纖維素

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    目錄
    1. 拼音
    2. 英文參考
    3. 概述
    4. 纖維素的來源
    5. 結構和性質
    6. 膳食纖維
    7. 纖維素的分類
    8. 纖維素的用途
    9. 相關文獻

    拼音

    xiān wéi sù

    英文參考

    cellulose

    概述

    纖維素是由葡萄糖組成的大分多糖。不溶于水及一般有機溶劑。是植物細胞壁的主要成分。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。無論一年生或多年生植物,尤其是各種木材都含布大量的纖維素。自然界中,植物體內約有50%的碳存在于纖維素的形式。棉花亞麻、芋麻和黃麻部含有大量優質的纖維素。棉花中的纖維素含量最高,達90%以上。木材中的纖維素則常與半纖維素木質素共同存在。

    纖維素的來源

    纖維素是維管束植物地衣植物以及一部分藻類細胞壁的主要成分。醋酸菌(Acetobaeter)的莢膜,以及尾索類動物的被囊中也發現有纖維素的存在,棉的種子毛是高純度(98%的纖維素。纖維素是世界上最豐富的天然有機物,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原料。此外,以纖維素為原料的產品也廣泛用于塑料、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

    結構和性質

    纖維素是一種復雜的多糖,有8000至10000個葡萄糖殘基通過β-1,4-糖苷鍵連接而成。天然纖維素為無臭、無味的白色絲狀物。纖維素在水中有高度的不溶性,同時也不溶于稀酸、稀堿和有機溶劑,主要的生物學功能是構成植物的支持組織

    纖維素的結構式

    纖維素分子模型

    D-葡萄糖以β-1,4糖苷鍵連接而成的鏈狀高分子。具有(C6H10O5n的組成。所謂α-纖維素(α-cellulose)這一名稱系指從原來細胞壁的完全纖維素標準樣品用17.5%NaOH不能提取的部分。β-纖維素(β-cellulose)、γ-纖維素(γ-cellulose)是相應于半纖維素的纖維素,雖然,α-纖維素通常大部分是結晶性纖維素,β-纖維素,γ-纖維素在化學上除含有纖維素以外,還含有各種多糖類。細胞壁的纖維素形成微纖維。寬度為10—30毫微米,長度有的達數微米。應用X線衍射和負染色法(negative染色法),根據電子顯微鏡觀察,鏈狀分子平行排列的結晶性部分組成寬為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(primer)轉移糖苷合成纖維素的酶(cellulose synthase(UDPformingEC2.4.1.12)。在高等植物中已得到具有同樣活性的顆粒性酶的標準樣品。此酶通常是利用GDP葡萄糖(cellulose synthase(GDP forming) EC2.4.1.29),在由UDP葡萄糖轉移的情況下,發生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制還不太明瞭。另一方面就纖維素的分解而言,估計在初生細胞壁伸展生長時,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。

    纖維素是由許多葡萄糖分子通過β-糖苷鍵連接而成的多糖。天然纖維素常同木質素、半纖維素、樹脂等伴生在一起。棉纖維是較純的纖維素(含97~99%)。纖維素不溶于水,但溶于濃鹽酸和濃硫酸,是地球上最豐富的多糖化合物,廣泛存在于植物如樹干、竹稈、草稈、甘蔗渣中。纖維素為植物細胞壁的主要成分,對植物體有支持和保護作用。纖維素不能為一般動物所直接消化利用,但能為若干微生物所消化分解,對人類無營養價值,但有刺激腸道蠕動的生理作用,故是膳食中不應缺少的成分。

    纖維素大分子的基環是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,相當于300~15000個葡萄糖基脫水葡萄糖,其分子式為:(C6H10O5)n, 其化學組成含碳44.44%、氫6.17%、氧49.39%。由于來源的不同,纖維素分子中葡萄糖殘基的數目,即聚合度(DP)在很寬的范圍。分子式可寫作(C6H10O5)n。是維管束植物、地衣植物以及一部分藻類細胞壁的主要成分。醋酸菌(Acetobaeter)的莢膜,以及尾索類動物的被囊中也發現有纖維素的存在,棉的種子毛是高純度(98%的纖維素。所謂α-纖維 素(α-cellulose)這一名稱系指從原來細胞壁的完全纖維素標準樣品用17.5%NaOH不能提取的部分。β-纖維素(β-cellulose)、γ-纖維素(γ-cellulose)是相應于半纖維素的纖維素。雖然,α-纖維素通常大部分是結晶性纖維素,β-纖維素,γ-纖維素在化學上除含有纖維素以外,還含有各種多糖類。細胞壁的纖維素形成微纖維。寬度為10—30毫微米,長度有的達數微米。應用X線衍射和負染色法(negative染色法),根據電子顯微鏡觀察,鏈狀分子平行排列的結晶性部分組成寬為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(primer)轉移糖苷合成纖維素的酶(cellulose synthase(UDPformingEC2.4.1.12)。在高等植物中已得到具有同樣活性的顆粒性酶的標準樣品。此酶通常是利用GDP葡萄糖(cellulose synthase(GDP forming) EC2.4.1.29),在由UDP葡萄糖轉移的情況下,發生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制還不太明瞭。另一方面就纖維素的分解而言,估計在初生細胞壁伸展生長時,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。

    植物細胞壁

    纖維素不溶于水和乙醇乙醚等有機溶劑,能溶于銅氨溶液(Cu(NH3)4(OH)2)和銅乙二胺溶液((NH2CH2CH2NH2)Cu(OH)2)等。水可使纖維素發生有限溶脹,某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結晶區,產生無限溶脹,使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時不發生顯著變化,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,與強氧化劑作用生成氧化纖維素

    膳食纖維

    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。食物纖維素包括粗纖維、半粗纖維和木質素。食物纖維素是一種不被消化吸收的物質,過去認為是“廢物”,現在認為它在保障人類健康,延長生命方面有著重要作用。因此,稱它為第七種營養素

    ①有助于腸內大腸桿菌合成多種維生素

    ②纖維素比重小,體積大,在胃腸中占據空間較大,使人有飽食感,有利于減肥

    ③纖維素體積大,進食后可刺激胃腸道,使消化液分泌增多和胃腸道蠕動增強,可防治糖尿病便秘

    ④高纖維飲食可通過胃排空延緩、腸轉運時間改變、可溶性纖維在腸內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。

    ⑤近年研究證明高纖維飲食使Ⅰ型糖尿病患者單核細胞上胰島素受體結合增加,從而節省胰島素的需要量。由此可見,糖尿病患者進食高纖維素飲食,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,促進腸蠕動,加快糞便的排泄,使致癌物質在腸道內的停留時間縮短,對腸道的不良刺激減少,從而可以預防腸癌發生。

    各種膳食纖維

    膳食纖維被營養學界稱為“第七營養素”,1998年美國FDA建議,補充適量的膳食纖維可有效預防肥胖、糖尿病、冠心病直腸癌結腸癌等,膳食纖維通過吸收胃腸內的水份,迅速膨脹,使人體產生飽腹感,并且減少腸道吸收糖類、脂類物質,潤滑腸道,促進排便抑制肥胖。

    纖維素的分類

    根據纖維素的水溶性可將纖維素分為兩類:

    水溶性:也就是可溶性,含有樹脂,果膠,如水果、蔬菜、燕麥或豆類植物的種莢中,可去除殘渣及膽固醇

    非水溶性:也就是不可溶,含有纖維素、半纖維素、木質素,如果皮、蔬菜及動物的甲骨質中,其中果蔬類含的纖維種類最齊全、最豐富,它們可增加水分容積,軟化物質,刺激腸壁,幫助排泄并促進良性菌的發展。

    燕麥

    果蔬

    纖維素的用途

    纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子,是取之不盡用之不竭的,人類最寶貴的天然可再生資源。纖維素化學與工業始于160多年前,是高分子化學誕生及發展時期的主要研究對象,纖維素及其衍生物的研究成果為高分子物理及化學學科的創立、發展和豐富作出了重大貢獻。全世界用于紡織造紙的纖維素,每年達800萬噸。此外,用分離純化的纖維素做原料,可以制造人造絲,賽璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯類衍生物;也可制成甲基纖維素乙基纖維素、羧甲基纖維素、聚陰離子纖維素等醚類衍生物,用于石油鉆井、食品、陶瓷釉料、日化、合成洗滌、石墨制品、鉛筆制造、電子、涂料、建筑建材、裝飾、蚊香、煙草、造紙、橡膠、農業、膠粘劑、塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。

    纖維素是造約業和棉紡業的主要原料。經過加工處理可制造人造絲和人造棉。如堿可使棉花纖維素部分溶解而形成堿纖維素,再經二硫化碳處理得水溶性的黃纖維素——人造絲原料。纖維素與醋酸結合成的乙酸纖維素是照相膠卷、人造絲及多種塑料的原料。纖維素經濃硝酸處理后要形成硝化纖維素,是制造炸藥的原料。世界上每天有6億多噸木屑、秸稈、舊報紙等廢物未被利用,若將其中的纖維素加以利用,必為人類創造大量財富。科學家正在研究利用纖維素酶水解纖維素生產酒精以代替石油。農業上利用綠色木霉等微生物(內含纖維素酶)處理秸稈,可使纖維素部分水解,用作牲畜飼料。

    相關文獻

    詞條纖維素banlang創建
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    • 評論總管
      2014-4-23 22:21:43 | #0
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    本頁最后修訂于 2011年9月17日 星期六 2:45:54 (GMT+08:00)
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