Celulosa [(C6H10O5)norte] es un compuesto orgánico y el más abundante biopolímero en la tierra. Es un carbohidrato complejo o polisacárido que consta de cientos a miles de glucosa moléculas, unidas para formar una cadena. Si bien los animales no producen celulosa, está hecha de plantas, algas y algunas bacterias y otros microorganismos. La celulosa es la principal molécula estructural en el paredes celulares de plantas y algas.
Historia
El químico francés Anselme Payen descubrió y aisló la celulosa en 1838. Payen también determinó la fórmula química. En 1870, el primer polímero termoplástico, el celuloide, fue producido por Hyatt Manufacturing Company utilizando celulosa. A partir de ahí, la celulosa se utilizó para producir rayón en la década de 1890 y celofán en 1912 Hermann Staudinger determinó la estructura química de la celulosa en 1920. En 1992, Kobayashi y Shoda sintetizaron celulosa sin usar enzimas biológicas.
Estructura química y propiedades
La celulosa se forma a través de enlaces glucosídicos β (1 → 4) entre las unidades de D-glucosa. En contraste, el almidón y el glucógeno se forman mediante enlaces glucosídicos α (1 → 4) entre las moléculas de glucosa. Los enlaces en la celulosa lo convierten en un polímero de cadena lineal. Los grupos hidroxilo en las moléculas de glucosa forman enlaces de hidrógeno con átomos de oxígeno, mantienen las cadenas en su lugar y confieren una alta resistencia a la tracción a las fibras. En las paredes celulares de las plantas, múltiples cadenas se unen para formar microfibrillas.
La celulosa pura es inodoro, sin sabor, hidrofílica, insoluble en agua y biodegradable. Tiene un punto de fusión de 467 grados centígrados y puede degradarse en glucosa por tratamiento con ácido a alta temperatura.
Funciones de celulosa
La celulosa es una proteína estructural en plantas y algas. Las fibras de celulosa están enredadas en una matriz de polisacárido para soportar las paredes celulares de las plantas. Los tallos de las plantas y la madera están soportados por fibras de celulosa distribuidas en una matriz de lignina, donde la celulosa actúa como barras de refuerzo y la lignina actúa como hormigón. La forma natural más pura de celulosa es el algodón, que consiste en más del 90% de celulosa. En contraste, la madera consiste en 40-50% de celulosa.
Algunos tipos de bacterias secretan celulosa para producir biopelículas. Las biopelículas proporcionan una superficie de unión para los microorganismos y les permiten organizarse en colonias.
Si bien los animales no pueden producir celulosa, es importante para su supervivencia. Algunos insectos usan celulosa como material de construcción y alimento. Los rumiantes usan microorganismos simbióticos para digerir la celulosa. Los humanos no pueden digerir la celulosa, pero es la principal fuente de fibra dietética insoluble, que afecta la absorción de nutrientes y ayuda a la defecación.
Derivados importantes
Existen muchos derivados de celulosa importantes. Muchos de estos polímeros son biodegradables y son recursos renovables. Los compuestos derivados de la celulosa tienden a ser no tóxicos y no alergénicos. Los derivados de celulosa incluyen:
- Celuloide
- Celofán
- Seda artificial
- Acetato de celulosa
- Triacetato de celulosa
- Nitrocelulosa
- Metilcelulosa
- Sulfato de celulosa
- Etulosa
- Etil hidroxietil celulosa
- Hidroxipropil metil celulosa
- Carboximetilcelulosa (goma de celulosa)
Usos comerciales
El principal uso comercial de la celulosa es la fabricación de papel, donde el proceso kraft se utiliza para separar la celulosa de la lignina. Fibras de celulosa Se utilizan en la industria textil. El algodón, el lino y otras fibras naturales pueden usarse directamente o procesarse para hacer rayón. La celulosa microcristalina y la celulosa en polvo se usan como rellenos de fármacos y como espesantes, emulsionantes y estabilizadores de alimentos. Los científicos usan celulosa en filtración líquida y cromatografía en capa fina. La celulosa se usa como material de construcción y aislante eléctrico. Se utiliza en materiales domésticos de uso cotidiano, como filtros de café, esponjas, pegamentos, colirios, laxantes y películas. Si bien la celulosa de las plantas siempre ha sido un combustible importante, la celulosa de los desechos animales también puede procesarse para producir butanol biocombustible.
Fuentes
- Dhingra, D; Michael, M; Rajput, H; Patil, R. T. (2011). "Fibra dietética en los alimentos: una revisión". Revista de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 49 (3): 255–266. doi:10.1007 / s13197-011-0365-5
- Klemm, Dieter; Heublein, Brigitte; Fink, Hans-Peter; Bohn, Andreas (2005). "Celulosa: fascinante biopolímero y materia prima sostenible". Angew Chem En t. Ed. 44 (22): 3358–93. doi:10.1002 / anie.200460587
- Mettler, Matthew S.; Mushrif, Samir H .; Paulsen, Alex D.; Javadekar, Ashay D.; Vlachos, Dionisios G.; Dauenhauer, Paul J. (2012). "Química reveladora de la pirólisis para la producción de biocombustibles: conversión de celulosa en furanos y pequeños oxigenados". Entorno energético. Sci. 5: 5414–5424. doi:10.1039 / C1EE02743C
- Nishiyama, Yoshiharu; Langan, Paul; Chanzy, Henri (2002). "Estructura cristalina y sistema de enlace de hidrógeno en celulosa Iβ de rayos X sincrotrón y difracción de fibra de neutrones". J. A.m. Chem Soc. 124 (31): 9074–82. doi:10.1021 / ja0257319
- Stenius, Per (2000). Química de productos forestales. Fabricación de papel Ciencia y tecnología. Vol. 3. Finlandia: Fapet OY. ISBN 978-952-5216-03-5.