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Celulosa Definición y Función

Celulosa
Celulosa, un carbohidrato complejo o polisacárido, que consta de 3.000 o más unidades de glucosa. El componente estructural básico de las paredes celulares de las plantas, la celulosa, comprende alrededor del 33 por ciento de toda la materia vegetal (90 por ciento de algodón y 50 por ciento de la madera son celulosa) y es el más abundante de todos los compuestos orgánicos naturales.

No digerible por el hombre, la celulosa es un alimento para animales herbívoros ( por ejemplo, vacas, caballos) porque lo retienen lo suficiente para la digestión por microorganismos presentes en el tracto alimentario; los protozoos en el intestino de insectos como las termitas también digieren la celulosa.

De gran importancia económica, la celulosa se procesa para producir papeles y fibras y se modifica químicamente para producir sustancias utilizadas en la fabricación de artículos tales como plásticos, películas fotográficas y rayón . Otros derivados de celulosa se usan como adhesivos, explosivos, agentes espesantes para alimentos y en revestimientos a prueba de humedad.

Que es la Celulosa

La celulosa es un compuesto orgánico con la fórmula ( C 6 H 10 O 5 ) n , un polisacárido que consiste en una cadena lineal de varios cientos a varios miles de β (1 → 4) enlazada D -glucosa unidades. La celulosa es un componente estructural importante de la pared celular primaria de las plantas verdes, muchas formas de algas y oomicetos . Algunas especies de bacterias lo secretan para formar biofilms. La celulosa es el polímero orgánico más abundante en la Tierra.  El contenido de celulosa de la fibra de algodón es del 90%, la de la madera es del 40-50% y la del cáñamo seco es de aproximadamente el 57%.

Función de la Celulosa

La celulosa se usa principalmente para producir cartón y papel. Cantidades más pequeñas se convierten en una amplia variedad de productos derivados tales como celofán y rayón. Se está investigando la conversión de la celulosa de los cultivos energéticos en biocombustibles, como el etanol celulósico, como fuente alternativa de combustible. La celulosa para uso industrial se obtiene principalmente de pulpa de madera y algodón.

Algunos animales, especialmente los rumiantes y las termitas , pueden digerir la celulosa con la ayuda de microorganismos simbióticos que viven en sus tripas, como Trichonympha . En la nutrición humana , la celulosa es un componente no digerible de la fibra dietética insoluble, que actúa como un agente de carga hidrófilo para las heces y potencialmente ayuda en la defecación.

Historia de Celulosa

La celulosa fue descubierta en 1838 por el químico francés Anselme Payen , que la aisló de la materia vegetal y determinó su fórmula química. La celulosa se usó para producir el primer polímero termoplástico exitoso , el celuloide , por Hyatt Manufacturing Company en 1870. La producción de rayón (” seda artificial “) de la celulosa comenzó en la década de 1890 y el celofán se inventó en 1912 . Hermann Staudinger determina la estructura del polímero de celulosa en 1920. el compuesto se sintetizó primero químicamente (sin el uso de ningún derivados biológicamente enzimas) en 1992, por Kobayashi y Shoda.

Estructura y propiedades de la Celulosa

La celulosa no tiene sabor, es inodoro, es hidrófila con un ángulo de contacto de 20-30 grados, es insoluble en agua y en la mayoría de los solventes orgánicos , es quiral y es biodegradable . Se demostró que se fundía a 467 ° C en 2016. Puede descomponerse químicamente en sus unidades de glucosa al tratarlo con ácidos minerales concentrados a alta temperatura.

La celulosa se deriva de las unidades de D- glucosa , que se condensan a través de enlaces glicosídicos β (1 → 4) . Este motivo de unión contrasta con el de los enlaces glucosídicos α (1 → 4) presentes en el almidón y el glucógeno.

La celulosa es un polímero de cadena lineal: a diferencia del almidón, no se produce enrollamiento o ramificación, y la molécula adopta una conformación extendida y bastante rígida similar a una varilla, ayudada por la conformación ecuatorial de los residuos de glucosa.

Los múltiples grupos hidroxiloen la glucosa de una cadena forman enlaces de hidrógeno con átomos de oxígeno en la misma o en una cadena vecina, manteniendo las cadenas firmemente juntas y formando microfibrillascon alta resistencia a la tracción . Esto confiere resistencia a la tracción en las paredes celulares , donde las microfibrillas de celulosa se entrelazan en una matriz de polisacáridos .

Celulosa

Una triple hebra de celulosa que muestra los enlaces de hidrógeno(líneas cian) entre las hebras de glucosa

Celulosa

Las fibras de algodón representan la forma natural más pura de celulosa, que contiene más del 90% de este polisacárido .

En comparación con el almidón, la celulosa también es mucho más cristalina . Mientras que el almidón sufre una transición cristalina a amorfa cuando se calienta más allá de 60-70 ° C en agua (como en la cocción), la celulosa requiere una temperatura de 320 ° C y una presión de 25 MPa para volverse amorfa en agua.

Se conocen varias estructuras cristalinas diferentes de celulosa, que corresponden a la ubicación de los enlaces de hidrógeno entre y dentro de las cadenas. La celulosa natural es celulosa I, con estructuras I α e I β . La celulosa producida por bacterias y algas está enriquecida en I \ alpha mientras que la celulosa de plantas superiores consiste principalmente en I \ beta . La celulosa en fibras de celulosa regenerada es celulosa II. La conversión de celulosa I a celulosa II es irreversible, lo que sugiere que la celulosa I es metaestable y la celulosa II es estable. Con diversos tratamientos químicos es posible producir las estructuras celulosa III y celulosa IV.

Muchas propiedades de la celulosa dependen de su longitud de cadena o grado de polimerización , el número de unidades de glucosa que componen una molécula de polímero. La celulosa de la pulpa de madera tiene longitudes de cadena típicas entre 300 y 1700 unidades; el algodón y otras fibras vegetales, así como la celulosa bacteriana, tienen longitudes de cadena que varían de 800 a 10.000 unidades. Las moléculas con una longitud de cadena muy pequeña que resulta de la descomposición de la celulosa se conocen como cellodextrinas ; a diferencia de la celulosa de cadena larga, las celodextrinas son típicamente solubles en agua y disolventes orgánicos.

La celulosa derivada de plantas se encuentra generalmente en una mezcla con hemicelulosa , lignina , pectina y otras sustancias, mientras que la celulosa bacteriana es bastante pura, tiene un contenido de agua mucho mayor y una mayor resistencia a la tracción debido a la mayor longitud de cadena.

La celulosa es soluble en el reactivo de Schweizer , cupriethylenediamine (CED), cadmiumethylenediamine (cadoxen), N -metilmorfolina N -óxido , y cloruro de litio / dimetilacetamida . Esto se utiliza en la producción de celulosas regeneradas (como viscosa y celofán ) a partir de la pulpa que se disuelve . La celulosa también es soluble en muchos tipos de líquidos iónicos .

La celulosa consiste en regiones cristalinas y amorfas . Al tratarlo con ácido fuerte, las regiones amorfas se pueden romper, produciendo de esta forma celulosa nanocristalina , un material novedoso con muchas propiedades deseables. Recientemente, se utilizó celulosa nanocristalina como fase de relleno en matrices poliméricas de base biológica para producir nanocompuestos con propiedades térmicas y mecánicas superiores

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Celulosa
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Celulosa
Descripción
a celulosa (C 6 H 10 O 5 ) n es un polímero de cadena larga compuesto por un monómero ( glucosa ), clasificado como polisacárido o hidratos de carbono . Es un constituyente principal de las paredes celulares de las plantas (aproximadamente 33% del peso de la planta), en combinación con la lignina , la hemicelulosa y pectina , y no es digerido por el hombre , que constituye una fibra dietética .
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