Xenlulozo là gì? Công thức, điều chế, ứng dụng của Xenlulozơ

Xellulose là gì?

Cellulose là một hợp chất hữu cơ tồn tại ở dạng chất rắn, dạng sợi, màu trắng và không mùi. Chất này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1838 bởi nhà hóa học người Pháp Anselme Payen. Đến nay, xenlulô đã được sử dụng rộng rãi trong đời sống và hoạt động sản xuất công nghiệp.

Công thức cấu tạo của xenlulozơ là gì?

Công thức phân tử của xenlulozơ là [(C6H10O5)]hoặc [C6H7O2(OH)3]N. Nó là một polyme được tạo thành từ các chuỗi β glycosid, phân tử không phân nhánh hay xoắn nên có khối lượng phân tử rất lớn.

Xellulose là gì?

Trong hóa học, cellulose là một polysaccharide, thành phần chính của màng tế bào thực vật. Nó được hình thành thông qua liên kết β(1→4)-glycosid giữa các đơn vị D-glucose. Những liên kết này làm cho nó trở thành một chuỗi polymer thẳng. Các nhóm hydroxyl (OH-) trên các phân tử glucose hình thành liên kết hydro với các nguyên tử oxy, giữ các chuỗi cố định và tạo cho sợi có độ bền kéo cao. Trong thành tế bào của thực vật, nhiều chuỗi liên kết với nhau tạo thành các vi sợi.

Tính chất lý hóa điển hình của xenlulo

Tính chất vật lý

Cellulose là chất rắn kết tinh màu trắng, không màu, không vị, có độ bền cao nhờ độ bền của liên kết hydro hiện diện giữa các chuỗi riêng lẻ trong các sợi xenlulo nhỏ.

Cellulose không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ và tan tốt trong nước Svayde.

• Khối lượng mol: 162,156g/mol.
• Mật độ: 1,5 g/cm3.
• Điểm nóng chảy của cellulose: 260 độ C.

Tính chất hóa học của xenluloza là gì?

– Tham gia phản ứng thủy phân

Đun nóng xenluloza trong dung dịch axit sunfuric 70% sẽ thu được sản phẩm là glucose. Phản ứng này thường xảy ra trong dạ dày của động vật nhai lại như trâu, bò…

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

– Phản ứng este hóa

Xellulose phản ứng với axit HNO3 ở điều kiện nhiệt độ và với axit H2SO4 đậm đặc sẽ tạo ra xenlulo trinitrat. Chất này có màu vàng, dễ cháy, khi đốt không tạo khói và không tạo tro.

[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 → [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O

– Xellulose phản ứng với anhydrit axetic tạo thành sản phẩm xenluloza triaxetat

– Tham gia phản ứng oxi hóa

Xenlulo phản ứng với oxi tạo ra khí cacbonic và nước

6nO2+ [C6H7O2(OH)3]n → 5nH2O + 6nCO2

Xellulose có vai trò gì?

Vai trò của xenlulozơ

Cellulose là một loại protein cấu trúc được tìm thấy trong thực vật và tảo. Các sợi cellulose được bao bọc trong một ma trận polysaccharide có tác dụng hỗ trợ thành tế bào thực vật. Thân cây và gỗ được hỗ trợ bởi các sợi xenlulo phân bố dưới dạng ma trận lignin, trong đó xenlulo là thanh cốt thép và lignin đóng vai trò như bê tông. Dạng cellulose tự nhiên tinh khiết nhất là bông có hàm lượng cellulose trên 90%. Trong khi đó, gỗ chỉ chứa khoảng 40 – 50% cellulose.

Một số loại vi khuẩn tiết ra cellulose để tạo thành màng sinh học. Màng này cung cấp bề mặt liên kết cho vi sinh vật và cho phép chúng tổ chức thành các khuẩn lạc.

Mặc dù động vật không thể tự sản xuất ra xenlulô nhưng xenlulo đóng vai trò quan trọng đối với chúng. Một số côn trùng sử dụng cellulose làm thức ăn và vật liệu xây dựng. Để tiêu hóa cellulose, động vật nhai lại sử dụng vi sinh vật cộng sinh. Con người không thể tiêu hóa được cellulose nhưng nó là nguồn cung cấp chất xơ không hòa tan, có tác dụng ảnh hưởng đến quá trình hấp thu chất dinh dưỡng và hỗ trợ đào thải chất thải ra khỏi cơ thể.

Quá trình tiêu hóa xenlulozơ diễn ra như thế nào ở động vật và con người?

Dành cho động vật

Trong ruột mối có vi khuẩn mastigophorans giúp tiêu hóa cellulose, còn động vật ăn cỏ là động vật nhai lại. Trong dạ dày của chúng có nhiều ngăn khác nhau giúp thực hiện quá trình tiêu hóa thức ăn.

Dạ cỏ là ngăn đầu tiên mà thức ăn đi vào và đây cũng là nơi rau, cỏ được lưu trữ tạm thời trước khi nôn ra ngoài để nhai lại. Sự hiện diện của vi khuẩn và enzyme trong dạ cỏ giúp cellulose được tiêu hóa trong điều kiện kỵ khí. Sản phẩm phụ của kiểu tiêu hóa này là khí metan có mùi hôi phá hủy tầng ozone của Trái đất.

Đối với con người

Cellulose là một loại chất xơ giúp hỗ trợ quá trình loại bỏ chất thải trong ruột mà hệ tiêu hóa của con người không thể tiêu hóa được. Sự hiện diện của liên kết beta acetal trong cellulose giúp phân biệt nó với tinh bột và là yếu tố quyết định khả năng tiêu hóa của nó. Con người thiếu các enzyme cần thiết để phá vỡ các liên kết này.

Trái cây và rau quả chứa một lượng nhỏ xenlulo nên rất dễ tiêu hóa. Chất xơ có chứa cellulose giúp thức ăn di chuyển dễ dàng hơn qua hệ thống tiêu hóa. Chế độ ăn nhiều chất xơ giúp giảm nguy cơ ung thư ruột kết vì chất xơ giúp giảm thời gian phân lưu lại trong thành ruột kết.

Trái cây và rau quả chứa một lượng nhỏ xenlulo nên dễ tiêu hóa

Cách điều chế xenlulo

Trong môi trường tự nhiên, xenluloza là một trong những thành phần chính cấu tạo nên màng tế bào của thực vật. Nó được tổng hợp từ rơm, bông, bã mía,…

Trong công nghiệp, xenlulô được sản xuất bằng dung dịch kiềm hoặc sunfit để nấu nguyên liệu thực vật. Vật liệu thu được, được gọi là bột giấy sulfite, sau đó được tẩy trắng để loại bỏ lượng lignin còn sót lại.

Cellulose cũng được điều chế từ quá trình phân hủy bột gỗ công nghiệp trong lò nung với việc bổ sung axit HCl 1 – 10%. Quá trình nung sẽ diễn ra ở nhiệt độ 100 độ C trong thời gian 0,5 – 2 giờ. Sau khi phản ứng kết thúc, sản phẩm thu được sẽ được làm nguội và trung hòa bằng xút lỏng, sau đó tiếp tục sấy khô ở nhiệt độ 100 độ C. Cuối cùng, nó sẽ bị nghiền nát.

Ứng dụng của xenlulo

Cellulose có nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất công nghiệp, cụ thể:

Sản xuất giấy

Cellulose được sử dụng làm nguyên liệu chính trong ngành sản xuất giấy, bao gồm giấy in, giấy gói hàng, giấy vệ sinh, bìa cứng và nhiều sản phẩm từ giấy khác.

Trong công nghiệp sản xuất vải, Cellulose còn được dùng để sản xuất sợi tổng hợp, trong đó có sợi lyocell và sợi viscose. Đặc điểm của loại sợi này là mềm mại, thoáng khí và thân thiện với môi trường. Vì vậy chúng thường được sử dụng trong ngành dệt may, sản xuất vải không dệt và nhiều ứng dụng thời trang khác.

Sản xuất bao bì thực phẩm Cellulose được sử dụng để sản xuất bao bì thực phẩm như túi giấy, khay, hộp carton và các vật liệu đóng gói khác. Chất liệu này bền, an toàn, có khả năng phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường.

Dược phẩm và thực phẩm

– Hoạt động như một chất bảo quản trong phô mai.

Cellulose được sử dụng làm chất bảo quản phô mai

– Cellulose có khả năng hút nước, tạo độ nhớt và liên kết các thành phần trong dược phẩm và thực phẩm như bột thuốc, viên nang, chất chống đông, chất nhũ hóa và thực phẩm chế biến.

Trong ngành xây dựng, Cellulose có thể được sử dụng để cải thiện tính chất cơ lý của vật liệu xi măng, bổ sung vào vữa hoặc sơn để tăng độ bám dính và độ bền của vật liệu.

Với con người

– Bổ sung chất xơ cho con người thông qua các loại trái cây, rau, củ, quả.

– Cellulose trong thực phẩm giúp thúc đẩy quá trình hấp thu và trao đổi ion natri và kali trong ruột, từ đó giúp làm giảm tỷ lệ natri và kali trong máu, giúp giảm huyết áp.

Với những thông tin chúng tôi vừa đưa ra ở trên chắc hẳn bạn đã hiểu rõ hơn về cellulose là gì rồi phải không? Hy vọng bài viết này sẽ giúp ích cho các bạn và đừng quên ghé thăm website Đông Á https://dongachem.vn/ thường xuyên để cập nhật những kiến ​​thức mới nhé.

Xem thêm: Clo là gì? Những ứng dụng nổi bật của Clo trong đời sống hiện nay