ЦЕЛЛЮЛОЗА
клетчатка, главный строительный материал растительного мира, образующий клеточные стенки деревьев и других высших растений. Самая чистая природная форма целлюлозы - волоски семян хлопчатника.
Очистка и выделение.
В настоящее время промышленное значение имеют лишь два источника целлюлозы - хлопок и древесная масса. Хлопок представляет собой почти чистую целлюлозу и не требует сложной обработки, чтобы стать исходным материалом для изготовления искусственного волокна и неволокнистых пластиков. После того как от хлопкового семени отделены длинные волокна, используемые для изготовления хлопчатобумажных тканей, остаются короткие волоски, или "линт" (хлопковый пух), длиной 10-15 мм. Линт отделяют от семени, в течение 2-6 ч нагревают под давлением с 2,5-3%-м раствором гидроксида натрия, затем промывают, отбеливают хлором, снова промывают и сушат. Полученный продукт представляет собой целлюлозу чистоты 99%. Выход равен 80% (масс.) линта, а остальное приходится на лигнин, жиры, воски, пектаты и шелуху семян. Древесную массу делают обычно из древесины деревьев хвойных пород. Она содержит 50-60% целлюлозы, 25-35% лигнина и 10-15% гемицеллюлоз и нецеллюлозных углеводородов. В сульфитном процессе древесную щепу варят под давлением (около 0,5 МПа) при 140° C с диоксидом серы и бисульфитом кальция. При этом лигнины и углеводороды переходят в раствор и остается целлюлоза. После промывки и отбеливания очищенная масса отливается в рыхлую бумагу, похожую на промокательную, и сушится. Такая масса на 88-97% состоит из целлюлозы и вполне пригодна для химической переработки в вискозное волокно и целлофан, а также в производные целлюлозы - сложные и простые эфиры. Процесс регенерации целлюлозы из раствора при добавлении кислоты в ее концентрированный медноаммиачный (т.е. содержащий сульфат меди и гидроксид аммония) водный раствор был описан англичанином Дж.Мерсером около 1844. Но первое промышленное применение этого метода, положившее начало промышленности медно-аммиачного волокна, приписывается Е. Швейцеру (1857), а дальнейшее его развитие - заслуга М. Крамера и И. Шлоссбергера (1858). И только в 1892 Кросс, Бевин и Бидл в Англии изобрели процесс получения вискозного волокна: вязкий (откуда название вискоза) водный раствор целлюлозы получался после обработки целлюлозы сначала крепким раствором едкого натра, что давало "натронную целлюлозу", а затем - дисульфидом углерода (CS2), в результате чего получался растворимый ксантогенат целлюлозы. При выдавливании струйки этого "прядильного" раствора через фильеру с малым круглым отверстием в кислотную ванну целлюлоза регенерировалась в форме вискозного волокна. При выдавливании раствора в такую же ванну через фильеру с узкой щелью получалась пленка, названная целлофаном. Ж. Бранденбергер, занимавшийся во Франции этой технологией с 1908 по 1912, первым запатентовал непрерывный процесс изготовления целлофана.
Химическая структура.
Несмотря на широкое промышленное применение целлюлозы и ее производных, принятая в настоящее время химическая структурная формула целлюлозы была предложена (У.Хоуорсом) лишь в 1934. Правда, с 1913 была известна ее эмпирическая формула C6H10O5, определенная по данным количественного анализа хорошо промытых и высушенных образцов: 44,4% C, 6,2% H и 49,4% O. Благодаря работам Г.Штаудингера и К.Фройденберга было известно также, что это длинноцепная полимерная молекула, состоящая из показанных на рис. 1 повторяющихся глюкозидных остатков. Каждое звено имеет три гидроксильные группы - одну первичную (- CH2ЧOH) и две вторичные (>CHЧOH). К 1920 Э.Фишер установил структуру простых сахаров, и в том же самом году рентгенографические исследования целлюлозы впервые показали четкую дифракционную картину ее волокон. Рентгенограмма волокна хлопка указывает на четко выраженную кристаллическую ориентацию, но волокно льна еще более упорядочено. При регенерации целлюлозы в форме волокна кристалличность в значительной мере теряется. Как нетрудно видеть в свете достижений современной науки, структурная химия целлюлозы практически стояла на месте с 1860 по 1920 по той причине, что все это время оставались в зачаточном состоянии вспомогательные научные дисциплины, необходимые для решения проблемы.
РЕГЕНЕРИРОВАННАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА
Вискозное волокно и целлофан.
И вискозное волокно, и целлофан - это регенерированная (из раствора) целлюлоза. Очищенная природная целлюлоза обрабатывается избытком концентрированного гидроксида натрия; после удаления избытка ее комки растирают и полученную массу выдерживают в тщательно контролируемых условиях. При таком "старении" уменьшается длина полимерных цепей, что способствует последующему растворению. Затем измельченную целлюлозу смешивают с дисульфидом углерода и образовавшийся ксантогенат растворяют в растворе едкого натра для получения "вискозы" - вязкого раствора. Когда вискоза попадает в водный раствор кислоты, из нее регенерируется целлюлоза. Упрощенные суммарные реакции таковы:
Вискозное волокно, получаемое выдавливанием вискозы через малые отверстия фильеры в раствор кислоты, широко применяется для изготовления одежды, драпировочных и обивочных тканей, а также в технике. Значительные количества вискозного волокна идут на технические ремни, ленты, фильтры и шинный корд.
Целлофан.
Целлофан, получаемый выдавливанием вискозы в кислую ванну через фильеру с узкой щелью, проходит затем через ванны промывки, отбеливания и пластификации, пропускается через сушильные барабаны и сматывается в рулон. Поверхность целлофановой пленки почти всегда покрывают нитроцеллюлозой, смолой, каким-либо воском или лаком, чтобы уменьшить пропускание паров воды и обеспечить возможность термической герметизации, так как целлофан без покрытия не обладает свойством термопластичности. На современных производствах для этого используются полимерные покрытия поливинилиденхлоридного типа, поскольку они в меньшей степени влагопроницаемы и дают более прочное соединение при термогерметизации. Целлофан широко применяется главным образом в тароупаковочном производстве как оберточный материал для галантерейных товаров, пищевых продуктов, табачных изделий, а также в качестве основы для самоклеющейся упаковочной ленты.
Вискозная губка.
Наряду с получением волокна или пленки, вискозу можно смешать с подходящими волокнистыми и мелкокристаллическими материалами; после кислотной обработки и водного выщелачивания такая смесь преобразуется в вискозный губчатый материал (рис. 2), который применяется для упаковки и теплоизоляции.
Реакция с оксидом этилена или пропилена дает гидроксилированные простые эфиры:
Наличием этих гидроксильных групп и геометрией макромолекулы обусловлено сильное полярное взаимное притяжение соседних звеньев. Силы притяжения столь велики, что обычные растворители не в состоянии разорвать цепь и растворить целлюлозу. Эти свободные гидроксильные группы ответственны также за большую гигроскопичность целлюлозы (рис. 3). Этерификация и эфиризация понижают гигроскопичность и повышают растворимость в обычных растворителях.
СТЕПЕНЬ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Материал Число глюкозидных остатков
Необработанный хлопок 2500-3000
Очищенный хлопковый линт 900-1000
Очищенная древесная масса 800-1000
Регенерированная целлюлоза 200-400
Промышленный ацетат целлюлозы 150-270
Рис. 5. МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА целлюлозы. Молекулярные цепи проходят через несколько мицелл (кристаллических областей) протяженностью L. Здесь A, A" и B" - концы цепей, лежащие в кристаллизованной области; B - конец цепи вне кристаллизованной области.
Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .
Время чтения: 6 минут
Целлюлоза представляет собой волокнистый материал растительного происхождения и является основой всех натуральных и искусственных целлюлозных волокон. Натуральные целлюлозные волокна включают хлопок, лен, пеньку, джут и рами. Целлюлоза представляет собой полимерный сахарный полисахарид, состоящий из повторяющихся 1,4-8-гидроглюкозных единиц, связанных друг с другом 8-эфирными связями. Сильные межмолекулярные силы между цепями в сочетании с высокой линейностью молекулы целлюлозы объясняют кристаллическую природу целлюлозных волокон.
Естественные волокна являются растительными, животными или минеральными по происхождению. Растительные волокна, как следует из названия, происходят от растений. Основным химическим компонентом в растениях является целлюлоза, и поэтому их также называют целлюлозными волокнами. Волокна обычно связаны природным фенольным полимером, лигнином, который также часто присутствует в клеточной стенке волокна; поэтому растительные волокна также часто называют лигноцеллюлозными волокнами, за исключением хлопка, который не содержит лигнин.
Целлюлоза представляет собой волокнистый материал растительного происхождения и является основой всех натуральных и искусственных целлюлозных волокон. Натуральные целлюлозные волокна включают хлопок, лен, пеньку, джут и рами. Основным искусственным целлюлозным волокном является вискоза, волокно, полученное путем регенерации растворенных форм целлюлозы.
Целлюлоза представляет собой полимерный сахар (полисахарид), состоящий из повторяющихся 1,4-8-гидроглюкозных единиц, соединенных друг с другом 8-эфирными связями.
Длинные линейные цепи целлюлозы позволяют гидроксильным функциональным группам на каждом звене ангидроглюкозы взаимодействовать с гидроксильными группами на соседних цепях посредством водородной связи и силы Ван-дер-Ваальса. Эти сильные межмолекулярные силы между цепями в сочетании с высокой линейностью молекулы целлюлозы объясняют кристаллическую природу целлюлозных волокон.
Растительные волокна классифицируются в соответствии с их источником на растениях следующим образом:
(1) лубяные или стеблевые волокна, которые образуют волокнистые пучки во внутренней коре (флоэме или лубе) стеблей растений, часто упоминаются как мягкие волокна для текстильного использования;
(2) листовые волокна, которые проходят вдоль листьев однодольных растений, также называются твердыми волокнами и;
(3) волокна семенного волоса, источник хлопка, который является самым важным растительным волокном. Существует более 250 000 видов высших растений; однако для коммерческого применения используется лишь очень ограниченное число видов (<0,1%).
Волокна в лубяных и листовых волокнах являются неотъемлемой частью структуры растений, обеспечивая прочность и поддержку. В растениях из лубяных волокон они находятся рядом с внешней корой в лубе или флоэме и служат для укрепления стеблей этих тростниковых растений.
Волокна находятся в нитях, проходящих по длине стержня или между суставами. Чтобы отделить пряди, необходимо удалить естественную резинку, связывающую их. Эта операция называется вымачивание (контролируемое гниение). Для большинства применений, особенно для текстильных изделий, это длинное волокно композитного типа используется напрямую; однако, когда такие волокнистые нити измельчаются химическими средствами, прядь разбивается на гораздо более короткие и тонкие волокна.
Длинные листовые волокна дают силу листьям некоторых недревесных однодольных растений. Они простираются в продольном направлении по всей длине листа и зарываются в ткани паренхиматозной природы. Волокна, найденные ближе всего к поверхности листа, являются самыми сильными. Волокна отделяются от целлюлозы путем соскоба, поскольку между волокнами и пульпой малое связывание; эта операция называется декортикацией. Листовые волокнистые нити также многослойны по структуре.
Древние люди использовали веревку для рыболовства, ловушек и транспортировки, а также в тканях для одежды. Производство веревок и шнуров началось в палеолитические времена, как видно на рисунках пещер. Веревки, шнуры и ткани изготавливались из тростника и трав в Древнем Египте (400 г. до н.э.). Веревки, лодки, паруса и коврики изготавливались из волокон пальмового листа и стеблей папируса, а письменные поверхности, называемых папирусом, из сердцевины. Джут, лен, рами, осока, камыш и тростник уже давно используются для тканей и корзин. В древности джут выращивался в Индии и использовался для прядения и ткачества. Считается, что первая настоящая бумага была сделана в юго-восточном Китае во втором веке нашей эры из старых тряпок (лубяных волокон) из пеньки и рами, а затем из лубяного волокна тутового дерева.
В последние годы мировые рынки растительных волокон неуклонно снижаются, главным образом в результате замены синтетическими материалами. Джут традиционно является одним из основных лубяных волокон (тоннажная основа), продаваемых на мировом рынке; однако резкое снижение экспорта джута в Индию свидетельствует о снижении рыночного спроса на это волокно, которое жизненно важно для экономики Индии (Западная Бенгалия), Бангладеша и Пакистана.
Рами является одним из самых старых волокнистых культур, которая использовалась как минимум шесть тысяч лет назад. Он также известен как фарфоровая трава.
В зависимости от обработки, используемой для удаления волокна из стебля, конопля может быть, естественно, кремово-белой, коричневой, серой, черной или зеленой.
Джут является одним из самых дешевых натуральных волокон и уступает только хлопку в произведенном количестве и разнообразном использовании. Волокна джута состоят в основном из растительных материалов целлюлозы и лигнина.
Волокно механически извлекается из сухой зрелой кокосовой шелухи после вымачивания.
Капоковое волокно — это шелковисто-хлопчатобумажное вещество, которое окружает семена в стручках дерева сейба.
Клетчатка или пищевые волокна, по мнению диетологов, должны ежедневно присутствовать в рационе человека. Она содержится только в растительной пище. Но человек упорно стремится заменять пищу растительную на пищу животного происхождения.
Энергетической ценности пищевые волокна не представляют, но зато содержат массу необходимых веществ, несущих огромную пользу для организма. Что такое клетчатка, её значение, польза и вред, сегодня в нашей статье.
Считается, что для обеспечения нормального и здорового существования, человеку необходимо так строить свой рацион питания, чтобы в нём присутствовало 80% пищи растительной и 20% пищи животного происхождения.
А отсутствие растительной пищи порождает в организме опасные заболевания сердца, сосудов, обмена веществ и даже онкологию.
В жизни получается у многих людей все наоборот. Ученые отмечают, что даже в наиболее развитых странах, на кого мы привыкли равняться, допустим во Франции, происходит заметное снижение в употреблении растительных волокон. Нормой потребления считается 40 г в день, а во Франции оно уже снизилось до 20 г.
И происходит это не только потому, что люди предпочитают больше есть мясо, но и потому, что рынок предлагает нам рафинированную растительную пищу, лишённую пищевых волокон.
С научной точки зрения, растительная клетчатка относится к полисахаридам, имеющим вид длинной цепочки моносахаридов одного вида, чаще углеводов сложных. Это ни что иное, как волокна пищевые, из которых состоят мембраны клеток растительных.
Эти макроэлементы плохо поддаются переработке в организме человека и потому выводятся из организма быстро и почти в неизменном виде. Поэтому, встречается в литературе сравнение растительных волокон со щёткой, которая продвигаясь по лабиринтам кишечника, вычищает из всех пространств между ворсинками, все давние и застарелые отложения остатков пищевых.
Которые разлагаясь, выделяют яд и токсины, а те в свою очередь попадают в кровь и разносятся ко всем органам, что не безопасно для человека.Посмотрите видео, о волшебной пользе клетчатки:
Пищевые волокна относятся к грубой пище, но именно в такой пище и нуждается желудочно-кишечный тракт человека. И пусть не дают эти макроэлементы энергию организму, как витамины и минералы, но они выполняют свою, необходимую и важную роль.
Пищевые волокна имеют сложную квалификацию по разным признакам, я не буду полностью описывать её, а только кратко перечислю для общего представления.
Макроэлементы растительного происхождения имеют отличия друг от друга:
Хочется отметить лишь основные типы макроэлементов пищевых волокон. К ним относятся:
Лигнины , это макроэлементы одревесневших стенок растительных клеток, которые задают структуру прочности клеточным мембранам. Лигнинов много в древесных породах, в лиственных их содержится до 24%, в хвойных — до 30%. Но это не значит, что они отсутствуют в овощах и травах.
Их содержание отмечается в злаках, редисе, редьке, свёкле, горохе и баклажанах. Причём, чем дольше лежат овощи, тем концентрация лигнинов становится в них выше. Как было отмечено выше, они совершенно не перерабатываются в кишечнике и продвигаясь захватывают с собой и другие вещества, уменьшая их всасываемость и усвояемость, за счёт быстрого прохождения по кишечнику.
Это свойство лигнинов взято на вооружении людьми, желающими быстро похудеть. Кроме этого лигнины снижают уровень холестерина и помогают очищению кишечника.
К этой группе относятся крахмальные (гликоген и крахмал), и структурные полисахариды или некрахмальные:
Это целлюлоза, являющаяся строительным материалом растений. Она нерастворима в воде и при гидролизе преобразуется в глюкозу. В природе представляется довольно распространённым макроэлементом. Фигурирует во всех растениях, больше всего ее в оболочках зёрен, кожуре плодов и овощей, кожице ягод и фруктов.
Переваривание целлюлозы происходит только в пищеварительном тракте жвачных животных. благодаря содержанию особой группы микроорганизмов, способных расщеплять целлюлозу до глюкозы. Человек не может перерабатывать этот макроэлемент.
Гемицеллюлоза как и целлюлоза, вбирает в себя большое количество воды и при этом увеличивается в объёме. Они создают ощущение быстрого наполнения желудка и сытости, в толстом кишечнике своим объёмом проталкивают все содержимое «к выходу», тем самым благоприятствует быстрому освобождению кишечника.
Пектины, представляясь макроэлементом структурным, участвуют в поддержании давления растений. Их содержание отмечается во всех растениях высшего порядка и в некоторых водорослях, обитающих в море. Благодаря пектинам плоды и овощи длительное время сохраняют свою свежесть при хранении.
Пектины тоже не усваиваются организмом человека, снижают всасывание жиров и сахара, являясь отличным сорбентом они захватывают холестерин, отходы и токсины из кишечника и выводят их. Пектины очень полезны при дисбактериозе кишечника. В большом количестве содержатся в яблоках, цитрусовых плодах, свёкле, тыкве.
Описанные выше макроэлементы обеспечивают здоровье кишечнику, его нормальную работу и своевременное освобождение от каловых масс.
Исследования показывают, что грубая пища не только делает человека здоровым, но и увеличивает его продолжительность жизни. Макроэлементы растительной пищи оздоравливают флору кишечника, увеличивают число полезных бактерий.
Пищевые волокна, это компонент, который не поддается даже абсорбции из желудочно-кишечного тракта. Несмотря на это, ее значение для сохранения и восстановления здоровья, является основным.
Благодаря диете богатой макроэлементами растителными, можно облегчить, например, головные боли и снизить частоту приема противовоспалительных препаратов. Такая профилактика диетой, актуальна при камнях в почках, предотвращает или значительно снижает их перемещение во время колик в почках, успешно конкурирует с препаратами с аналогичным действием.
Изменив, свои пищевые привычки в пользу полезных продуктов, можно значительно улучшить свое здоровье.
Нет секрета в том, что при неправильном питании, в первую очередь страдает микрофлора кишечника. И от этого зависит работа всех внутренних органов. Внутри кишечника живет масса разных бактерий, многие из которых составляют симбиоз с организмом.
Особая роль отводится пребиотикам. Растительная пища в толстом кишечнике избирательно стимулируют рост и активность пробиотических штаммов микроорганизмов, благоприятно влияющих на организм человека.
К наиболее часто используемым пребиотикам, относятся растворимые фракции клетчатки. Продукты с их высоким содержанием, формируют благоприятный баланс кишечной микрофлоры таким образом, что бактерии из рода Lactobacillus и Bifidobacterium, преобладают по отношению к другим.
Отдельные фракции волокон, растворимые в воде, то есть пектин и вода, эффективно снижают всасывание и циркуляцию гепато-кишечных желчных кислот путем их механического соединения. А холестерин, как известно, являясь основой желчных кислот, может всасываться вместе с другими веществами и снова возвращаться в печень.
Растворимые волокна препятствуют этому процессу, связывая холестерин. Они способствуют его выведению вместе с калом, а печень вынуждена будет восстановить правильный его уровень, ликвидируя плохой холестерин. Вот такие колоссальные преимущества и большое значение одного компонента пищи, оказывает на здоровье.
Одной из наиболее распространенных проблем со здоровьем современного человека, являются запоры. Они возникают, прежде всего, в результате неправильной диеты, с ограниченным содержанием клетчатки. Большинство людей, не понимая зависимости между питанием и здоровьем, ищут решения своих проблем в аптеках, например в качестве травяных слабительных препаратов.
К сожалению, пациенты, не меняя пищевых привычек, после очередного курса очищения желудка фито чаями, в итоге, обращаются за помощью врача, который назначит при запоре диету богатую растительными волокнами.
Пищевые волокна — это важнейший элемент фруктово-овощных диет, смесь химических соединений растительного происхождения, с очень богатым химическим составом, являющимся простой моделью рационального питания здоровых людей.
Состав питательных веществ в дневном рационе, должен содержать пищевые волокна до 40-60 грамм. Это необходимо для того, чтобы волокна могли выполнять свои функции и дополнительно устранить проблему запоров, также в рационе необходимо увеличить объем жидкости до 2-2,5 л, выпивая первый стакан, лучше теплой, кипяченой воды натощак.
Поступление их в организм в естественной форме – в еде, даст эффективные результаты в снижении массы тела. Продукты требуют интенсивного жевания, длительного пребывания в желудке, там они набухают и обеспечивают быстрое и длительное чувство сытости.
Кроме того, в результате медленного переваривания и всасывания, не происходит резких повышений концентрации глюкозы в сыворотке крови, несмотря на то, что во фруктах и овощах, она содержится в больших количествах.
После употребления продуктов растительных, не наступает быстрое чувство голода, характерное для продуктов с высоким содержанием сахара (например, сладкие газированные напитки).
К универсальным преимуществам использования пищевых волокон в пищу, относится также укрепление иммунитета. Чаще всего, для этого используют травяные лекарства или пищевые добавки, состав которых основан на экстракте или соке эхинацеи пурпурной, водных экстрактах алоэ, лука, чеснока.
Влияние растительной диеты на иммунитет человеческого организма, происходит за счет стимулирования развития естественно обитающих в желудочно-кишечном тракте микроорганизмов.
Их присутствие необходимо для правильного функционирования лимфоидной ткани, связанной со слизистыми оболочками кишечника, и непосредственного стимулирования всей иммунной системы. Поддержание иммунного гомеостаза организма человека при помощи правильно функционирующей микрофлоры кишечника, основано на регулировании уровня лимфоцитов Treg, 17 и соотношение лимфоцитов Th1/Th2, а также поддержании и защите кишечного барьера, выработке антител.
Кроме того, эти бактерии, снижают кислотность каловых масс и развитие вредоносных бактерий, защищают организм от инфекций, патогенных микроорганизмов.
Состав микрофлоры, существующий в желудочно-кишечном тракте человека, а также ее благоприятное влияние на иммунную систему, тесно зависит от способа питания. Правильную функциональность микрофлоры кишечника, можно сохранить только при условии предоставления вместе с едой питательных веществ, необходимых полезным бактериям кишечника.
Такой едой для них является растительная пища. В свою очередь, питание богатое на простые сахара, будет способствовать доминированию патогенных микроорганизмов, грибков в микрофлоре кишечника.
Отсутствие пищевых волокон в пище, по мнению итальянских ученых, является важной и основной причиной, вызывающей ожирение людей и провоцирующей развитие рака.
Поэтому так важно стараться заменять пищу животного происхождения на растительную.
А из числа растительной пищи отдавать предпочтение пище необработанной, грубого помола, что касается злаков, стараться покупать нерафинированные масла и мучные изделия, изготовленные из нерафинированной муки. Поскольку в рафинированных продуктах растительного происхождения, клетчатка просто отсутствует.
После перечисления столь многочисленных полезных свойств, и представить трудно, что пищевые волокна могут нанести вред здоровью или иметь какие-либо противопоказания. Единственным вредным фактором макроэлементов растительного происхождения можно отметить большую поглощаемость воды, что при незнании может привести к обезвоживанию организма.
Но это не настолько важный аргумент, чтобы отказываться от растительной пищи. Чтобы извлекать пользу и не наносить вред организму, нужно просто проявлять заботу и чаще пить воду, чтобы не спровоцировать непрохождение кишечника.
Пищевые волокна могут вызывать газообразование и вздутие живота, поэтому приём противопоказан при обострении язвенного заболевания желудка и энтероколита. Не рекомендуется включать в пищу, страдающим диареей, метеоризмом, аллергическим заболеванием. Людям с указанными заболеваниями больше пользы принесут пробиотики.
Покупая клетчатку от разных производителей, следует обращать внимание на инструкцию по применению, они разнятся друг от друга.. Но есть общие особенности, которых всегда можно придерживаться.
Соблюдение времени приема. Пищевые волокна принимают перед едой, за 20 — 30 минут.
Соблюдение дозировки . Прием начинают с небольшого количества растительных макроэлементов, допустим, не полной столовой ложки, несколько раз в день. И постепенно доводят количество приема до указанного в инструкции.
Допускается ее разведение в супе или каше, добавляя в сок или включая в выпечку. Дозировки определяются ориентируясь на возраст людей. В возрасте до 50 лет мужчины могут в сутки съедать до 38 г пищевых волокон, женщины — до 25 г.
После 50-летнего возраста, для женщин дозировки снижаются до 20 г, а для мужчин — до 30 г. Но выходить на такую дозировку надо постепенно приучая организм.
Соблюдение питьевого режима. Диетологи советуют на 2,5-3 ложки столовые обязательно выпивать до 250 мл жидкости. Вместо воды допускается применение сока или кисломолочной продукции.
Соблюдение указанных особенностей, является обязательным условием, поскольку неумеренное потребление может причинить вред здоровью, а кроме этого есть и противопоказания.
Как уже было отмечено выше, человек не съедает указанного количества пищевых волокон, поэтому специалисты рекомендуют не только налегать на продукты богатые клетчаткой, но стараться принимать биологические добавки, разработанные специально для этих целей.
Какова роль целлюлозы в организме человека, Вы узнаете из этой статьи.
Целлюлоза представляет собой природный полимер глюкозы, имеющий растительное происхождение и линейное строение молекул. Другими словами ее называют еще клетчатой. На нашей планете среди всех органических соединений она занимает первое место.
Биологическое значение целлюлозы:
Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, какова биологическая функция целлюлозы в клетке организмов.
Строение.
Молекулярная формула целлюлозы (-C 6 H 10 O 5 -) n , как и у крахмала. Целлюлоза тоже является природным полимером. Ее макромалекула состоит из многих остатков молекул глюкозы. Может воэникнуть вопрос: почему крахмал и целлюлоза – вещества с одинаковой молекулярной формулой – обладают различными свойствами?
При рассмотрении синтетических полимеров мы уже выяснили, что их свойства зависят от числа элементарных звеньев и их структуры. Это же положение относится и к природным полимерам. Оказывается, степень полимеризации у целлюлозы намного больше, чем у крахмала. Кроме того, сравнивая структуры этих природных полимеров, установили, что макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, состоят из остатков молекулы b-глюкозы и имеют только линейное строение. Макромолекулы целлюлозы располагаются в одном направлении и образуют волокна (лен, хлопок, конопля).
В каждом остатке молекулы глюкозы содержатся три гидроксильные группы.
Физические свойства .
Целлюлоза – волокнистое вещество. Она не плавится и не переходит в парообразное состояние: при нагревании примерно до 350 о С целлюлоза разлагается – обугливается. Целлюлоза нерастворима ни в воде, ни в большинстве других неорганических и органических растворителях.
Неспособность целлюлозы растворяться в воде – неожиданное свойство для вещества, содержащего по три гидроксильные группы на каждые шесть атомов углерода. Хорошо известно, что полигидроксильные соединения легко растворяются в воде. Нерастворимость целлюлозы объясняется тем, что ее волокна представляют собой как бы «пучки» расположенных параллельно нитевидных молекул, связанных множеством водородных связей, которые образуются в результате взаимодействия гидроксильных групп. Внутрь подобного «пучка» растворитель проникнуть не может, а следовательно, не происходит и отрыва молекул друг от друга.
Растворителем целлюлозы является реактив Швейцера – раствор гидроксида меди (II) с аммиаком, с которым она одновременно и взаимодействует. Концентрированные кислоты (серная, фосфорная) и концентрированный раствор хлорида цинка также растворяют целлюлозу, но при этом происходит ее частичный распад (гидролиз), сопровождающийся уменьшением молекулярной массы.
Химические свойства .
Химические свойства целлюлозы определяются прежде всего присутствием гидроксильных групп. Действуя металлическим натрием, можно получить алкоголят целлюлозы n. Под действием концентрированных водных растворов щелочей происходит так называемая мерсиризация – частичное образование алкоголятов целлюлозы, приводящая к набуханию волокна и повышению его восприимчивости к красителям. В результате окисления в макромолекуле целлюлозы появляется некоторое число карбонильных и карбоксильных групп. Под влиянием сильных окислителей происходит распад макромолекулы. Гидроксильные группы целлюлозы способны алкилироваться и ацилироваться, давая простые и сложные эфиры.
Одно из наиболее характерных свойств целлюлозы – способность в присутствии кислот подвергаться гидролизу с образованием глюкозы. Аналогично крахмалу гидролиз целлюлозы протекает ступенчато. Суммарно этот процесс можно изобразить так:
(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O H2SO4_ nC 6 H 12 O 6
Так как в молекулах целлюлозы имеются гидроксильные группы, то для нее характерны реакции этерификации. Из них практическое значение имеют реакции целлюлозы с азотной кислотой и ангидридом уксусной кислоты.
При взаимодействии целлюлозы с азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты, в зависимости от условий образуются динитроцеллюлоза и тринитроцеллюлоза, являющиеся сложными эфирами:
При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом (в присутствии уксусной и серной кислот) получается триацетилцеллюлоза или диацетилцеллюлоза:
Целлюлоза горит. При этом образуются оксид углерода (IV) и вода.
При нагревании древесины без доступа воздуха происходит разложение целлюлозы и других веществ. При этом получаются древесный уголь, метан, метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и другие продукты.
Получение.
Образцом почти чистой целлюлозой является вата, полученная из очищенного хлопка. Основную массу целлюлозы выделяют из древесины, в которой она содержится вместе с другими веществами. Наиболее распространенным методом получения целлюлозы в нашей стране является так называемый сульфитный. По этому методу измельченную древесину в присутствии раствора гидросульфита кальция Ca(HSO 3) 2 или гидросульфита натрия NaHSO 3 нагревают в автоклавах при давлении 0,5–0,6 МПа и температуре 150 о С. При этом все другие вещества разрушаются, а целлюлоза выделяется в сравнительно чистом виде. Ее промывают водой, сушат и направляют на дальнейшую переработку, большей частью на производство бумаги.
Применение.
Целлюлоза используется человеком с очень древних времен. Сначала применяли древесину как горючий и строительный материал; затем хлопковые, льняные и другие волокна стали использовать как текстильное сырье. Первые промышленные способы химической переработки древесины возникли в связи с развитием бумажной промышленности.
Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, спрессованных и проклеенных для создания механической прочности, гладкой поверхности, для предотвращения растекания чернил. Первоначально для изготовления бумаги употребляли растительное сырье, из которого чисто механически можно было получить необходимые волокна, стебли риса (так называемая рисовая бумага), хлопка, использовали также изношенные ткани. Однако по мере развития книгопечатания перечисленных источников сырья стало не хватать для удовлетворения растущей потребности бумаги. Особенно много бумаги расходуется для печатания газет, причем вопрос о качестве (белизне, прочности, долговечности) для газетной бумаги значения не имеет. Зная, что древесина примерно на 50% состоит из клетчатки, к бумажной массе стали добавлять размолотую древесину. Такая бумага непрочна и быстро желтеет (особенно на свету).
Для улучшения качества древесных добавок к бумажной массе были предложены различные способы химической обработки древесины, позволяющие получить из нее более или менее чистую целлюлозу, освобожденную от сопутствующих веществ – лигнина, смол и других. Для выделения целлюлозы было предложено несколько способов, из которых мы рассмотрим сульфитный.
По сульфитному способу измельченную древесину ”варят “ под давлением с гидросульфитом кальция. При этом сопутствующие вещества растворяются, и освобожденную от примесей целлюлозу отделяют фильтрованием. Образующиеся сульфитные щелока являются в бумажном производстве отходами. Однако вследствие того, что они содержат наряду с другими веществами способные к брожению моносахариды, их используют как сырье для получения этилового спирта (так называемый гидролизный спирт).
Целлюлоза применяется не только как сырье в бумажном производстве, но идет еще и на дальнейшую химическую переработку. Наибольшее значение имеют простые и сложные эфиры целлюлозы. Так, при действии на целлюлозу смесью азотных и серных кислот получают нитраты целлюлозы. Все они горючи и взрывчаты. Максимальное число остатков азотной кислоты, которые можно ввести в целлюлозу, равно трем на каждое звено глюкозы:
N HNO3_ n
Продукт полной этерификации - тринитрат целлюлозы (тринитроцеллюлоза) - должен содержать в соответствии с формулой 14,1% азота. На практике получают продукт с несколько меньшим содержанием азота (12,5/13,5%), известный в технике под названием пирокселин. При обработке эфиром пироксилин желатинизируется; после испарения растворителя остаётся компактная масса. Мелконарезанные кусочки этой массы – бездымный порох.
Продукты нитрования, содержащие около 10% азота, отвечает по составу динитрату целлюлозы: в технике такой продукт известен под названием коллоксилин. При действии на него смеси спирта и эфира образуется вязкий раствор, так называемый коллодий, применяемый в медицине. Если к такому раствору добавить камфору (0.4 ч. камфоры на 1 ч. коллоксилина) и испарить растворитель, то останется прозрачная гибкая плёнка – целлулоид. Исторически – это первый известный тип пластмассы. Ещё с прошлого века целлулоид получил широкое применение как удобный термопластичный материал для производства многих изделий (игрушки, галантерея и т. д.). В особенности важно использование целлулоида в производстве киноплёнки и нитролаков. Серьёзным недостатком этого материала является его горючесть, поэтому в настоящее время целлулоид всё чаще заменяют другими материалами, в частности ацетатами целлюлозы.
