纤维素由什么构成
纤维素是一种多糖分子,由多个葡萄糖单元组成,是植物细胞壁的主要成分之一。纤维素大量的存在于绿色植物和海洋生物中,是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子材料,具有生物相容性好、可再生和可生物降解等优势。
纤维素由什么构成
纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,不溶于水机及一般有机溶剂,是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广,含量最多的一种多糖,占植物界碳含量的百分之五十以上,棉花的纤维素含量接近百分之百为天然的最纯的纤维素来源。
纤维素的相关历史
法国化学家A.帕扬(A.Payen)是最早研究纤维素的科学家之一。他在1837~1842年研究植物细胞壁成分时发现,纤维素是一种由葡萄糖组成的物质。1838年,帕扬将它命名为cellulose,由法语cellule(来源于拉丁文cellula)变化而成。这一名词为使用拉丁字母文字的国家所沿用,中文名为纤维素。
H.施陶丁格(Hermann Staudinger)在1920年确定了纤维素的聚合物结构。1991年,纤维素被列为第七大营养素,与蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质和水并列。该化合物于1992年由小林敦(Atsushi Kobayashi)和正田信一郎(Shin-ichiro Shoda)首次化学合成(不使用任何生物衍生酶)。
纤维素的作用
1.促进肠道蠕动:纤维素可以刺激肠道蠕动,促进食物的消化和排泄。
2.增加饱腹感:纤维素可以吸收水分,增加粪便体积从而增加饱腹感,减少食欲。
3.降低血糖:纤维素可以减缓食物的消化和吸收速度,使血糖缓慢升高有助于控制血糖水平。
4.降低血脂:纤维素可以结合胆固醇和甘油三酯,减少它们的吸收和转运从而降低血脂水平。
5.预防便秘:纤维素可以增加粪便体积,促进肠道蠕动预防便秘。
纤维素的性质
1.溶解性
常温下,纤维素既不溶于水,又不溶于一般的有机溶剂,如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀碱溶液中。因此,在常温下,它是比较稳定的,这是因为纤维素分子之间存在氢键。
纤维素能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和铜乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀,某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区,产生无限溶胀,使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显着变化,超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。
2.纤维素的水解
在一定条件下,纤维素与水发生反应。反应时氧桥断裂,同时水分子加入,纤维素由长链分子变成短链分子,直至氧桥全部断裂,变成葡萄糖。
纤维素能溶于Schwitzer试剂或浓硫酸。虽然不易用酸水解,但是稀酸或纤维素酶可使纤维素生成D-葡萄糖、纤维二糖和寡糖。与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等,与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素。
3.纤维素的氧化
纤维素与氧化剂发生化学反应,生成一系列与原来纤维素结构不同的物质,这样的反应过程,称为纤维素的氧化。与强氧化剂作用生成氧化纤维素。
4. 柔顺性
纤维素柔顺性很差,是刚性的,因为:
(1) 纤维素分子有极性,分子链之间相互作用力很强;(2) 纤维素中的六元吡喃环结构致使内旋转困难;(3) 纤维素分子内和分子间都能形成氢键,特别是分子内氢键致使糖苷键不能旋转,从而使其刚性大大增加。
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