийн үйлдвэрлэлийн гол түүхий эд болдог.
Цаас ба целлюлоз:
Модны целлюлоз нь целлюлозоор баялаг бөгөөд цаас, картон үйлдвэрлэлд ашиглагддаг.
Био анагаахын хэрэглээ:
Бактерийн целлюлоз нь биологийн нийцтэй байдал, өвөрмөц шинж чанараараа шархны боолт, эд эсийн инженерчлэл, эмийн хэрэглээг олдог.
хүнсний үйлдвэр:
Карбоксиметилцеллюлоз (CMC) зэрэг целлюлозын деривативуудыг хүнсний үйлдвэрлэлд өтгөрүүлэгч, тогтворжуулагч болгон ашигладаг.
Биотүлш:
Целлюлозын биомассыг био түлш үйлдвэрлэх түүхий эд болгон ашиглаж, тогтвортой эрчим хүчийг бий болгоход хувь нэмэр оруулах боломжтой.
Бэрхшээл ба ирээдүйн хэтийн төлөв
Хэдийгээр олон талт шинж чанартай ч целлюлозын ашиглалтыг нэмэгдүүлэхэд бэрхшээлтэй байдаг. Үр дүнтэй олборлох арга, сайжруулсан био задрал, целлюлоз дээр суурилсан материалын гүйцэтгэлийг сайжруулах нь байнгын судалгааны чиглэлүүд юм. Цаашилбал, биотехнологийн дэвшил нь үйлдвэрлэлийн тодорхой хэрэглээнд зориулж өөрчлөгдсөн целлюлозын бүтэцтэй ургамлыг инженерчлэх боломжийг олгодог.
Байгалийн целлюлоз нь ургамлын эсийн ханатай ижил утгатай полимер бөгөөд ургамлын физик шинж чанарыг бүрдүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Түүний өвөрмөц бүтэц нь β-1,4-гликозидын холбоогоор холбогдсон глюкозын нэгжүүдийн зохион байгуулалтаас үүдэлтэй бөгөөд ургамлын эдэд ихээхэн хүч чадал, хатуулаг өгдөг. Целлюлоз нь модноос эхлээд хөвөн, бактерийн целлюлоз хүртэл янз бүрийн эх үүсвэрээс гаралтай бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн янз бүрийн салбарт олон талын хэрэглээг өгдөг.
Технологи, биотехнологи хөгжихийн хэрээр целлюлозын нөөцийг судлах ажил улам өргөжиж байна. Нэхмэл эдлэл, цаасны уламжлалт хэрэглээнээс биоанагаах ухааны инженерчлэл, тогтвортой эрчим хүчний салбарт шинэлэг хэрэглээ хүртэл байгалийн целлюлоз нь маш чухал материал хэвээр байна. Түүний бүтэц, шинж чанар, гарал үүслийг ойлгох нь хурдацтай хөгжиж буй дэлхийн сорилт, хэрэгцээг шийдвэрлэх энэхүү гайхамшигтай полимерийн бүрэн чадавхийг нээхэд маш чухал юм.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 12-р сарын 26