Биологическая роль целлюлозы. Что такое клетчатка и чем она полезна для организма Натуральная целлюлоза

Целлюлоза — это производные двух природных веществ: дерева и хлопка. В растениях она осуществляет важную функцию, придает им гибкость и прочность.

Где встречается вещество?

Целлюлоза — это вещество натуральное. Растения способны вырабатывать её самостоятельно. В составе присутствуют: водород, кислород, углерод.

Растения вырабатывают сахар под действием солнечных лучей, он перерабатывается клетками и даёт возможность волокнам выдерживать высокие нагрузки от ветра. Целлюлоза — это вещество-участник процесса фотосинтеза. Если сахарную воду брызнуть на срез свежего дерева, то жидкость быстро впитается.

Начинается выработка целлюлозы. Этот естественный способ её получения взят за основу для производства хлопчатобумажной ткани в промышленных масштабах. Существует несколько методов, благодаря которым получают целлюлозу различного качества.

Метод изготовления №1

Получение целлюлозы происходит естественным методом — из семян хлопчатника. Волоски собираются автоматизированными механизмами, но требуется длительный период выращивания растения. Ткань, произведённая таким образом, считается наиболее чистой.

Более быстро целлюлозу можно получить из волокон дерева. Однако при этом методе качество намного хуже. Этот материал пригоден только для изготовления неволокнистого пластика, целлофана. Также из такого материала могут производить искусственные волокна.

Естественное получение

Производить целлюлозу из семян хлопка начинают с отделения длинных волокон. Этот материал идёт на изготовление хлопчатобумажной ткани. Мелкие части, менее 1,5 см, называют

Они пригодны для получения целлюлозы. Собранные части подвергают нагреву под высоким давлением. Длительность процесса может достигать 6 часов. Перед тем как начать греть материал, к нему добавляют гидроксид натрия.

Полученное вещество требуется промыть. Для этого применяется хлор, который к тому же и отбеливает. Состав целлюлозы при таком методе наиболее чистый (99%).

Метод изготовления №2 из древесины

Для получения 80-97% целлюлозы используют щепу хвойных деревьев, химические вещества. Всю массу смешивают и подвергают обработке температурой. В результате варки выделяется требуемое вещество.

Смешивается бисульфит кальция, диоксид серы и древесная масса. Целлюлозы в полученной смеси не более 50%. В результате реакции в жидкости растворяются углеводороды, лигнины. Твёрдый материал проходит стадию очистки.

Получают массу, напоминающую некачественную бумагу. Этот материал служит основой изготовления веществ:

• Эфиров.
• Целлофана.
• Вискозного волокна.

Что производят из ценного материала?

Волокнистое, что позволяет из неё изготавливать одежду. Хлопковый материл — это на 99,8% натуральный продукт, полученный естественным методом, приведенным выше. Из него же можно изготовить взрывчатку в результате химической реакции. Целлюлоза активна при нанесении на неё кислот.

Свойства целлюлозы применимы для производства тканей. Так, из неё изготавливают искусственные волокна, напоминающие внешне и на ощупь натуральные ткани:

• вискозное и ;
• искусственный мех;
• медно-аммиачный шёлк.

Преимущественно из древесной целлюлозы изготавливают:

• лаки;
• фотопленку;
• бумажные изделия;
• пластмассы;
• губки для мытья посуды;
• бездымный порох.

В результате химической реакции из целлюлозы получают:

• тринитроцеллюлозу;
• динитроклетчатку;
• глюкозу;
• жидкое топливо.

В пищу целлюлоза также может применяться. В составе некоторых растений (сельдерея, салата, отрубей) присутствуют её волокна. Также она служит материалом для производства крахмала. Уже научились делать из неё тонкие нити — искусственная паутина очень прочная и не растягивается.

Химическая формула целлюлозы — C6H10O5. Является полисахаридом. Из неё изготавливают:

• медицинскую вату;
• бинты;
• тампоны;
• картон, ДСП;
• пищевую добавку Е460.

Достоинства вещества

Целлюлоза способна выдерживать высокие температуры до 200 градусов. Молекулы не разрушаются, это позволяет изготавливать из неё пластиковую посуду многоразового использования. При этом сохраняется важное качество — эластичность.

Целлюлоза выдерживает длительное воздействие кислот. Абсолютно не растворяется в воде. Не переваривается человеческим организмом, используется в качестве сорбента.

Микрокристаллическая целлюлоза используется в нетрадиционной медицине в качестве препарата для очистки пищеварительной системы. Порошкообразное вещество выступает в роли пищевой добавки для снижения калорийности употребляемых блюд. Это способствует выводу токсинов, снижению сахара и холестерина в крови.

Метод изготовления №3 — промышленный

На производственных площадках целлюлозу готовят путём варки в различных средах. От вида реагента зависит используемый материал — тип дерева:

• Смолистые породы.
• Лиственные деревья.
• Растения.

Различают несколько видов реагентов для варки:

• Иначе метод именуется как сульфитный. В качестве раствора применяют соль сернистой кислоты либо её жидкую смесь. При этом варианте производства целлюлозу выделяют из пород хвойных. Хорошо перерабатывают пихты, ели.
• Щелочная среда или натронный метод основан на использовании гидроксида натрия. Раствор хорошо отделяет целлюлозу из волокон растений (кукурузных стеблей) и деревьев (преимущественно лиственных).
• Одновременное использование гидроксида и сульфида натрия применяется в сульфатном методе. Он широко внедрен в производства по выработке сульфида белого щелока. Технология является достаточно негативной для окружающей природы из-за образующихся сторонних химических реакций.

Последний метод наиболее распространен из-за его универсальности: практически из любого дерева можно получить целлюлозу. Однако чистота материала не совсем высокая после одной варки. От примесей избавляются дополнительными реакциями:

• гемицеллюлозы удаляют щелочными растворами;
• макромолекулы лигнина и продукты их разрушения убираются хлором с последующей обработкой щелочью.

Пищевая ценность

Крахмал и целлюлоза имеют схожую структуру. В результате экспериментов удалось получить из несъедобных волокон продукт. Он требуется человеку постоянно. Употребляемая пища состоит более чем из 20% крахмала.

Учёным удалось получить из целлюлозы вещество амилозу, положительно влияющую на состояние организма человека. Одновременно с этим в процессе реакции выделяется глюкоза. Получается безотходное производство — последнее вещество направляется для изготовления этанола. Амилоза же служит как средство профилактики ожирения.

В результате реакции целлюлоза остаётся в твердом состоянии, оседая на дно сосуда. Остальные составляющие удаляются при помощи магнитных наночастиц либо растворяются и отводятся с жидкостью.

Типы вещества в продаже

Поставщики предлагают целлюлозу разного качества по приемлемым ценам. Перечислим основные типы материала:

• Целлюлоза сульфатная белого цвета, произведенная из двух видов дерева: хвойных и лиственных пород. Имеется небеленый материал, используемый в упаковочном материале, бумаге низкого качества для изоляционных материалов и других целей.
• Имеется в продаже сульфитная также белого цвета, изготовленная из хвойных деревьев.
• Порошковый материал белого цвета подходит для производства веществ медицинского назначения.
• Целлюлоза премиум-сортов изготавливается методом отбеливания без участия хлора. В качестве сырья берутся хвойные породы. Древесная масса состоит из сочетания щепы ели и сосны в соотношении 20/80%. Чистота получаемого материала наивысшая. Он подходит для изготовления стерильных материалов, применяемых в медицине.

Для выбора подходящей целлюлозы используют стандартные критерии: чистота материала, прочность на разрыв, длина волокон, индекс сопротивления раздиранию. Также количественно указывается химическое состояние или агрессивность среды водной вытяжки и влажность. Для целлюлозы, поставляемой в виде беленой массы, применимы другие показатели: удельный объем, яркость, величина помола, прочность на растяжение, степень чистоты.

Немаловажным для массы целлюлозы является показатель — индекс сопротивления раздиранию. От него зависит назначение производимых материалов. Учитывают используемой в качестве сырья, и влажность. Также важен уровень смол и жиров. Однородность порошка важна для определенных технологических процессов. Для аналогичных целей оценивают вязкость и сопротивление продавливанию материала в виде листов.

Клетчатка или пищевые волокна, по мнению диетологов, должны ежедневно присутствовать в рационе человека. Она содержится только в растительной пище. Но человек упорно стремится заменять пищу растительную на пищу животного происхождения.

Энергетической ценности пищевые волокна не представляют, но зато содержат массу необходимых веществ, несущих огромную пользу для организма. Что такое клетчатка, её значение, польза и вред, сегодня в нашей статье.

Считается, что для обеспечения нормального и здорового существования, человеку необходимо так строить свой рацион питания, чтобы в нём присутствовало 80% пищи растительной и 20% пищи животного происхождения.

А отсутствие растительной пищи порождает в организме опасные заболевания сердца, сосудов, обмена веществ и даже онкологию.

В жизни получается у многих людей все наоборот. Ученые отмечают, что даже в наиболее развитых странах, на кого мы привыкли равняться, допустим во Франции, происходит заметное снижение в употреблении растительных волокон. Нормой потребления считается 40 г в день, а во Франции оно уже снизилось до 20 г.

И происходит это не только потому, что люди предпочитают больше есть мясо, но и потому, что рынок предлагает нам рафинированную растительную пищу, лишённую пищевых волокон.

Что такое клетчатка

С научной точки зрения, растительная клетчатка относится к полисахаридам, имеющим вид длинной цепочки моносахаридов одного вида, чаще углеводов сложных. Это ни что иное, как волокна пищевые, из которых состоят мембраны клеток растительных.

Эти макроэлементы плохо поддаются переработке в организме человека и потому выводятся из организма быстро и почти в неизменном виде. Поэтому, встречается в литературе сравнение растительных волокон со щёткой, которая продвигаясь по лабиринтам кишечника, вычищает из всех пространств между ворсинками, все давние и застарелые отложения остатков пищевых.

Которые разлагаясь, выделяют яд и токсины, а те в свою очередь попадают в кровь и разносятся ко всем органам, что не безопасно для человека.Посмотрите видео, о волшебной пользе клетчатки:

Пищевые волокна относятся к грубой пище, но именно в такой пище и нуждается желудочно-кишечный тракт человека. И пусть не дают эти макроэлементы энергию организму, как витамины и минералы, но они выполняют свою, необходимую и важную роль.

Виды клетчатки

Пищевые волокна имеют сложную квалификацию по разным признакам, я не буду полностью описывать её, а только кратко перечислю для общего представления.

Макроэлементы растительного происхождения имеют отличия друг от друга:

• В химическом строении , здесь выделяются два направления, к которым относится лигнин (это волокна неуглеводные) и полисахариды (камеди и пектины, гемицеллюлоза и целлюлоза..);
• В способах очистки (очищенные и неочищенные);
• По сырьевому происхождению . Отвечая на важный вопрос, в чем содержится клетчатка, источники подразделяются две группы. В одну входят пищевые волокна получаемые нетрадиционным путем, используя стебли травянистых растений, злаков, тростника и даже волокна деревьев лиственных и хвойных пород. А в другой группе- все овощные и злаковые культуры, относящиеся к традиционному происхождению;
• По растворимости волокон , поскольку макроэлементы бывают растворимые, такие как (слизи и камеди, дериваты и пектин). И нерастворимые, такие как (лигнин и целлюлоза);
• По степени переработки в кишечнике . Одни макроэлементы полностью подвергаются ферментации (камеди и пектин, гемицеллюлоза и слизь). Другие совершенно не по зубам микроорганизмам и их ферментам и они выходят из организма в неизменном виде (лигнин).А третьи, лишь частично перерабатываются, это: гемицеллюлоза и целлюлоза.

Основные типы пищевых волокон

Хочется отметить лишь основные типы макроэлементов пищевых волокон. К ним относятся:

Лигнины , это макроэлементы одревесневших стенок растительных клеток, которые задают структуру прочности клеточным мембранам. Лигнинов много в древесных породах, в лиственных их содержится до 24%, в хвойных — до 30%. Но это не значит, что они отсутствуют в овощах и травах.

Их содержание отмечается в злаках, редисе, редьке, свёкле, горохе и баклажанах. Причём, чем дольше лежат овощи, тем концентрация лигнинов становится в них выше. Как было отмечено выше, они совершенно не перерабатываются в кишечнике и продвигаясь захватывают с собой и другие вещества, уменьшая их всасываемость и усвояемость, за счёт быстрого прохождения по кишечнику.

Это свойство лигнинов взято на вооружении людьми, желающими быстро похудеть. Кроме этого лигнины снижают уровень холестерина и помогают очищению кишечника.

Группа полисахаридов

К этой группе относятся крахмальные (гликоген и крахмал), и структурные полисахариды или некрахмальные:

Это целлюлоза, являющаяся строительным материалом растений. Она нерастворима в воде и при гидролизе преобразуется в глюкозу. В природе представляется довольно распространённым макроэлементом. Фигурирует во всех растениях, больше всего ее в оболочках зёрен, кожуре плодов и овощей, кожице ягод и фруктов.

Переваривание целлюлозы происходит только в пищеварительном тракте жвачных животных. благодаря содержанию особой группы микроорганизмов, способных расщеплять целлюлозу до глюкозы. Человек не может перерабатывать этот макроэлемент.

Гемицеллюлоза как и целлюлоза, вбирает в себя большое количество воды и при этом увеличивается в объёме. Они создают ощущение быстрого наполнения желудка и сытости, в толстом кишечнике своим объёмом проталкивают все содержимое «к выходу», тем самым благоприятствует быстрому освобождению кишечника.

Пектины, представляясь макроэлементом структурным, участвуют в поддержании давления растений. Их содержание отмечается во всех растениях высшего порядка и в некоторых водорослях, обитающих в море. Благодаря пектинам плоды и овощи длительное время сохраняют свою свежесть при хранении.

Пектины тоже не усваиваются организмом человека, снижают всасывание жиров и сахара, являясь отличным сорбентом они захватывают холестерин, отходы и токсины из кишечника и выводят их. Пектины очень полезны при дисбактериозе кишечника. В большом количестве содержатся в яблоках, цитрусовых плодах, свёкле, тыкве.

Описанные выше макроэлементы обеспечивают здоровье кишечнику, его нормальную работу и своевременное освобождение от каловых масс.

Польза и вред клетчатки для организма человека

Исследования показывают, что грубая пища не только делает человека здоровым, но и увеличивает его продолжительность жизни. Макроэлементы растительной пищи оздоравливают флору кишечника, увеличивают число полезных бактерий.

В чем заключается польза клетчатки

Пищевые волокна, это компонент, который не поддается даже абсорбции из желудочно-кишечного тракта. Несмотря на это, ее значение для сохранения и восстановления здоровья, является основным.

Благодаря диете богатой макроэлементами растителными, можно облегчить, например, головные боли и снизить частоту приема противовоспалительных препаратов. Такая профилактика диетой, актуальна при камнях в почках, предотвращает или значительно снижает их перемещение во время колик в почках, успешно конкурирует с препаратами с аналогичным действием.

Изменив, свои пищевые привычки в пользу полезных продуктов, можно значительно улучшить свое здоровье.

Здоровая микрофлора кишечника

Нет секрета в том, что при неправильном питании, в первую очередь страдает микрофлора кишечника. И от этого зависит работа всех внутренних органов. Внутри кишечника живет масса разных бактерий, многие из которых составляют симбиоз с организмом.

Особая роль отводится пребиотикам. Растительная пища в толстом кишечнике избирательно стимулируют рост и активность пробиотических штаммов микроорганизмов, благоприятно влияющих на организм человека.

К наиболее часто используемым пребиотикам, относятся растворимые фракции клетчатки. Продукты с их высоким содержанием, формируют благоприятный баланс кишечной микрофлоры таким образом, что бактерии из рода Lactobacillus и Bifidobacterium, преобладают по отношению к другим.

Снижение уровня холестерина в крови

Отдельные фракции волокон, растворимые в воде, то есть пектин и вода, эффективно снижают всасывание и циркуляцию гепато-кишечных желчных кислот путем их механического соединения. А холестерин, как известно, являясь основой желчных кислот, может всасываться вместе с другими веществами и снова возвращаться в печень.

Растворимые волокна препятствуют этому процессу, связывая холестерин. Они способствуют его выведению вместе с калом, а печень вынуждена будет восстановить правильный его уровень, ликвидируя плохой холестерин. Вот такие колоссальные преимущества и большое значение одного компонента пищи, оказывает на здоровье.

Восстановление работы кишечника

Одной из наиболее распространенных проблем со здоровьем современного человека, являются запоры. Они возникают, прежде всего, в результате неправильной диеты, с ограниченным содержанием клетчатки. Большинство людей, не понимая зависимости между питанием и здоровьем, ищут решения своих проблем в аптеках, например в качестве травяных слабительных препаратов.

К сожалению, пациенты, не меняя пищевых привычек, после очередного курса очищения желудка фито чаями, в итоге, обращаются за помощью врача, который назначит при запоре диету богатую растительными волокнами.

Пищевые волокна — это важнейший элемент фруктово-овощных диет, смесь химических соединений растительного происхождения, с очень богатым химическим составом, являющимся простой моделью рационального питания здоровых людей.

Состав питательных веществ в дневном рационе, должен содержать пищевые волокна до 40-60 грамм. Это необходимо для того, чтобы волокна могли выполнять свои функции и дополнительно устранить проблему запоров, также в рационе необходимо увеличить объем жидкости до 2-2,5 л, выпивая первый стакан, лучше теплой, кипяченой воды натощак.

Польза для похудения

Поступление их в организм в естественной форме – в еде, даст эффективные результаты в снижении массы тела. Продукты требуют интенсивного жевания, длительного пребывания в желудке, там они набухают и обеспечивают быстрое и длительное чувство сытости.

Кроме того, в результате медленного переваривания и всасывания, не происходит резких повышений концентрации глюкозы в сыворотке крови, несмотря на то, что во фруктах и овощах, она содержится в больших количествах.

После употребления продуктов растительных, не наступает быстрое чувство голода, характерное для продуктов с высоким содержанием сахара (например, сладкие газированные напитки).

Укрепление иммунитета

К универсальным преимуществам использования пищевых волокон в пищу, относится также укрепление иммунитета. Чаще всего, для этого используют травяные лекарства или пищевые добавки, состав которых основан на экстракте или соке эхинацеи пурпурной, водных экстрактах алоэ, лука, чеснока.

Влияние растительной диеты на иммунитет человеческого организма, происходит за счет стимулирования развития естественно обитающих в желудочно-кишечном тракте микроорганизмов.

Их присутствие необходимо для правильного функционирования лимфоидной ткани, связанной со слизистыми оболочками кишечника, и непосредственного стимулирования всей иммунной системы. Поддержание иммунного гомеостаза организма человека при помощи правильно функционирующей микрофлоры кишечника, основано на регулировании уровня лимфоцитов Treg, 17 и соотношение лимфоцитов Th1/Th2, а также поддержании и защите кишечного барьера, выработке антител.

Кроме того, эти бактерии, снижают кислотность каловых масс и развитие вредоносных бактерий, защищают организм от инфекций, патогенных микроорганизмов.

Состав микрофлоры, существующий в желудочно-кишечном тракте человека, а также ее благоприятное влияние на иммунную систему, тесно зависит от способа питания. Правильную функциональность микрофлоры кишечника, можно сохранить только при условии предоставления вместе с едой питательных веществ, необходимых полезным бактериям кишечника.

Такой едой для них является растительная пища. В свою очередь, питание богатое на простые сахара, будет способствовать доминированию патогенных микроорганизмов, грибков в микрофлоре кишечника.

Профилактика раковых заболеваний кишечника

Отсутствие пищевых волокон в пище, по мнению итальянских ученых, является важной и основной причиной, вызывающей ожирение людей и провоцирующей развитие рака.

Поэтому так важно стараться заменять пищу животного происхождения на растительную.

А из числа растительной пищи отдавать предпочтение пище необработанной, грубого помола, что касается злаков, стараться покупать нерафинированные масла и мучные изделия, изготовленные из нерафинированной муки. Поскольку в рафинированных продуктах растительного происхождения, клетчатка просто отсутствует.

Есть ли противопоказания и вред в употреблении клетчатки

После перечисления столь многочисленных полезных свойств, и представить трудно, что пищевые волокна могут нанести вред здоровью или иметь какие-либо противопоказания. Единственным вредным фактором макроэлементов растительного происхождения можно отметить большую поглощаемость воды, что при незнании может привести к обезвоживанию организма.

Но это не настолько важный аргумент, чтобы отказываться от растительной пищи. Чтобы извлекать пользу и не наносить вред организму, нужно просто проявлять заботу и чаще пить воду, чтобы не спровоцировать непрохождение кишечника.

Пищевые волокна могут вызывать газообразование и вздутие живота, поэтому приём противопоказан при обострении язвенного заболевания желудка и энтероколита. Не рекомендуется включать в пищу, страдающим диареей, метеоризмом, аллергическим заболеванием. Людям с указанными заболеваниями больше пользы принесут пробиотики.

Как принимать клетчатку

Покупая клетчатку от разных производителей, следует обращать внимание на инструкцию по применению, они разнятся друг от друга.. Но есть общие особенности, которых всегда можно придерживаться.

Соблюдение времени приема. Пищевые волокна принимают перед едой, за 20 — 30 минут.

Соблюдение дозировки . Прием начинают с небольшого количества растительных макроэлементов, допустим, не полной столовой ложки, несколько раз в день. И постепенно доводят количество приема до указанного в инструкции.

Допускается ее разведение в супе или каше, добавляя в сок или включая в выпечку. Дозировки определяются ориентируясь на возраст людей. В возрасте до 50 лет мужчины могут в сутки съедать до 38 г пищевых волокон, женщины — до 25 г.

После 50-летнего возраста, для женщин дозировки снижаются до 20 г, а для мужчин — до 30 г. Но выходить на такую дозировку надо постепенно приучая организм.

Соблюдение питьевого режима. Диетологи советуют на 2,5-3 ложки столовые обязательно выпивать до 250 мл жидкости. Вместо воды допускается применение сока или кисломолочной продукции.

Соблюдение указанных особенностей, является обязательным условием, поскольку неумеренное потребление может причинить вред здоровью, а кроме этого есть и противопоказания.

Как уже было отмечено выше, человек не съедает указанного количества пищевых волокон, поэтому специалисты рекомендуют не только налегать на продукты богатые клетчаткой, но стараться принимать биологические добавки, разработанные специально для этих целей.

Строение.

Молекулярная формула целлюлозы (-C 6 H 10 O 5 -) n , как и у крахмала. Целлюлоза тоже является природным полимером. Ее макромалекула состоит из многих остатков молекул глюкозы. Может воэникнуть вопрос: почему крахмал и целлюлоза – вещества с одинаковой молекулярной формулой – обладают различными свойствами?

При рассмотрении синтетических полимеров мы уже выяснили, что их свойства зависят от числа элементарных звеньев и их структуры. Это же положение относится и к природным полимерам. Оказывается, степень полимеризации у целлюлозы намного больше, чем у крахмала. Кроме того, сравнивая структуры этих природных полимеров, установили, что макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, состоят из остатков молекулы b-глюкозы и имеют только линейное строение. Макромолекулы целлюлозы располагаются в одном направлении и образуют волокна (лен, хлопок, конопля).

В каждом остатке молекулы глюкозы содержатся три гидроксильные группы.

Физические свойства .

Целлюлоза – волокнистое вещество. Она не плавится и не переходит в парообразное состояние: при нагревании примерно до 350 о С целлюлоза разлагается – обугливается. Целлюлоза нерастворима ни в воде, ни в большинстве других неорганических и органических растворителях.

Неспособность целлюлозы растворяться в воде – неожиданное свойство для вещества, содержащего по три гидроксильные группы на каждые шесть атомов углерода. Хорошо известно, что полигидроксильные соединения легко растворяются в воде. Нерастворимость целлюлозы объясняется тем, что ее волокна представляют собой как бы «пучки» расположенных параллельно нитевидных молекул, связанных множеством водородных связей, которые образуются в результате взаимодействия гидроксильных групп. Внутрь подобного «пучка» растворитель проникнуть не может, а следовательно, не происходит и отрыва молекул друг от друга.

Растворителем целлюлозы является реактив Швейцера – раствор гидроксида меди (II) с аммиаком, с которым она одновременно и взаимодействует. Концентрированные кислоты (серная, фосфорная) и концентрированный раствор хлорида цинка также растворяют целлюлозу, но при этом происходит ее частичный распад (гидролиз), сопровождающийся уменьшением молекулярной массы.

Химические свойства .

Химические свойства целлюлозы определяются прежде всего присутствием гидроксильных групп. Действуя металлическим натрием, можно получить алкоголят целлюлозы n. Под действием концентрированных водных растворов щелочей происходит так называемая мерсиризация – частичное образование алкоголятов целлюлозы, приводящая к набуханию волокна и повышению его восприимчивости к красителям. В результате окисления в макромолекуле целлюлозы появляется некоторое число карбонильных и карбоксильных групп. Под влиянием сильных окислителей происходит распад макромолекулы. Гидроксильные группы целлюлозы способны алкилироваться и ацилироваться, давая простые и сложные эфиры.

Одно из наиболее характерных свойств целлюлозы – способность в присутствии кислот подвергаться гидролизу с образованием глюкозы. Аналогично крахмалу гидролиз целлюлозы протекает ступенчато. Суммарно этот процесс можно изобразить так:

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O H2SO4_ nC 6 H 12 O 6

Так как в молекулах целлюлозы имеются гидроксильные группы, то для нее характерны реакции этерификации. Из них практическое значение имеют реакции целлюлозы с азотной кислотой и ангидридом уксусной кислоты.

При взаимодействии целлюлозы с азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты, в зависимости от условий образуются динитроцеллюлоза и тринитроцеллюлоза, являющиеся сложными эфирами:

При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом (в присутствии уксусной и серной кислот) получается триацетилцеллюлоза или диацетилцеллюлоза:

Целлюлоза горит. При этом образуются оксид углерода (IV) и вода.

При нагревании древесины без доступа воздуха происходит разложение целлюлозы и других веществ. При этом получаются древесный уголь, метан, метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и другие продукты.

Получение.

Образцом почти чистой целлюлозой является вата, полученная из очищенного хлопка. Основную массу целлюлозы выделяют из древесины, в которой она содержится вместе с другими веществами. Наиболее распространенным методом получения целлюлозы в нашей стране является так называемый сульфитный. По этому методу измельченную древесину в присутствии раствора гидросульфита кальция Ca(HSO 3) 2 или гидросульфита натрия NaHSO 3 нагревают в автоклавах при давлении 0,5–0,6 МПа и температуре 150 о С. При этом все другие вещества разрушаются, а целлюлоза выделяется в сравнительно чистом виде. Ее промывают водой, сушат и направляют на дальнейшую переработку, большей частью на производство бумаги.

Применение.

Целлюлоза используется человеком с очень древних времен. Сначала применяли древесину как горючий и строительный материал; затем хлопковые, льняные и другие волокна стали использовать как текстильное сырье. Первые промышленные способы химической переработки древесины возникли в связи с развитием бумажной промышленности.

Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, спрессованных и проклеенных для создания механической прочности, гладкой поверхности, для предотвращения растекания чернил. Первоначально для изготовления бумаги употребляли растительное сырье, из которого чисто механически можно было получить необходимые волокна, стебли риса (так называемая рисовая бумага), хлопка, использовали также изношенные ткани. Однако по мере развития книгопечатания перечисленных источников сырья стало не хватать для удовлетворения растущей потребности бумаги. Особенно много бумаги расходуется для печатания газет, причем вопрос о качестве (белизне, прочности, долговечности) для газетной бумаги значения не имеет. Зная, что древесина примерно на 50% состоит из клетчатки, к бумажной массе стали добавлять размолотую древесину. Такая бумага непрочна и быстро желтеет (особенно на свету).

Для улучшения качества древесных добавок к бумажной массе были предложены различные способы химической обработки древесины, позволяющие получить из нее более или менее чистую целлюлозу, освобожденную от сопутствующих веществ – лигнина, смол и других. Для выделения целлюлозы было предложено несколько способов, из которых мы рассмотрим сульфитный.

По сульфитному способу измельченную древесину ”варят “ под давлением с гидросульфитом кальция. При этом сопутствующие вещества растворяются, и освобожденную от примесей целлюлозу отделяют фильтрованием. Образующиеся сульфитные щелока являются в бумажном производстве отходами. Однако вследствие того, что они содержат наряду с другими веществами способные к брожению моносахариды, их используют как сырье для получения этилового спирта (так называемый гидролизный спирт).

Целлюлоза применяется не только как сырье в бумажном производстве, но идет еще и на дальнейшую химическую переработку. Наибольшее значение имеют простые и сложные эфиры целлюлозы. Так, при действии на целлюлозу смесью азотных и серных кислот получают нитраты целлюлозы. Все они горючи и взрывчаты. Максимальное число остатков азотной кислоты, которые можно ввести в целлюлозу, равно трем на каждое звено глюкозы:

N HNO3_ n

Продукт полной этерификации - тринитрат целлюлозы (тринитроцеллюлоза) - должен содержать в соответствии с формулой 14,1% азота. На практике получают продукт с несколько меньшим содержанием азота (12,5/13,5%), известный в технике под названием пирокселин. При обработке эфиром пироксилин желатинизируется; после испарения растворителя остаётся компактная масса. Мелконарезанные кусочки этой массы – бездымный порох.

Продукты нитрования, содержащие около 10% азота, отвечает по составу динитрату целлюлозы: в технике такой продукт известен под названием коллоксилин. При действии на него смеси спирта и эфира образуется вязкий раствор, так называемый коллодий, применяемый в медицине. Если к такому раствору добавить камфору (0.4 ч. камфоры на 1 ч. коллоксилина) и испарить растворитель, то останется прозрачная гибкая плёнка – целлулоид. Исторически – это первый известный тип пластмассы. Ещё с прошлого века целлулоид получил широкое применение как удобный термопластичный материал для производства многих изделий (игрушки, галантерея и т. д.). В особенности важно использование целлулоида в производстве киноплёнки и нитролаков. Серьёзным недостатком этого материала является его горючесть, поэтому в настоящее время целлулоид всё чаще заменяют другими материалами, в частности ацетатами целлюлозы.

Целлюлоза - это природный полимер глюкозы (а именно, остатки бетта-глюкозы) растительного происхождения с линейным строением молекул. По-другому целлюлоза еще называется клетчаткой. В данном полимере больше пятидесяти процентов углерода, который содержится в растениях. Целлюлоза занимает первое место среди соединений органического происхождения на нашей планете.

Чистая целлюлоза - это хлопчатобумажные волокна (до девяносто восьми процентов) либо льняные волокна (до восьмидесяти пяти процентов). До пятидесяти процентов целлюлозы содержит древесина, тридцать процентов целлюлозы в соломе. Много ее и в конопле.

Целлюлоза имеет белый цвет. Серная кислота окрашивает ее в синий оттенок, а йод - в коричневый. Целлюлоза твердая и волокнистая, без вкуса и запаха, не разрушается при температуре двести градусов Цельсия, но воспламеняется при температуре двести семьдесят пять градусов Цельсия (то есть является горючим веществом), а при нагревании до трехсот шестидесяти градусов Цельсия обугливается. Ее нельзя растворить в воде, но можно растворить в растворе аммиака с гидроксидом меди. Клетчатка является очень прочным и эластичным материалом.

Значение целлюлозы для живых организмов

Целлюлоза относится к полисахаридным углеводам.

В живом организме функции углеводов следующие:

1. Функция структуры и опоры, так как углеводы принимают участие в построении опорных структур, а целлюлоза представляет собой главный компонент структуры стенок растительных клеток.
2. Защитная функция, характерная для растений (колючки либо шипы). Такие образования на растениях состоят из стенок омертвевших растительных клеток.
3. Пластическая функция (другое название анаболическая функция), так как углеводы являются компонентами сложных молекулярных структур.
4. Функция обеспечения энергией, так как углеводы являются энергетическим источником для живых организмов.
5. Запасающая функция, так как живые организмы запасают в своих тканях углеводы в качестве питательных веществ.
6. Осмотическая функция, так как углеводы принимают участие в регулировании осмотического давления внутри живого организма (например, кровь содержит от ста миллиграмм до ста десяти миллиграмм глюкозы, а от концентрации этого углевода в крови и зависит кровяное осмотическое давление). Осмосный перенос доставляет питательные элементы в высоких стволах деревьев, так как капиллярный перенос в этом случае неэффективен.
7. Функция рецепторов, так как некоторые углеводы находятся в составе воспринимающей части рецепторов клеток (молекул на клеточной поверхности либо молекул, которые растворены в клеточной цитоплазме). Рецептор особым образом реагирует на соединение с определенной химической молекулой, которая передает внешний сигнал, и передает этот сигнал в саму клетку.

Биологическая роль целлюлозы такова:

1. Клетчатка - это главная структурная часть клеточной оболочки растений. Образуется в результате фотосинтеза. Целлюлоза растений является питанием травоядным животным (к примеру, жвачным), в их организме клетчатка расщепляется при помощи фермента целлюлаза. Он довольно редкий, поэтому в чистом виде целлюлоза в пищу человека не употребляется.
2. Клетчатка в пище дает человеку чувство сытости и улучшает подвижность (перистальтику) его кишечника. Целлюлоза способна связывать жидкость (до ноля целых четырех десятых грамм жидкости на один грамм целлюлозы). В толстом кишечнике его метаболизируют бактерии. Клетчатка приваривается без участия кислорода (в организме есть только один анаэробный процесс). Итогом переваривания становится образование кишечных газов и летающих жирных кислот. Большее количество этих кислот всасывается кровью и применяется как энергия для организма. А то количество кислот, которое не усвоилось, и кишечные газы увеличивают объем кала и ускоряют его попадание в прямую кишку. Также энергия данных кислот применяется для увеличения количества полезной микрофлоры в толстом кишечнике и поддержки ее жизни там. Когда количество пищевых волокон в еде возрастает, то возрастает и объем полезных кишечных бактерий улучшается синтезирование витаминных веществ.
3. Если добавлять в еду от тридцати до сорока пяти грамм отрубей (содержат клетчатку), сделанных из пшеницы, то каловые массы увеличиваются с семидесяти девяти грамм до двухсот двадцати восьми грамм в день, и срок их передвижения сокращается с пятидесяти восьми часов до сорока часов. Когда клетчатка добавляется в еду регулярно, то каловые массы становятся мягче, что помогает выполнять профилактику запора и геморроя.
4. Когда в еде много клетчатки (например отруби), то организм как здорового человека, так и организм больного сахарным диабетом первого типа, становится более устойчив к глюкозе.
5. Клетчатка как щетка убирает со стенок кишечника грязные налипания, впитывает токсичные вещества, забирает холестерин и удаляет все это из организма естественным путем. Доктора пришли к выводу, что люди, которые едят ржаной хлеб и отруби реже страдают раком прямого кишечника.

Больше всего клетчатки содержится в отрубях из пшеницы и ржи, в хлебе из грубо перемолотой муки, в хлебе из белков и отрубей, в сухих фруктах, морковке, крупах, свекле.

Области применения целлюлозы

Люди применяют целлюлозу уже долгое время. В первую очередь древесный материал шел как топливо и доски для строительства. Потом хлопок, лен и волокна конопли применяли для изготовления различных тканей. Впервые в промышленности химическую обработку древесного материала стали практиковать из-за развития производства бумажных изделий.

В настоящее время целлюлозу используют в различных промышленных областях. И именно для промышленные нужд получают ее в основном из древесного сырья. Целлюлозу применяют в производстве целлюлозно-бумажных изделий, в производстве различных тканей, в медицине, при производстве лаков, при изготовлении органического стекла и в иных областях промышленности.

Рассмотрим ее применение подробнее

Из целлюлозы и ее эфиров получают ацетатный шелк, изготавливают ненатуральные волокна, пленку из ацетилцеллюлозы, которая не горит. Изготавливают порох без дыма из пироксилина. Из целлюлозы делают плотную медицинскую пленку (коллодий) и целлюлоид (пластмассу) для игрушек, кинопленки и фотопленки. Делают нитки, канаты, вату, различные виды картона, строительный материал для судостроения и постройки домов. А еще получают глюкозу (для медицинских целей) и этиловый спорт. Целлюлозу применяют и в качестве сырья, и в качестве вещества для переработки химическим путем.

Много глюкозы нужно для изготовления бумаги. Бумага представляет собой тоненький волокнистый слой целлюлозы, которая была проклеена и спрессована на особом оборудовании, чтобы получить тонкую плотную гладкую поверхность бумажного изделия (чернила не должны растекаться по ней). Сначала для создания бумаги применялся только то материал растительного происхождения, из него нужные волокна выделяли механическим способом (рисовые стебли, хлопок, ветошь).

Но книгопечатание развивалось очень быстрыми темпами, стали выпускаться еще и газеты, поэтому произведенной таким способом бумаги стало недостаточно. Люди выяснили, что в древесине много клетчатки, поэтому к растительной массе, из которой делали бумагу, начали добавлять перемолотое древесное сырье. Но эта бумага была быстро рвущейся и желтеющей за очень короткое время, особенно при длительном нахождении на свету.

Поэтому стали разрабатываться разные методы обработки древесного материала химическими веществами, которые позволяют выделить из него очищенную от различных примесей целлюлозу.

Для получения целлюлозы щепу варят в растворе реагентов (кислоты либо щелочи) в течение длительного времени, потом очищают полученную жидкость. Так производится чистая целлюлоза.

К кислотным реагентам относится сернистая кислота, ее применяют для производства целлюлозы из древесины с малым количеством смолы.

К щелочным реагентам относятся:

1. натронные реагенты обеспечивают получение целлюлозы из лиственных пород и однолетников (такая целлюлоза стоит довольно дорого);
2. сульфатные реагенты, из которых наиболее распространен сульфат натрия (основа для производства белого щелока, а уже он применяется в качестве реагента для изготовления целлюлозы из любых растений).

После всех производственных этапов бумага идет на изготовление упаковочной, книжной и канцелярской продукции.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод о том, что целлюлоза (клетчатка) имеют важное очищающее и оздоровительное значение для кишечника человека, а также используется во многих областях промышленности.

Какова роль целлюлозы в организме человека, Вы узнаете из этой статьи.

Что такое целлюлоза?

Целлюлоза представляет собой природный полимер глюкозы, имеющий растительное происхождение и линейное строение молекул. Другими словами ее называют еще клетчатой. На нашей планете среди всех органических соединений она занимает первое место.

Целлюлоза медико-биологическое значение:

• Целлюлоза являет собой основной компонент, который составляет структуру стенок клеток растительного происхождения.
• У растений она выполняет защитную функцию.
• Компонент является основой молекулярных сложных структур.
• Обеспечивают живые организмы необходимой энергией для существования.
• Питают клетки организмов питательными веществами, так как они концентрируются в тканях и в нужный момент подпитывают клетку.
• Целлюлоза принимает активное участие в процессе регулирования осмотического давления.
• Она входит в состав воспринимающих частей рецепторов всех клеток.

Биологическое значение целлюлозы:

• Клетчатка является главной структурной частью клеточной оболочки у растений. Целлюлоза растений – это главное питание травоядных животных, так как в их организме есть специальный фермент – целлюлаза, отвечающий за расщепление этого компонента. А вот человек в чистом виде не употребляет целлюлозу.
• Она связывает жидкость в перистальтике кишечника. Также в толстом кишечнике благодаря ей метаболизируются бактерии. Энергия целлюлозы поддерживает его микрофлору и пищевые волокна в нем.
• Клетчатка является профилактикой геморроя и запора.
• Когда человек, болеющий на сахарный диабет первого типа, употребляет целлюлозу в достаточном количестве, то его организм становится намного устойчивее к глюкозе.
• Данный элемент выполняет роль «щетки», убирая грязные налипания со стенок кишечника – он удаляет токсичные вещества и холестерин.

Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, какова биологическая функция целлюлозы в клетке организмов.