ما هو السليلوز
إن السليلوز هو من المواد الرئيسية التي تكون موجودة في جدران الخلايا النباتية و يفيد النبات ببقائه قويًا و صلبًا يتألف من الكربون و الهيدروجين و الأكسجين. البشر لا يستطيعون هضم السليلوز و لكن وجوده مهم في النظام الغذائي و هو يعتبر كمصدر للألياف , بالإضافة إلى ذلك يتم استخدام السليلوز في صناعة الملابس و الورق.
بعض الحيوانات يستطيعون هضم السليلوز مثل : الأبقار و الأغنام و السليلوز لأنه يعتبر السبب الرئيسي من أجل حصولهم على الطاقة و المواد الغذائية التي هم بحاجتها من العشب.
إن السليلوز له استخدامات عديدة في القطن حيث يتم صنع الملابس بواسطته مثل : القمصان و الجينز , بالإضافة إلى ذلك إن صناعة الورق تحتاج إلى كميات كبيرة من السليلوز , و يتم الحصول عليها من الخشب.
بلمرة السليلوز
السليلوز يعتبر مثال على البوليمر الطبيعي , حيث أن البوليمر هو عبارة عن سلسلة تكون طويلة و متكررة تكون ملتصقة مع بعضها البعض من نفس الجزيء.
السليلوز هو عبارة عن بوليمر طويل السلسلة مرتبط مع بعض البعض من جزيئات الجلوكوز , عندما تتم إضافة جزيء واحد من الجلوكوز إلى البوليمر في النباتات , حينها يتم إطلاق جزء واحد من الماء. إن بلمرة السليلوز تحدث عندما ينو النبات و يُخلق خلايا جديدة.
مشتقات السليلوز
يوجد العديد من المشتقات الهامة للسليلوز , إن هذه البوليمرات تكون قابلة للتحلل الحيوي و تكون عبارة عن موارد متجددة. المركبات التي تكون مشتقة من السليلوز تكون غير سامة و غير مسببة للحساسية. تشمل مشتقات السليلوز ما يلي :
- السيلوفان.
- الرايون.
- خلّات السليلوز.
- ثلاثي أسيتات السليلوز.
- النيتروسليلوز.
- ميثيل السليلوز.
- كبريتات السليلوز.
- الإيثولوز.
- إيثيل هيدروكسي.
- إيثيل السليلوز.
- هيدروكسي الميثيل.
- كربوكسي ميثيل السسليلوز ( صمغ السليلوز ).
نشأة السليلوز
تم اكتشاف السليلوز من قبل الكيميائي الفرنسي أنسليمي باين , حيث اكتشف السليلوز و عزله في عام 1838 كما أنه قام بتحديد الصيغة الكيميائية له. في عام 1870 تم إنتاج السليلوز من قبل شركة مختصة للتصنيع , تم إنتاجه بالحرارة.
تم استخدام السليلوز من أجل إنتاج الرايون الذي تم في تسعينات القرن التاسع عشر , و تم إنتاج السيلوفان في عام 1912. تم تصنيع السليلوز دون استخدام أي أنزيمات بيولوجية في عام 1922.
خصائص السليلوز
إن الروابط الكيميائية الموجودة في السليلوز تجعله بوليمر ذات سلسلة مستقيمة. مجموعات الهيدروكسيل التي تكون موجودة على جزيئات الجلوكوز هي روابط هيدروجينية مع ذرات من الأوكسجين , إن السلاسل الموجودة تتماسك في مكانها و يتم حينها منح الألياف قوة شد عالية. في جدران الخلايا النباتية يتم ترابط سلاسل متعددة معًا من أجل تشكيل ألياف دقيقة.
إن السليلوز النقي يكون عديم الرائحة , عديم النكهة و غير قابل للذوبان في الماء و قابل للتحلل الحيوي. إن درجة انصهار السليلوز تبلغ 467 درجة مئوية , إن السليلوز يمكن أن يتحلل إلى جلوكوز بواسطة القيام بمعالجة حمضية عند درجة حرارة عالية.
الاستخدامات التجارية للسليلوز
- إن الاستخدام التجاري الأساسي للسليلوز هو من أجل صناعة الورق.
- إن ألياف السليلوز تستخدم من أجل صناعة النسيج.
- يتم استخدام السليلوز الذي يكون دقيق التبلور و السليلوز المسحوق كمواد للأدوية و عبارة عن مكثفات للأغذية و مستحلبات و مثبتات.
- إن العلماء يقوموا باستخدام السليلوز من أجل ترشيح السائل و الكروماتوغرافيا ذات الطبقة الرقيقية.
- يتم استخدام السليلوز كمواد بناء و عازلة للكهرباء.
- يتم استخدام السليلوز في الإسفنج و و المواد اللاصقة و قطرات العين.
- إن السليلوز يعتبر وودًا مهمًا للنباتات.
- من الممكن أن تتم معالجة السليلوز من نفايات الحيوانات من أجل صنع وقود البيوتانول الحيوي.
كيفية استخدام السليلوز في الغذاء
- مكمّل للألياف : إن إضافة السليلوز إلى الطعام تسمح بزيادة الألياف في الطعام , عند إضافة السليلوز إلى الطعام فإن النكهة لا تتأثر.
- مخفّض للسعرات الحرارية : إن السليلوز يوفّر الكثير من الحجم في الطعام و نظرًا لأنه غير قابل للهضم من البشر فإنه لا يحتوي على سعرات حرارية لذلك أصبح السليلوز شائع في الأغذية التي تتبع حمية معينة. عندما يتم تناول السليلوز مع الطعام فإن الشخص يشعر بالشبع دون استهلاك الكثير من السعرات الحرارية.
- استحلاب : إن تأثير التبلور من السليلوز عندما يتم مزجه مع الماء يعطي صفات استحلاب ( سماكة ) للطعام الذي يُضاف إليه. يضاف السليلوز غالبًا إلى الصلصات من أجل تكثيف عمل الاستحلاب.
- مضاد للتكتُّل : إن السليلوز له قدرة على امتصاص الرطوبة و تغليف مكونات دون تكتّل.
وظائف السليلوز للنباتات
إن السليلوز هو عديد السكاريد , و يعتبر مهم للغاية و هو من أكثر المركبات العضوية وفرة على وجه الأرض. إن السليلوز يعتبر مكون أساسي من أجل جدران الخلايا الصلبة التي تحيط بالخلايا النباتية و هو يجعل جذوع أوراق و أغصان النباتات قوية جدًا. تشمل وظائف السليلوز للنباتات ما يلي :
- ترابط الخلايا من أجل تشكيل الأنسجة.
- يعطي إشارات للخلايا من أجل النمو و الانقسام.
- يتحكم في شكل الخلايا النباتية.
- يسمح للخلايا بمقاومة الضغط الناتج عن السوائل التي بداخلها.
أشكال السليلوز
- السليلوز البلوري الدقيق : إن السليلوز البلوري الدقيق هو مسحوق أبيض مكرر من السليلوز يُصنع من لب الخشب. إن استخدامات السليلوز البلوري الدقيق شائع استخدامه في مستحضرات التجميل كمقشّر خالٍ من البلاستيك , بالإضافة إلى ذلك له استخدامات صناعية أخرى مثل تصنيع اللمعان.
- السليلويد : إن السليلويد يعتبر أول بلاستيك حراري صناعي , أصبح متاحًا تجاريًا في ستينات القرن التاسع عشر بسبب أنه سريع الاشتعال فهو يعتبر خطير جدًا.
- خلّات السليلوز : إن خلّات السليلوز تعرف باسم ثلاثي أسيتات السليلوز , تمت تسميته بشكل أكثر شيوعًا باسم الأسيتات. تم تصنيعه من خلال تفاعل السليلوز مع أنهيدريد الخل من أجل إنتاج مادة جديدة و هي ” خلّات السليلوز ” . إن خلّات السليلوز قابلة للتحلل الصناعي و المنزلي لكنها لا تتحلل بشكل بيولوجي في البيئة الطبيعية و هو أيضًا يعتبر مادة بلاستيكية حرارية صناعية. تم استخدام خلّات السليلوز من أجل صنع فلاتر السجائر و إطارات النظارات. إن خلّات السليلوز تستغرق 12 عامًا من أجل التحلل في الظروف البيئية الطبيعية.
- السيلوفان : إن السيلوفان تم استخدامه كأغلفة للطعام و أصبح شائعًا مع ظهور تكلفته القليلة و سهولته في التعامل.
