纖維素
| A+醫(yī)學(xué)百科 >> 纖維素 |
| 纖維素[1] | |
|---|---|
 |
|
 |
|
| 識別 | |
| CAS號 | 9004-34-6 |
| ChemSpider | NA |
| EC編號 | 232-674-9 |
| 性質(zhì) | |
| 化學(xué)式 | (C6H10O5)n |
| 外觀 | 白色粉末 |
| 密度 | 1.5 g/cm3 |
| 熔點(diǎn) | 分解 |
| 溶解性（水） | 無 |
| 危險(xiǎn)性 | |
| 歐盟編號 | not listed |
| NFPA 704 |
 1
1
0
|
| 相關(guān)物質(zhì) | |
| 相關(guān)化學(xué)品 | 淀粉 |
| 若非注明，所有數(shù)據(jù)均出自一般條件（25 ℃，100 kPa）下。 | |
纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，是組成植物細(xì)胞壁的主要成分。棉花、亞麻、芋麻和黃麻部含有大量優(yōu)質(zhì)的纖維素。木頭中纖維素含量約為50％，棉花的纖維素含量更高，達(dá)90%。木材中的纖維素則常與半纖維素和木質(zhì)素共同存在。
纖維素是一種復(fù)雜的多糖，有8000至10000個葡萄糖殘基通過β-1,4-糖苷鍵連接而成。天然纖維素為無味的白色絲狀物。纖維素不溶于水、稀酸、稀堿和有機(jī)溶劑，但在加熱的條件下會被酸水解，主要的生物學(xué)功能是構(gòu)成植物的支持組織。
目錄 |
纖維素的詳細(xì)說明
纖維素（cellulose）是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機(jī)溶劑。是植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素是世界上最豐富的天然有機(jī)物，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纖維素含量接近100％，為天然的最純纖維素來源。一般木材中，纖維素占40～50％，還有10～30％的半纖維素和20～30％的木質(zhì)素。此外，麻、麥稈、稻甘蔗渣等，都是纖維素的豐富來源。纖維素是重要的造紙?jiān)?。此外，以纖維素為原料的產(chǎn)品也廣泛用于塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。食物中的纖維素（即膳食纖維）對人體的健康也有著重要的作用。
纖維素的性質(zhì)
纖維素是D-葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵組成的大分子多糖，分子量約50000～2500000，相當(dāng)于300～15000個葡萄糖基。分子式可寫作（C6H10O5）n。是維管束植物、地植物以及一部分藻類細(xì)胞壁的主要成分。醋酸菌的莢膜，以及尾索類動物的被囊中也發(fā)現(xiàn)有纖維素的存在，棉的種子毛是高純度（98%）的纖維素。所謂α-纖維素這一名稱系指從原來細(xì)胞壁的完全纖維素標(biāo)準(zhǔn)樣品用17.5%氫氧化鈉（NaOH）不能提取的部分。β-纖維素、γ-纖維素是相應(yīng)于半纖維素的纖維素。雖然，α-纖維素通常大部分是結(jié)晶性纖維素，β-纖維素，γ-纖維素在化學(xué)上除含有纖維素以外，還含有各種多糖類。細(xì)胞壁的纖維素形成微纖維。寬度為10－30毫微米，長度有的達(dá)數(shù)微米。應(yīng)用X線衍射和負(fù)染色法，根據(jù)電子顯微鏡觀察，鏈狀分子平行排列的結(jié)晶性部分組成寬為3－4毫微米的基本微纖維。推測這些基本微纖維集合起來就構(gòu)成了微纖維。纖維素能溶于Schwitzer試劑或濃硫酸。雖然不易用酸水解，但是稀酸或纖維素酶可使纖維素生成D-葡萄糖、纖維二糖和寡糖。在醋酸菌中有從UDP葡萄糖引子轉(zhuǎn)移糖苷合成纖維素的酶（纖維素合酶 (UDP forming)，EC2.4.1.12）。在高等植物中已得到具有同樣活性的顆粒性酶的標(biāo)準(zhǔn)樣品。此酶通常是利用GDP葡萄糖（GDP forming，EC2.4.1.29），在由UDP葡萄糖轉(zhuǎn)移的情況下，發(fā)生β-1,3-鍵的混合。微纖維的形成場所和控制纖維素排列的機(jī)制還不太明了。另一方面就纖維素的分解而言，估計(jì)在初生細(xì)胞壁伸展生長時(shí)，微纖維的一部分由于纖維素酶的作用而被分解，成為可溶性。
纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，能溶于銅氨溶液（Cu(NH3)4(OH)2）和銅乙二胺溶液（(NH2CH2CH2NH2)Cu(OH)2）等。水可使纖維素發(fā)生有限溶脹，某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結(jié)晶區(qū)，產(chǎn)生無限溶脹，使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時(shí)不發(fā)生顯著變化，超過這溫度會由于脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無機(jī)酸起水解作用生成葡萄糖等，與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素，與強(qiáng)氧化劑作用生成氧化纖維素。
纖維素的來源
纖維素的實(shí)驗(yàn)室制法是先用水、有機(jī)溶劑處理植物原料，再用氯、亞氯酸鹽、二氧化氯、過乙酸去除其中所含的木質(zhì)素，得到纖維素和半纖維素，然后采用各種方法除去半纖維素，制得純纖維素。工業(yè)制法是用亞硫酸鹽溶液或堿溶液蒸煮植物原料，除去木質(zhì)素，然后經(jīng)過漂白進(jìn)一步除去殘留木質(zhì)素，所得漂白漿可用于造紙。
纖維素的作用
全世界用于紡織造紙的纖維素，每年達(dá)800萬噸。此外，用分離純化的纖維素做原料，可以制造人造絲，賽璐玢以及硝酸纖維素、醋酸纖維素等酯類衍生物和甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等醚類衍生物，用于塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。纖維素有良好的聲學(xué)性能，用于制造樂器，如鋼琴，提琴。人類膳食中的纖維素主要含于蔬菜和粗加工的谷類中，雖然不能被消化吸收，但有促進(jìn)腸道蠕動，利于糞便排出等功能。草食動物則依賴其消化道中的共生微生物將纖維素分解，從而得以吸收利用。
膳食纖維
食物纖維素包括粗纖維、半粗纖維和木質(zhì)素。食物纖維素是一種不被消化吸收的物質(zhì)，過去認(rèn)為是“廢物”，現(xiàn)在認(rèn)為它在保障人類健康，延長生命方面有著重要作用。因此，稱它為第七種營養(yǎng)素。
- 有助于腸內(nèi)大腸桿菌合成多種維生素。
- 纖維素比重小，體積大，在胃腸中占據(jù)空間較大，使人有飽食感，有利于減肥。
- 纖維素體積大，進(jìn)食后可刺激胃腸道，使消化液分泌增多和胃腸道蠕動增強(qiáng)，可防治糖尿病的便秘。
- 高纖維飲食可通過胃排空延緩、腸轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間改變、可溶性纖維在腸內(nèi)形成凝膠等作用而使糖的吸收減慢。亦可通過減少腸激素如抑胃肽或胰升糖素分泌，減少對胰島B細(xì)胞的刺激，減少胰島素釋放與增高周圍胰島素受體敏感性，使葡萄糖代謝加強(qiáng)。
- 近年研究證明高纖維飲食使Ⅰ型糖尿病患者單核細(xì)胞上胰島素受體結(jié)合增加，從而節(jié)省胰島素的需要量。由此可見，糖尿病患者進(jìn)食高纖維素飲食，不僅可改善高血糖，減少胰島素和口服降糖藥物的應(yīng)用劑量，并且有利于減肥，還可防治便秘、痔瘡等疾病。
纖維素的主要生理作用是吸附大量水分，增加糞便量，促進(jìn)腸蠕動，加快糞便的排泄，使致癌物質(zhì)在腸道內(nèi)的停留時(shí)間縮短，對腸道的不良刺激減少，從而可以預(yù)防腸癌發(fā)生。
纖維素的攝入與鑒別
蔬菜中含有豐富的纖維素。不含纖維素食物有：雞、鴨、魚、肉、蛋等；含大量纖維素的食物有：粗糧、麩子、蔬菜、豆類等。因此建議糖尿病患者適當(dāng)多食用豆類和新鮮蔬菜等富含纖維素的食物。目前中國的植物纖維食品，多是用米糠、麩皮、麥糟、甜菜屑、南瓜、玉米皮及海藻類植物等制成的，對降低血糖、血脂有一定作用。
纖維素燃燒無味，生成黑煙，用此法可鑒別人造絲和真絲（蛋白質(zhì)，燃燒有燒焦羽毛氣味）。
各種食物的纖維素含量
纖維素雖然不能被人體吸收，但具有良好的清理腸道的作用，因此成為營養(yǎng)學(xué)家推薦的六大營養(yǎng)素之一，是適合腸易激綜合征患者食用的健康食品。
無論谷類、薯類還是豆類，一般來說，加工得越精細(xì)，纖維素含量越少。常見食品的纖維素含量如下：
- 麥麩：31%
- 谷物：4-10%，從多到少排列為小麥粒、大麥、玉米、蕎麥面、薏米面、高粱米、黑米。
- 麥片：8-9%
- 燕麥片：5-6%
- 馬鈴薯、白薯等薯類的纖維素含量大約為3%。
- 豆類：6-15%從多到少排列為黃豆、青豆、蠶豆、蕓豆、豌豆、黑豆、紅小豆、綠豆。
- 蔬菜類：筍類的含量最高，筍干的纖維素含量達(dá)到30-40%，辣椒超過40%。其余含纖維素較多的有：蕨菜、菜花、菠菜、南瓜、白菜、油菜。
- 菌類（干）：纖維素含量最高，其中松蘑的纖維素含量接近50%，30%以上的按照從多到少的排列為：發(fā)菜、香菇、銀耳、木耳。此外，紫菜的纖維素含量也較高，達(dá)到20%。
- 堅(jiān)果：3-14%。10%以上的有：黑芝麻、松子、杏仁；10%以下的有白芝麻、核桃、榛子、胡桃、葵瓜子、西瓜子、花生仁
- 水果：含量最多的是紅果干，纖維素含量接近50%，其次有桑椹干、櫻桃、酸棗、黑棗、大棗、小棗、石榴、蘋果、鴨梨。
- 各種肉類、蛋類、奶制品、各種油、海鮮、酒精飲料、軟飲料都不含纖維素；各種嬰幼兒食品的纖維素含量都極低。
應(yīng)用
用于工業(yè)用途的纖維素主要是來自木漿和棉花。[2]硫酸鹽制漿法工藝用于從木質(zhì)素中分離纖維素，木質(zhì)素是植物物質(zhì)的另一個重要組成部分。
紙制品
紙，紙板和卡紙的主要成分是纖維素。
纖維
纖維素是棉，麻和纖維植物制成紡織品的主要成分。它可以變成人造絲(Rayon)，一種重要的纖維已被用于20世紀(jì)初以來的紡織品。
參考
- ↑ Nishiyama, Yoshiharu; Langan, Paul; Chanzy, Henri. Crystal Structure and Hydrogen-Bonding System in Cellulose Iβ from Synchrotron X-ray and Neutron Fiber Diffraction. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124 (31): 9074–82. doi:10.1021/ja0257319. PMID 12149011.
- ↑ Klemm, Dieter; Heublein, Brigitte; Fink, Hans-Peter; Bohn, Andreas. Cellulose: Fascinating Biopolymer and Sustainable Raw Material. ChemInform. 6 September 2005, 36 (36). doi:10.1002/chin.200536238.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
參考來源
| 關(guān)于“纖維素”的留言： |  訂閱討論RSS
|
|
目前暫無留言 | |
| 添加留言 | |