Celuloza

Celuloza

Nazewnictwo Inne nazwy i oznaczenia farm. łac. cellulosi pulvis, cellulosum microcristallinum inne błonnik
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	(C 6H 10O 5) n
Masa molowa	160 000–560 000 g/mol
Monomery	D-glukoza (C 6H 12O 6)
Identyfikacja
Numer CAS	9004-34-6
PubChem	14055602
DrugBank	DB14158
Właściwości Rozpuszczalność w wodzie nierozpuszczalna[2] w innych rozpuszczalnikach odczynnik Schweizera[1] Temperatura degradacji 250–260 °C[2] Biodegradowalność tak Biokompatybilność tak (biopolimer)
Niebezpieczeństwa Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Substancja nie jest klasyfikowana jako niebezpieczna według kryteriów GHS[3]. NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[4] 0 0 0   Numer RTECS FJ5691460 Dawka śmiertelna LD50 powyżej 5 g/kg (szczur, drogą pokarmową)[4]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło w Wikisłowniku

Celuloza (łac. cellula ‘komórka’) – nierozgałęziony biopolimer, polisacharyd zbudowany liniowo z 3000–14 000 cząsteczek D-glukozy połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi^[5][a] (masa molowa 160–560 kg/mol^[2]). Łańcuchy te mają długość około siedmiu mikrometrów. Wiązanie β przyczynia się do utworzenia sztywnych, długich nitek, które układają się równolegle, tworząc micele połączone mostkami wodorowymi^[7]. Uważana jest za najpowszechniej występujący biopolimer na Ziemi^[8].

Głównymi producentami celulozy są rośliny naczyniowe, których biosynteza przebiega w błonie komórkowej. Celuloza wytwarzana jest też przez większość glonów, różne bakterie, a nawet zwierzęta – osłonice^[9]. Substratem do jej biosyntezy jest glukoza^[9], która w pierwszym etapie jest fosforylowana za pomocą heksokinazy do glukozo-6-fosforanu^[9][10], który pod wpływem fosfoglukomutazy(inne języki) jest izomeryzowany do glukozo-1-fosforanu(inne języki)^[9][11.1]:

glukoza + ATP ⇌ glukozo-6-fosforan + ADP

glukozo-6-fosforan ⇌ glukozo-1-fosforan(inne języki)

Glukozo-1-fosforan ulega następnie kondensacji z UTP z wytworzeniem urydyno 5'-difosfoglukozy(inne języki) (UDP-glukozy)^[9][11.1]:

glukozo-1-fosforan + UTP ⇌ UDP-glukoza(inne języki) + PP_i

Reakcję tę katalizuje pirofosforylaza UDP-glukozy(inne języki)^[9][11.1] (UDP-glukoza jest aktywną formą glukozy i służy jako substrat do biosyntezy także innych cukrów, np. sacharozy^[11.2] i glikogenu^[11.1]).

Kolejnym etapem jest polimeryzacja UDP-glukozy, w wyniku czego powstają łańcuchy β-glukanu, które krystalizują, tworząc końcowy produkt – celulozę^[9].

Na skalę przemysłową celulozę otrzymuje się z drewna^[12][13] metodą siarczynową (działanie Ca(HSO
3)
2), siarczanową (działanie mieszaniną NaOH, Na
2S, Na
2CO
3 i Na
2SO
4) lub natronową (działanie NaOH). Wszystkie one prowadzą do roztworzenia ligniny, podczas gdy w warunkach procesów celuloza pozostaje nienaruszona i można ją wyizolować i oczyścić^[13].

W czystej postaci celuloza jest białą, pozbawioną smaku i zapachu, nierozpuszczalną w wodzie substancją. W środowisku wodnym rozpuszcza się w odczynniku Schweizera^[1]. Ulega estryfikacji (podobnie jak alkohole), co wykorzystuje się do wytwarzania azotanu oraz octanu celulozy.

Jej trawienie przez przeżuwaczy umożliwia grupa enzymów zwanych celulazami^[12].

Jest składnikiem budulcowym ściany komórkowej roślin wyższych^[7][14] (np. drewno zawiera zwykle 45–50% celulozy, zaś bawełna ok. 90%)^[14] oraz niektórych glonów, grzybów i bakterii^[7]. Występuje z innymi substancjami podporowymi (np. ligniną, pektyną, hemicelulozą). Najwięcej celulozy zawierają niektóre włókna, na przykład lnu lub juty, oraz włoski okrywające nasiona bawełny (nawet ponad 90%)^[12].

Sproszkowana celuloza stanowi znany adsorbent stosowany w chromatografii cienkowarstwowej i kolumnowej, ma zastosowanie w produkcji tabletek i kapsułek jako substancja wypełniająca (do 50%), wiążąca (5–20%) i rozsadzająca (3–15%), a celuloza mikrokrystaliczna jako substancja pomocnicza w praktyce farmaceutycznej (FP VIII: cellulosum microcrystallinum)^[5]. Spełnia funkcję czynnika stabilizującego w zawiesinach oraz zmniejsza sedymentację substancji leczniczych w czopkach^[7]. Grupy hydroksylowe celulozy mogą być estryfikowane różnymi kwasami lub tworzyć połączenia eterowe. Tego typu pochodne są stosowane w preparatach farmaceutycznych i lecznictwie, na przykład metyloceluloza, sól sodowa karboksymetylocelulozy, koloksylina. Jest surowcem w przemyśle włókienniczym, papierniczym, a także w produkcji materiałów wybuchowych (nitroceluloza), lakierów oraz tworzyw sztucznych.

• alkaliceluloza
• nitroceluloza
• celofan
• celuloid