셀룰로스 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 셀룰로스 위키백과, 우리 모두의 백과사전. ( 섬유소에서 넘어옴 ) 둘러보기로 가기 검색하러 가기 셀룰로스 일반적인 성질 화학식 ( C6H10O5 ) n CAS 번호 9004 - 34 - 6 PubChem 14055602 ChemSpider 21238442, 21239054 19205056, 21238442, 21239054 물리적 성질 밀도 1. 5 g / cm3 형태 흰색 분말 열화학적 성질 안전성 셀룰로스 ( 영어 : cellulose ) 는 수백에서 수천 개의 D - 포도당 단위체들이 beta ( 1→4 ) 글리코사이드 결합으로 연결된 선형 사슬의 다당류로, 화학식이 ( C6H10O5 ) n 인 유기 화합물이다. [ 1 ] [ 2 ] 셀룰로스는 녹색식물, 다양한 형태의 조류 및 난균류의 1차 세포벽의 중요한 구조적인 구성 요소이다. 어떤 종류의 세균은 셀룰로스를 분비하여 미생물막을 형성한다. [ 3 ] 셀룰로스는 지구 상에서 가장 풍부한 유기 화합물이다. [ 4 ] 식물은 해마다 1014 kg 의 셀룰로스를 만들어내는데, 이는 지구상의 유기화합물들 중 가장 많은 양이다. [ 5 ] 면섬유의 셀룰로스 함량
에서 포도당에 있는 여러 개의 하이드록시기는 같은 사슬 내 또는 이웃 사슬에 있는 산소 원자와 수소 결합을 형성하여, 사슬들을 나란히 고정시켜 높은 인장 강도를 갖는 미세섬유를 형성하도록 한다. 이것은 셀룰로스 미세섬유가 다당류 매트릭스에 맞물리는 세포벽에 인장 강도를 부여한다. 셀룰로스 미세섬유의 길이나 너비는 식물의 종류에 따라 달라지는데, 육상식물의 경우 2 ~ 5nm 정도의 너비를 보이는데 비해 조류의 경우 폭이 20nm 에 이르며 육상식물에서보다 훨씬 더 질서정연한 구조를 갖는다. [ 16 ] beta ( 1→4 ) 글리코사이드 결합, 선택된 수소 결합은 파란색 점선으로 표시되어 있다. 면섬유는 다당류의 90 % 이상이 셀룰로스인 가장 순수한 천연의 셀룰로스이다. 녹말과 비교하여 셀룰로스는 훨씬 더 결정성이다. 녹말은 물에서 60 ~ 70 C 이상으로 가열될 때 ( 요리와 같이 ) 결정질에서 비결정질로 바뀌는 반면에 셀룰로스는 물에서 비결정질로 되기 위해 320 C 의 온도와 25 MPa 의 압력이 필요하다. [ 17 ] 셀룰로스의 몇가지 다른 결정질 구조가 알려져 있으며, 이는 셀룰로스 가닥 사이와 가닥 내의 수소 결합의
프의 셀룰로스는 300 ~ 1, 700개의 포도당 단위체로 구성된 사슬 길이를 갖는다. 면화, 기타 식물 섬유, 세균의 셀룰로스는 800 ~ 10, 000개의 포도당 단위체로 구성된 사슬 길이를 갖는다. [ 4 ] 셀룰로스의 분해로 인해 매우 짧은 사슬 길이를 갖는 분자는 셀로덱스트린으로 알려져 있다. 긴 사슬의 셀룰로스와는 달리, 셀로덱스트린은 일반적으로 물과 유기 용매에 용해된다. 셀룰로스는 44. 44 % 의 탄소, 6. 17 % 의 수소, 49. 39 % 의 산소를 함유한다. 셀룰로스의 화학식은 ( C6H10O5 ) n 이고, 여기서 n은 중합도이며, 포도당 잔기의 수를 나타낸다. [ 19 ] 식물로부터 유래된 셀룰로스는 일반적으로 헤미셀룰로스, 리그닌, 펙틴 및 다른 물질들과의 혼합물로 발견되며, 세균의 셀룰로스는 상당히 순수하고, 더 높은 수분 함량을 갖고 있고, 보다 긴 사슬 길이로 인해 인장 강도가 더 크다. [ 4 ] 셀룰로스는 슈바이처 시약, 큐프리에틸렌다이아민 ( cupriethylenediamine, CED ), [UNK] ( cadmiumethylenediam
풍부한 유기 화합물이다. [ 4 ] 식물은 해마다 1014 kg 의 셀룰로스를 만들어내는데, 이는 지구상의 유기화합물들 중 가장 많은 양이다. [ 5 ] 면섬유의 셀룰로스 함량은 90 % 이고, 목재의 셀룰로스 함량은 40 ~ 50 % 이며, 건조된 삼 ( hemp ) 의 셀룰로스 함량은 약 57 % 이다. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 셀룰로스는 주로 판지 및 종이 제조에 사용된다. 소량이라도 셀로판, 레이온과 같은 다양한 파생 상품으로 전환된다. 에너지 작물의 셀룰로스를 셀룰로식 에탄올 ( cellulosic ethanol ) 과 같은 바이오 연료로 전환하는 것은 재생 가능한 연료 공급원으로 개발 중에 있다. 산업용 셀룰로스는 주로 목재 펄프 및 면섬유로부터 얻는다. [ 4 ] 일부 동물들 특히 반추동물과 흰개미는 여정편모충속 ( Trichonympha ) 세균과 같은 장에서 공생하는 미생물의 도움으로 셀룰로스를 소화할 수 있다. 사람의 경우 셀룰로스는 불용성 식이 섬유의 소화가 되지 않는 성분으로 대변을 위한 친수성 팽창제 역할을 하며, 잠재적으로 배변 작용을 돕는다. 소화시 장의 내
성 플라스틱인 셀룰로이드를 생산하는데 사용되었다. 셀룰로스로부터 레이온 ( 인조 견사 ) 의 생산은 1890년대에 시작되었고, 셀로판은 1912년에 발명되었다. 헤르만 슈타우딩거는 1920년에 셀룰로스의 중합체 구조를 결정했다. 셀룰로스는 1992년에 고바야시 ( Kobayashi ) 와 쇼다 ( Shoda ) 에 의해 화학적으로 합성 ( 생물학적 효소를 사용하지 않고 ) 되었다. [ 12 ] 식물 세포의 세포벽에서 셀룰로스와 다른 다당류들의 배열 구조와 특성 [ 편집 ] 셀룰로스는 무미, 무취이며, 20 ~ 30도의 접촉각을 가진 친수성이며, [ 13 ] 물과 대부분의 유기 용매에 불용성이며 키랄성이고 생분해성이다. 셀룰로스는 2016년에 467 C 에서 녹는 것으로 밝혀졌다. [ 14 ] 셀룰로스는 고온에서 농축된 무기산으로 처리함으로써 포도당 단위체로 화학적으로 분해될 수 있다. [ 15 ] 셀룰로스는 beta - D - 포도당들의 1번 탄소 ( C - 1 ) 와 4번 탄소 ( C - 4 ) 가 beta ( 1→4 ) 글리코사이드 결합을 통해 결합된 선형 구조를 이루며 포도당
로 되기 위해 320 C 의 온도와 25 MPa 의 압력이 필요하다. [ 17 ] 셀룰로스의 몇가지 다른 결정질 구조가 알려져 있으며, 이는 셀룰로스 가닥 사이와 가닥 내의 수소 결합의 위치에 따라 달라진다. 천연의 셀룰로스는 Ialpha 구조와 Ibeta 구조를 갖는 셀룰로스 I 이다. 세균과 조류가 생성하는 셀룰로스는 Ialpha 가 풍부하고, 고등 식물의 셀룰로스는 주로 Ibeta 로 구성된다. 재생 셀룰로스 섬유의 셀룰로스는 셀룰로스 II 이다. 셀룰로스 I 의 셀룰로스 II 로의 전환은 비가역적이며, 이는 셀룰로스 I 이 준안정적이며, 셀룰로스 II 가 안정하다는 것을 나타낸다. 다양한 화학적 처리로 셀룰로스 III 및 셀룰로스 IV 구조를 생성할 수 있다. [ 18 ] 셀룰로스의 많은 특성들은 셀룰로스 사슬의 길이나 중합도, 하나의 중합체 분자를 구성하는 포도당 단위체의 수에 의존한다. 목재 펄프의 셀룰로스는 300 ~ 1, 700개의 포도당 단위체로 구성된 사슬 길이를 갖는다. 면화, 기타 식물 섬유, 세균의 셀룰로스는 800 ~ 10, 000개의 포도당 단위체로 구성
는 실험실에서 박층 크로마토그래피의 고정상으로 사용된다. 셀룰로스 섬유는 또한 액체 여과에도 사용되며, 때로는 규조토 또는 다른 여과 매체와 조합하여 비활성 물질의 여과대를 만드는데 이용된다. 에너지 작물 : 이 부분의 본문은 에너지 작물입니다. 비식용 에너지 작물의 주된 가연성 성분은 셀룰로스이며, 리그닌은 그 다음이다. 비식용 에너지 작물은 식용 에너지 작물 ( 녹말 성분이 많음 ) 보다 더 많은 가용 에너지를 생산하지만, 여전히 농업 용지와 수자원을 두고 식용 작물과 경쟁한다. [ 43 ] 전형적인 비식용 에너지 작물에는 산업용 삼 ( 일부 국가에서는 불법임 ), 지팽이풀 ( switchgrass ) 억새, 버드나무, 사시나무 종들이 포함된다. 바이오연료 : 얼룩말 노폐물에서 발견되는 클로스트리디움 ( Clostridium ) 세균의 균주인 TU - 103은 거의 모든 형태의 셀룰로스를 뷰탄올 연료로 전환시킬 수 있다. [ 44 ] [ 45 ] 건축 재료 : 물에서 셀룰로스의 하이드록시기의 결합은 플라스틱 및 레진의 사용에 대한 대안으로 스프레이가 가능한 성형 가능 물질을 생성할 수 있게 한다. 재활용이 가능한 재료는 방수성 및 방화성을 나타낼 수 있다. 셀룰로스
셀룰로스는 beta - D - 포도당들의 1번 탄소 ( C - 1 ) 와 4번 탄소 ( C - 4 ) 가 beta ( 1→4 ) 글리코사이드 결합을 통해 결합된 선형 구조를 이루며 포도당 단위체가 번갈아가며 뒤집힌 모습을 띤다. 이러한 결합 모티프는 녹말과 글리코젠에 존재하는 alpha ( 1→4 ) 글리코사이드 결합과 대조된다. 이러한 구조로 인해 평행한 셀룰로스 분자들이 근접한 3번 탄소 ( C - 3 ) 와 6번 탄소 ( C - 6 ) 의 하이드록시기 사이에 수소 결합이 형성되어 선형 사슬로 존재하게 된다. 이러한 셀룰로스 분자의 선형 사슬이 약 80개가 모여 생물체 내 기능적 단위체인 셀룰로스 미세섬유 ( microfibril ) 를 형성한다. [ 5 ] 셀룰로스는 곧은 사슬 중합체이다. 녹말과는 달리 꼬임이나 분지가 일어니지 않으며, 분자는 포도당 잔기의 적도면의 입체구조에 의해 연장된 다소 뻣뻣한 막대 모양의 입체 구조를 채택한다. 셀룰로스 사슬에서 포도당에 있는 여러 개의 하이드록시기는 같은 사슬 내 또는 이웃 사슬에 있는 산소 원자와 수소 결합을 형성하여, 사슬들을 나란히 고정시켜 높은 인장 강도를 갖는 미세섬유를 형성하도록
하는데 사용될 수도 있다. [ 24 ] 생합성 [ 편집 ] 식물에서 셀룰로스는 로제트 말단 복합체 ( rosette terminal complexes, RTCs ) 에 의해 세포막에서 합성된다. 로제트 말단 복합체는 개개의 셀룰로스 사슬을 합성하는 셀룰로스 생성효소 ( cellulose synthase ) 를 포함하는 약 25 nm 직경의 헥사머 단백질 구조이다. [ 25 ] 각각의 로제트 말단 복합체는 세포막에 떠 있고, 세포벽으로 미세섬유 ( microfibril ) 를 회전시킨다. 로제트 말단 복합체는 미지의 화학양론에서 CesA 유전자에 의해 발현되는 적어도 세 가지 다른 셀룰로스 생성효소를 포함한다. [ 26 ] CesA 유전자의 분리된 세트는 1차 세포벽 및 2차 세포벽의 생합성에 관여한다. CesA 상과 ( superfamily ) 에는 약 7개의 아과 ( subfamily ) 가 있는 것으로 알려져 있다. 셀룰로스 생성효소는 UDP - 포도당을 사용하여 beta ( 1→4 ) 글리코사이드 결합으로 연결된 셀룰로스를 생성한다. [ 27 ] 셀룰로스 합성은 사슬의 개시와 신장이 필요하며, 두 과정은 별개이다. CesA 글루
ine M. ; Suszynski, Wieslaw J. ; Schmidt, Lanny D. ( 2009 ). " Reactive Boiling of Cellulose for Integrated Catalysis through an Intermediate Liquid ". 《 Green Chemistry 》 11 ( 10 ) : 1555. doi : 10. 1039 / B915068B. ↑ Teixeira, Andrew R. ; Mooney, Kyle G. ; Kruger, Jacob S. ; Williams, C. Luke ; Suszynski, Wieslaw J. ; Schmidt, Lanny D. ; Schmidt, David P. ; Dauenhauer, Paul J. ( 2011 ). " Aerosol Generation by Reactive Boiling Ejection of Molten Cellulose ". 《 Energy & Environmental Science 》 ( Energy & Environmental Science, Royal Society of Chemistry ) 4 ( 10 ) : 4306. doi : 10. 1039 / C1EE01876K. ↑ Mettler, Matthew S. ; Mushrif, Samir H. ; Paulsen,
셀룰로스(영어: cellulose), 또는 셀룰로오스는 수백에서 수천 개의 D-포도당 단위체들이 beta(1→4) 글리코사이드 결합으로 연결된 선형 사슬이 중첩된 격자형의 다당류로, 화학식이 (C6H10O5)n 인 유기 화합물이다. 셀룰로스는 녹색식물, 다양한 형태의 조류 및 난균류의 1차 세포벽의 중요한 구조적인 구성 요소이다. 어떤 종류의 세균은 셀룰로스를 분비하여 미생물막을 형성한다. 셀룰로스는 지구 상에서 가장 풍부한 유기 화합물이다. 식물은 해마다 1014 kg의 셀룰로스를 만들어내는데, 이는 지구상의 유기화합물들 중 가장 많은 양이다. 면섬유의 셀룰로스 함량은 90%이고, 목재의 셀룰로스 함량은 40~50%이며, 건조된 삼(hemp)의 셀룰로스 함량은 약 57%이다.셀룰로스는 주로 판지 및 종이 제조에 사용된다. 소량이라도 셀로판, 레이온과 같은 다양한 파생 상품으로 전환된다. 에너지 작물의 셀룰로스를 셀룰로식 에탄올(cellulosic ethanol)과 같은 바이오 연료로 전환하는 것은 재생 가능한 연료 공급원으로 개발 중에 있다. 산업용 셀룰로스는 주로 목재 펄프 및 면섬유로부터 얻는다.일부 동물들 특히 반추동물과 흰개미는 여정편모충속(Trichonympha) 세균과 같은 장에서 공생하는 미생물의 도움으로 셀룰로스를 소화할 수 있다. 사람의 경우 셀룰로스는 불용성 식이 섬유의 소화가 되지 않는 성분으로 대변을 위한 친수성 팽창제 역할을 하며, 잠재적으로 배변 작용을 돕는다. 소화시 장의 내벽을 기계적으로 자극하여 윤활제를 분비하게 만들어 통과를 돕는다. 이렇게 작용하는 셀룰로스는 섬유소라고 부른다.