Целлюлоза

Целлюло́за

(франц. cellulose, от лат. cellula, буквально — комнатка, клетушка, здесь — клетка)

клетчатка, один из самых распространённых природных полимеров (полисахарид (См. Полисахариды)); главная составная часть клеточных стенок растений, обусловливающая механическую прочность и эластичность растительных тканей. Так, содержание Ц. в волосках семян хлопчатника 97—98%, в стеблях лубяных растений (лён, рами, джут) 75—90%, в древесине 40—50%, камыше, злаках, подсолнечнике 30—40%. Обнаружена также в организме некоторых низших беспозвоночных.

В организме Ц. служит главным образом строительным материалом и в обмене веществ почти не участвует. Ц. не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного тракта млекопитающих (амилазой, мальтазой); при действии фермента целлюлазы, выделяемого микрофлорой кишечника травоядных животных, Ц. распадается до D-глюкозы. Биосинтез Ц. протекает с участием активированной формы D-глюкозы.

Выделение целлюлозы из природных материалов основано на действии реагентов, растворяющих или разрушающих содержащиеся в растительных тканях нецеллюлозные компоненты (белки, жиры, воски, смолы, лигнин, а также полисахариды — спутники Ц.). Методы выделения зависят от типа растительного материала и назначения Ц. Основные из них: щелочная варка (обработка растительных материалов разбавленным раствором едкого натра под давлением с последующей отбелкой — обработкой окислителями, например гипохлоритом натрия), применяемая главным образом для получения хлопковой Ц.; сульфитная варка (обработка под давлением водными растворами бисульфита кальция, магния, натрия или аммония, содержащими небольшое количество свободного SO2) и сульфатная варка (обработка под давлением водным раствором смеси едкого натра и сульфида натрия), используемые для выделения Ц. из древесины. Из соломы Ц. выделяют хлорно-щелочным методом (последовательной обработкой водным раствором едкого натра и хлором). См. также Целлюлозно-бумажная промышленность.

Структура и свойства целлюлозы. Ц. — волокнистый материал белого цвета, плотность 1,52—1,54 г/см3 (20 °С). Ц. растворима в т. н. медно-аммиачном растворе [раствор амминкупрум (II)-гидроксида в 25%-ном водном растворе аммиака], водных растворах четвертичных аммониевых оснований, водных растворах комплексных соединений гидроокисей поливалентных металлов (Ni, Со) с аммиаком или этилендиамином, щелочном растворе комплекса железа (III) с виннокислым натрием, растворах двуокиси азота в диметилформамиде, концентрированной фосфорной и серной кислотах (растворение в кислотах сопровождается деструкцией Ц.).

Макромолекулы Ц. построены из элементарных звеньев D-глюкозы (См. Глюкоза), соединённых 1,4-β-гликозидными связями в линейные неразветвлённые цепи:

Целлюлоза

Средняя степень полимеризации Ц. изменяется в широких пределах; например, для Ц. вискозного волокна она составляет 300—500, для Ц. хлопкового волокна и лубяных волокон — 10—14 тыс. (вискозиметрия. метод или по данным определения в ультрацентрифуге). Ц. отличается значительной полидисперсностью по молекулярной массе; характер кривых молекулярно-массового распределения зависит от вида исходного целлюлозосодержащего материала и способа выделения из него Ц.

Ц. обычно относят к кристаллическим полимерам. Для неё характерно явление полиморфизма, т. е. наличие ряда структурных (кристаллических) модификаций, различающихся параметрами кристаллической решётки и некоторыми физическими и химическими свойствами; основными модификациями являются Ц. I (природная Ц.) и Ц. II (Гидратцеллюлоза).

Ц. имеет сложную надмолекулярную структуру. Первичный элемент её — микрофибрилла, состоящая из нескольких сотен макромолекул и имеющая форму спирали (толщина 35—100 Å, длина 500—600 Å и выше). Микрофибриллы объединяются в более крупные образования (300—1500 Å), по-разному ориентированные в различных слоях клеточной стенки. Фибриллы «цементируются» т. н. матриксом, состоящим из др. полимерных материалов углеводной природы (гемицеллюлозы, пектина) и белка (экстенсина).

Гликозидные связи между элементарными звеньями макромолекулы Ц. легко гидролизуются под действием кислот, что является причиной деструкции Ц. в водной среде в присутствии кислых катализаторов. Продукт полного гидролиза Ц. — глюкоза; эта реакция лежит в основе промышленного способа получения этилового спирта из целлюлозосодержащего сырья (см. Гидролиз растительных материалов). Частичный гидролиз Ц. протекает, например, при выделении её из растительных материалов и при химической переработке. Неполным гидролизом Ц., осуществляемым таким образом, чтобы деструкция происходила только в малоупорядоченных участках структуры, получают т. н. микрокристаллическую «порошковую» Ц. — белоснежный легкосыпучий порошок.

В отсутствие кислорода Ц. устойчива до 120—150 °С; при дальнейшем повышении температуры природные целлюлозные волокна подвергаются деструкции, гидратцеллюлозные — дегидратации. Выше 300 °С происходит графитизация (карбонизация) волокна — процесс, используемый при получении углеродных волокон (См. Углеродные волокна).

Вследствие наличия в элементарных звеньях макромолекулы гидроксильных групп Ц. легко этерифицируется и алкилируется; эти реакции широко используются в промышленности для получения простых и сложных эфиров Ц. (см. Целлюлозы эфиры). Ц. реагирует с основаниями; взаимодействие с концентрированными растворами едкого натра, приводящее к образованию щелочной Ц. (Мерсеризация Ц.), — промежуточная стадия при получении эфиров Ц. Большинство окислителей вызывает неизбирательное окисление гидроксильных групп Ц. до альдегидных, кето- или карбоксильных групп, и только некоторые из окислителей (например, йодная кислота и её соли) — избирательное (т. е. окисляют ОН-группы у определённых атомов углерода). Окислительной деструкции Ц. подвергают при получении вискозы (См. Вискоза) (стадия предсозревания щелочной Ц.); окисление происходит также при отбелке Ц.

Для устранения некоторых недостатков волокон из Ц. (невысокой эластичности, нестойкости к действию микроорганизмов, горючести) и придания им новых ценных свойств осуществляют модификацию целлюлозных материалов методами привитой полимеризации или обработкой тканей из целлюлозных волокон полифункциональными соединениями (например, метилольными производными мочевины, эпоксисоединениями). Т. о. получают малосминаемые ткани из целлюлозных волокон (главным образом хлопка), а также ионообменные, негорючие, гемостатические и бактерицидные материалы. См. также Волокна химические.

Применение целлюлозы. Из Ц. производят бумагу (См. Бумага), картон, разнообразные искусственные волокна — гидратцеллюлозные (Вискозные волокна, медноаммиачное волокно (См. Медноаммиачные волокна)) и эфироцеллюлозные (ацетатное и триацетатное — см. Ацетатные волокна), плёнки (целлофан), пластмассы и лаки (см. Этролы, Гидратцеллюлозные плёнки, Эфироцеллюлозные лаки). Природные волокна из Ц. (хлопковое, лубяные), а также искусственные широко используются в текстильной промышленности. Производные Ц. (главным образом эфиры) применяют как загустители печатных красок, шлихтующие и аппретирующие препараты, стабилизаторы суспензий при изготовлении бездымного пороха и др. Микрокристаллическую Ц. используют в качестве наполнителя при изготовлении лекарственных препаратов, как сорбент в аналитической и препаративной хроматографии.

Лит.: Никитин Н. И., Химия древесины и целлюлозы, М. — Л., 1962; Краткая химическая энциклопедия, т. 5, М., 1967, с. 788—95; Роговин З. А., Химия целлюлозы, М., 1972; Целлюлоза и ее производные, пер. с англ., т. 1—2, М., 1974; Кретович В. Л., Основы биохимии растений, 5 изд., М., 1971.

Л. С. Гальбрайх, Н. Д. Габриэлян.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. целлюлоза — (клетчатка), полисахарид, полимер глюкозы. В клеточных стенках растений играют роль арматуры (каркаса), обеспечивая механическую прочность и эластичность растительных тканей. Особенно много целлюлозы в древесине – до 50%. Биология. Современная энциклопедия
  2. целлюлоза — ЦЕЛЛЮЛ’ОЗА (или целлулоза), целлюлозы, мн. нет, ·жен. (от ·лат. cellula — клетка). 1. То же, что клетчатка в 1 ·знач. (бот.). 2. Вещество, получаемое из химически обработанной древесины и стеблей некоторых растений и идущее на изготовление бумаги, искусственного шелка, взрывчатых веществ. Толковый словарь Ушакова
  3. целлюлоза — ЦЕЛЛЮЛОЗА -ы; ж. [франц. cellulose] 1. Вещество, из которого состоят оболочки растительных клеток; клетчатка. 2. Вещество, получаемое из химически обработанной древесины и стеблей некоторых растений (применяется при изготовление бумаги... Толковый словарь Кузнецова
  4. целлюлоза — Один из самых распространённых природных полимерных материалов, являющийся главной составляющей частью клеточных стенок растений. Отсюда другое название целлюлозы – клетчатка (происходит от латинского cellula, буквально – комнатка, клетушка, клетка). Техника. Современная энциклопедия
  5. ЦЕЛЛЮЛОЗА — ЦЕЛЛЮЛОЗА (С6Н10О5), углевод из группы ПОЛИСАХАРИДОВ, являющийся струк-турным компонентом клеточных стенок растений и водорослей. Он состоит из параллельных неразветвленных цепей глюкозы, соединенных крест-накрест между собой в устойчивую структуру. Научно-технический словарь
  6. целлюлоза — ЦЕЛЛЮЛОЗА ы, ж. cellulose f., нем. Zellulose <�лат. cellula клетка.1. То же, что клетчатка. БАС-1. 2. Вещество, получаемое из химически обработанной древесины и стеблей некоторых растений; служит для производства бумаги, искусственного шелка... Словарь галлицизмов русского языка
  7. целлюлоза — ЦЕЛЛЮЛОЗА, то же, что клетчатка. Ветеринарный энциклопедический словарь
  8. целлюлоза — ЦЕЛЛЮЛОЗА, клетчатка, (C6H10O5) n, полисахарид клеточных стенок р-ний, линейные молекулы к-рого построены из остатков глюкозы; обусловливает механич. прочность и эластичность растит. тканей. Обнаружена также у нек-рых беспозвоночных. Сельскохозяйственный словарь
  9. целлюлоза — Целлюлозы, мн. нет, ж. [от латин. cellula – клетка]. 1. То же, что клетчатка в 1 знач. (бот.). 2. Вещество, получаемое из химически обработанной древесины и стеблей нек-рых растений и идущее на изготовление бумаги, искусственного шелка, взрывчатых веществ. Большой словарь иностранных слов
  10. целлюлоза — ЦЕЛЛЮЛОЗА — полисахарид (С6Н1005)n, являющийся основной составной частью оболочки растительной клетки. Очень стойкое химическое соединение, не растворяется в воде, кислотах... Ботаника. Словарь терминов
  11. целлюлоза — Целлюл/о́з/а. Морфемно-орфографический словарь
  12. целлюлоза — ЦЕЛЛЮЛОЗА, ы, ж. То же, что клетчатка (в 1 знач.). | прил. целлюлозный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова
  13. целлюлоза — -ы, ж. 1. То же, что клетчатка (в 1 знач.). 2. Вещество, получаемое из химически обработанной древесины и стеблей некоторых растений и идущее на изготовление бумаги, искусственного шелка, взрывчатых веществ и т. п. [франц. cellulose] Малый академический словарь
  14. Целлюлоза — (франц. cellulose от лат. cellula — клетка) — клетчатка, один из самых распространенных природных полимеров; главная составная часть всех натуральных волокон растительного происхождения (лен, хлопок, джут и др. Энциклопедия моды и одежды
  15. целлюлоза — Заимств. во второй половине XIX в. из франц. яз., где cellulose — суф. производное от лат. cellula «клетка, клеточка». Этимологический словарь Шанского
  16. целлюлоза — орф. целлюлоза, -ы (клетчатка) Орфографический словарь Лопатина
  17. целлюлоза — ЦЕЛЛЮЛОЗА (франц. cellulose, от лат. cellula, букв. комнатка, здесь — клетка) полисахарид — линейный-глюкан [полиглюкопиранозил-D-глюкопираноза] общей формулы [C6H7O2(OH)3]n. Химическая энциклопедия
  18. Целлюлоза — (франц. cellulosa, от лат. cellula маленькая комната, клетка; син. клетчатка) полисахарид, образованный остатками глюкозы, являющийся составной частью клеточных стенок растений; входит в состав растительной пищи, практически не усваивается организмом. Медицинская энциклопедия
  19. целлюлоза — Клетчатка, основной опорный полисахарид клеточных стенок растений и нек-рых беспозвоночных (асцидии); один из самых распространённых природных полимеров. Из 30 млрд. т углерода, к-рые высшие растения ежегодно превращают в органич. соединения, ок. Биологический энциклопедический словарь
  20. целлюлоза — целлюлоза I ж. Вещество, из которого состоят оболочки растительных клеток; клетчатка. II ж. Вещество, получаемое из химически обработанной древесины и стеблей некоторых растений и служащее для производства бумаги, искусственного шелка, взрывчатых веществ и т.п. Толковый словарь Ефремовой
  21. ЦЕЛЛЮЛОЗА — ЦЕЛЛЮЛОЗА (франц. cellulose, от лат. cellula, букв. — комнатка, здесь — клетка) (клетчатка) — полисахарид, образованный остатками глюкозы; главная составная часть клеточных стенок растений... Большой энциклопедический словарь