Celulosa
La celulosa és un biopolímer compost exclusivament de molèculas de β-glucosa[1] (des de centenars fins a varis mils d'unitats), puix és un homopolisacárido. La celulosa és la biomolécula orgànica més abundant ya que forma la major part de la biomassa terrestre.
La celulosa s'utilisa principalment per a produir cartó i paper. En cantitats menors es transforma en una àmplia varietat de productes derivats, com celofán i rayón. La conversió de la celulosa de cultius almente de polpa de fusta i cotó.[2] La celulosa també es veu molt afectada per l'interacció directa en varis líquits orgànics.[3]
Alguns animals, en particular rumiants i termitas, poden digerir celulosa en l'ajuda de microorganismes simbiòtics que viuen en els seus intestins, com els Trichonympha'. En la nutrició humana, la celulosa és un constituent no digerible de fibra dietètica insoluble, que actua com agent de càrrega hidrófilo para heces i potencialment ajuda en la defecación.
Història
[editar | editar còdic]La celulosa va ser descoberta en 1838 pel químic francés Anselme Payen, que la va aïllar a partir de matèria vegetal i va determinar la seua fòrmula química.[4][5][6] La celulosa va ser utilisada per Hyatt Manufacturing Company per a produir el primer polímero termoplàstic en èxit en 1870, el celuloide. La producció de rayón («seda artificial») a partir de la celulosa va començar en la década de 1890 i el celofán va ser inventat en 1912. Hermann Staudinger va determinar l'estructura d'polímero de la celulosa en 1920. El compost va ser sintetisat per primera volta químicament (sense l'us de cap enzima d'orige biològic) en 1992, per Kobayashi i Shoda.[7]
Estructura
[editar | editar còdic]La celulosa està present en totes les plantes. Igualment la poden produir alguns sers vius que pertanyguen al regne protista.
La celulosa es forma per l'unió de molèculas de β-D-glucosa per mig d'enllaços β-1,4-O-glucosídico. Al hidrolizarse totalment s'obté glucosa. La celulosa és una llarga cadena polimèrica de pes molecular variable, en fòrmula empírica (C6H10O5)n, en un valor mínim de n = 200.
Té una estructura llineal o fibrosa, en la que s'establixen múltiples ponts d'hidrogen entre els grups hidroxilo de distintes cadenes yuxtapostes de glucosa, fent-les impenetrables a l'aigua, lo que fa que siga insoluble en aigua, i originant fibres compactes que constituïxen la paret celular de les cèlules vegetals.
L'associació de 36 cadenes de celulosa forma una microfibrilla de celulosa.[8]
Estructura supramolecular
[editar | editar còdic]
Els polímero no ramificats formen cadenes que poden ensamblarse (de 80 a 120 en promig) per mig de ponts d'hidrogen per a formar estructures rígides i allargades, les microfibrillas (aproximadament 1500 molècules per fibra). L'orientació en disposició paralela està definida pels extrems reductors i no reductors dels polímero. La molècula s'estira, perque els enllaços són equatorials i per lo tant permeten la màxima extensió.[9]
El grau de polimerisació diferix enormement segons l'orige de la celulosa; depenent de l'espècie vegetal, el seu valor pot variar de 1000 a 30000, corresponent a una llongitut de cadena entre 0,5 i 15 μm.[10]
Funció
[editar | editar còdic]
La celulosa és un polisacàrit estructural en les plantes, ya que forma part dels teixits de sostingues.[11] La paret d'una cèlula vegetal jove conté aproximadament un 40 % de celulosa; la fusta un 50 %, mentres que l'eixemple més pur de celulosa és el cotó, en un percentage major al 90 %.[12] A pesar de que està formada per glucosa, els animals no poden utilisar la celulosa com a font d'energia,[13] ya que no conten en la celulasa, l'enzima necessària per a trencar els enllaços β-1,4-glucosídicos, i per això no poden digerir-la. Vore més avall la manera en que els remugants i alguns atres animals sí són capaços d'utilisar la celulosa com a font d'energia. De totes maneres és important incloure la fibra en la dieta humana (fibra alimentària) perque, en mesclar-se en la birla digestiva facilita el trànsit intestinal, i per tant la digestió, influïx en la microbiota intestinal i pot evitar l'estrenyiment.
En l'aparat digestiu dels rumiants (pre-estòmecs), d'uns atres herbívors i de termites, existixen microorganismes, molts metanógenos, que sí posseïxen la celulasa i conseguixen trencar l'enllaç β-1,4-glucosídico[14] i quan este polisacàrit es hidroliza queden disponibles les molècules de glucosa com a font d'energia.
Hi ha microorganismes (bactèries i foncs) que viuen lliures i també són capaços de hidrolizar la celulosa. Tenen una gran importància ecològica, puix reciclen materials celulósicos com a paper, cartó i fusta. D'entre ells, és de destacar el fonc Trichoderma reesei, capaç de produir quatre tipos de celulasas: les 1,4-β-D-glucancelobiohirolasas CBH i i CBH II i les endo-1,4-β-D-glucanasa EG I i EG II. Per mig de tècniques biotecnológicas es produïxen eixes enzimes que poden usar-se en el reciclat de paper, disminuint el cost econòmic i la contaminació.[15]
Descobriment i usos
[editar | editar còdic]La celulosa és la substància que més freqüentment es troba en la paret de les cèlules vegetals.
La celulosa constituïx la matèria primera del paper i dels teixits de fibres naturals. També s'utilisa en la fabricació d'explosius (el més conegut és la nitrocelulosa o «pólvora per a armes»), celuloide, seda artificial, barnices i s'utilisa com a aïllament tèrmic i acústic, com a producte derivat del paper reciclat triturado. A través de la celulosa vegetal es podrien dissenyar i implementar sistemes de tractament d'aigües, degut a que este polisacàrit té la capacitat de adsorber metals pesats[16][17]
En alimentació
[editar | editar còdic]La celulosa i els seus derivats s'utilisen en l'indústria alimentària. Com aditius alimentaris duen els còdics E460 a E466:
- E460(i), celulosa microcristalina;
- E460(ii), pols de celulosa (forma descoberta accidentalment en 1955 per Orlando A. Battista i Patricia Smith en un laboratori a on buscaven produir un fil de viscosa molt resistent per a reforçar neumàtics d'automòvils23);
- E461, metil celulosa;
- E462, etilcelulosa;
- E463, hidroxipropilcelulosa;
- E464, hidroxipropilmetilcelulosa;
- E465, etilmetilcelulosa;
- E466, carboximetilcelulosa.
Biocombustibles - Sector de l'etanol celulósico
[editar | editar còdic]La transformació de la lignina i la celulosa (de fusta, palla) en biocombustibles, com l'alcohol o el gas (sector lignocelulósico-biocombustibles), és objecte d'intenses investigacions en tot lo món. Les tecnologies per a transformar la celulosa (la macromolécula més comuna en la Terra) són complexes i van des de la degradació enzimàtica fins a la gasificació. Empreses canadenques (com Iogen) i nortamericanes (Broin Co.) i dos universitats sueques (planta pilot de Örnsköldsvik) estan passant actualment a la fase de producció industrial d'etanol celulósico.
Segons el director del Programa de les Nacions Unides per al Mig ambient, les termites posseïxen bactèries capaces de transformar de manera eficient i econòmica els rebujos de fusta en sucres per a la producció d'etanol. Les enzimes que es troben en el tracto digestiu de les termites i que produïxen estes bactèries simbiòtiques són capaces de convertir la fusta en sucre en 24 hores. El potencial del sector celulósico és enorme i les tecnologies estan evolucionant ràpidament.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Martínez, José María Racó; Lora, {{{nom2}}} (26 de març de 2015). Bioenergia: Fonts, conversió i sustentabilidad, José María Racó Martínez, Electe Eduardo Silva Lora. ISBN 9789585888005.
- ↑ Klemm, Dieter. “Cellulose: Fascinating Biopolymer and Sustainable Raw Material”. Angew. Chem. Int. Ed. 44 (22): 3358–3393. doi:. PMID 15861454.
- ↑ Mantanis, G. I.. “Inflamació de rets de fibres de celulosa comprimides en líquits orgànics”. Cellulose 2 (1): 1-22. doi:. ISSN 0969-0239.
- ↑ Erro en la cita: L'element
<ref>no és vàlit; puix no n'hi ha una referència en text nomenadaCrawford - ↑ Payen, A. (1838) "Mémoire sur la composition du tissu propre dones plantes et du ligneux" (Memoir on the composition of the tissue of plants and of woody [material]), Comptes rendus, vol. 7, pp. 1052-1056. Payen added appendices to this paper on December 24, 1838 (see: Comptes rendus, vol. 8, p. 169 (1839)) and on February 4, 1839 (see: Comptes rendus, vol. 9, p. 149 (1839)). «A committee of the French Academy of Sciences reviewed Payen's findings.» En : Jean-Baptiste Dumas (1839) Rapport sur un mémoire de M. Payen, relatif à la composition de la matière ligneuse (Report on a memoir of Mr. Payen, regarding the composition of woody matter), Comptes rendus, vol. 8, pp. 51-53. In this report, the word "cellulose" is coined and author points out the similarity between the empirical formula of cellulose and that of "dextrine" (starch). The above articles llaure reprinted in: Brongniart and Guillemin, eds., Annales dones sciences naturelles ..., 2nd séries, vol. 11 (Paris, France: Crochard et Cie., 1839), pp. 21-31.
- ↑ Erro en la cita: L'element
<ref>no és vàlit; puix no n'hi ha una referència en text nomenadaYoung - ↑ (1992).Makromolekulare Chemie. Macromolecular Symposia.54-55(1)
- 509-518.doi:10.1002/masy.19920540138.
- ↑ Brazilian Journal of Plant Physiology.19
- 1–13.ISSN 1677-9452.doi:10.1590/S1677-04202007000100001.Consultat el 2024-03-10..
- ↑ Norbert Latruffe (2017). Biochimie (en francés), Dunod, pp. 87.
- ↑ BioResources.3(4)
- 1403–1418.doi:10.15376/biores.3.4.Ioelovich.Consultat el 2024-03-10.
- ↑ Geissman, T. A. (1 de giner de 1973). Principis de química orgànica, Reverte. ISBN 9788429171808.
- ↑ Giannini, Cristina; Roani, {{{nom2}}} (15 de març de 2008). Diccionari de restauració i diagnòstic, Editorial NEREA. ISBN 9788496431010.
- ↑ (1 de giner de 2005) Bacteriologia general: Principis i pràctiques de laboratori, Editorial Universitat de Costa Rica. ISBN 9789977679808.
- ↑ Dickerson, Richard E. (1 de giner de 1993). Principis de química, Reverte. ISBN 9788429171754.
- ↑ «Comissió Europea: CORDIS: Notícies i Events: El genoma d'un fonc obri nous camins per a la següent generació de biocombustibles». cordis.europa.eu. Consultat el 3 de febrer de 2017.
- ↑ Scientific Reports.11(1)
- 9326.ISSN 2045-2322.doi:10.1038/s41598-021-88261-0.Consultat el 2021-09-21.
- ↑ Consultat el 2021-09-21.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Celulosa» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.