Xenlulozo là gì?

Xenlulozo là một hợp chất hữu cơ tồn tại ở dạng chất rắn, hình sợi, màu trắng và không có mùi. Chất này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1838 bởi nhà hóa học người pháp Anselme Payen. Đến nay, xenlulozo đã và đang được ứng dụng phổ biến trong cuộc sống và các hoạt động sản xuất công nghiệp.

Công thức cấu tạo xenlulozo là gì?

Công thức phân tử của xenlulozo là [(C₆H₁₀O₅)]_n hoặc [C₆H₇O₂(OH)₃]_n. Nó là một polime hợp thành từ các mắt xích β glicozit, phân tử không phân nhánh, không xoắn nên nó có khối lượng phân tử rất lớn.

Xenlulozo là gì

Trong hóa học, xenlulozơ thuộc loại polisaccarit, một thành phần chính để tạo ra màng tế bào thực vật. Nó được hình thành thông qua liên kết β(1→4)-glycosid giữa các đơn vị D-glucose. Các liên kết này khiến 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 cố định các chuỗi và tạo độ bền kéo cao cho sợi. Trong thành tế bào của thực vật, nhiều chuỗi liên kết với nhau để tạo thành các vi sợi.

Các đặc tính lý hóa đặc trưng của xenlulozo

Tính chất vật lý

Xenlulozo là một chất rắn kết tinh dạng bột màu trắng, không màu, không vị, có độ bền cao nhờ sự bền chắc của các liên kết hidro hiện diện giữa các chuỗi riêng lẻ trong những sợi xenlulozo nhỏ.

Xenlulozo không tan trong nước nhưng hòa 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 xenlulozo: 260 độ C.

Tính chất hóa học của xenlulozo là gì

– Tham gia phản ứng thủy phân

Đun nóng xenlulozo trong dung dịch axit sunfuric 70% sẽ thu được sản phẩm glucozo. 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

Xenlulozo tác dụng với axit HNO3 trong điều kiện nhiệt độ và có axit H₂SO₄ đặc sẽ tạo ra xenlulozo trinitrate. Chất này có màu vàng, dễ cháy, khi cháy không có khói và không tạo ra tàn.

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

– Xenlulozo tác dụng với anhidrit axetic và tạo ra sản phẩm là xenlulozo triaxetat

– Tham gia phản ứng oxi hóa

Xenlulozo tác dụng với oxi tạo ra khí cacbonic và nước

6nO₂ + [C₆H₇O₂(OH)₃]_n → 5nH₂O + 6nCO₂

Vai trò của xenlulozo là gì?

Vai trò của xenlulozo

Xenlulozo là một loại protein cấu trúc có trong thực vật và tảo. Các sợi xenlulozo được bao bọc trong một ma trận polysacarit với vai trò là hỗ trợ thành tế bào thực vật. Thân cây, gỗ được hỗ trợ bởi các sợi xenlulozo phân bố trong một ma trận lignin, trong đó xenlulozo là các thanh gia cố còn lignin hoạt động như bê tông. Dạng xenlulozo tự nhiên tinh khiết nhất là bông với hơn thành phần chiếm tới 90% xenlulozo. Trong khi đó, gỗ chỉ chứa khoảng 40 – 50% xenlulozo.

Một số loại vi khuẩn tiết ra xenlulozo để hình thành lớp màng sinh học. Lớp màng này sẽ tạo ra một bề mặt gắn kết cho vi sinh vật và cho phép chúng tổ chức thành các khuẩn lạc.

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

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

Đối với động vật

Trong ruột mối có vi khuẩn mastigophorans giúp tiêu hóa xenlulozo còn động vật ăn cỏ là động vật nhai lại. Trong dạ dày của chúng có các 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 lưu trữ tạm thời các loại rau, cỏ trước khi chúng được nôn ra để nhai lại. Sự hiện diện của vi khuẩn và enzyme trong dạ cỏ giúp xenlulozo bị tiêu hóa trong điều kiện kỵ khí. Một sản phẩm phụ của kiểu tiêu hóa này chính là khí metan có mùi hôi thối gây phá hủy tầng ozon của Trái Đất.

Đối với con người

Xenlulozo là một loại chất xơ giúp hỗ trợ quá trình đào thải chất cặn bã trong ruột mà hệ thống tiêu hóa của con người không thể tiêu hóa được. Sự hiện diện của các liên kết beta axetal trong xenlulozo khiến nó khác với tinh bột và là yếu tố quyết định đến khả năng tiêu hóa của nó. Con người thiếu enzym cần thiết để phá vỡ các liên kết này.

Trái cây và các loại rau củ chứa một lượng nhỏ xenlulozo nên dễ tiêu hóa. Chất xơ có chứa xenlulozo giúp thực phẩm di chuyển trơn tru hơn trong hệ thống tiêu hóa. Chế độ ăn nhiều chất xơ giúp làm giảm nguy cơ ung thư ruột kết vì chất xơ giúp làm giảm thời gian phân ở lại trong thành ruột kết.

Trái cây và các loại rau củ chứa một lượng nhỏ xenlulozo nên dễ tiêu hóa

Cách để điều chế xenlulozo

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

Trong công nghiệp, xenlulozo được sản xuất bằng dung dịch kiềm hoặc dung dịch sulfit để nấu nguyên liệu thực vật. Các vật liệu thu được gọi là bột giấy sunfit sau đó sẽ được tẩy trắng để loại bỏ nốt phần lignin còn sót lại.

Xenlulozo cũng được điều chế từ việc phân hủy bột gỗ công nghiệp trong lò nung đã thêm axit HCl 1 – 10%. Quá trình nung sẽ diễn ra ở nhiệt độ 100 độ C trong 0.5 – 2 giờ. Sau khi phản ứng kết thúc, thành phẩm sẽ được làm nguội và điều chỉnh trung tính bằng xút lỏng, sau đó tiếp tục làm khô ở 100 độ C. Cuối cùng là mang đi nghiền nát.

Ứng dụng của xenlulozo

Xenlulozo có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống và sản xuất công nghiệp, cụ thể là:

Sản xuất giấy

Xenlulozo được dùng làm nguyên liệu chính trong ngành công nghiệp sản xuất giấy, bao gồm giấy in, giấy gói hàng, giấy vệ sinh, giấy bìa và nhiều sản phẩm giấy khác.

Trong công nghiệp sản xuất vải sợi
Xenlulozo cũng được sử dụng để sản xuất sợi tổng hợp, bao gồm sợi lyocell và sợi viscose. Đặc tính của loại sợi này là mềm mại, thoáng khí và thân thiện với môi trường. Vậy nên chúng thường được dùng trong ngành dệt may, sản xuất vải không dệt và nhiều ứng dụng thời trang khác.

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

Dược phẩm và thực phẩm

– Đóng vai trò là chất bảo quản trong phomat.

Xenlulozo được dùng làm chất bảo quản pho mát

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

Trong ngành xây dựng
Xenlulozo có thể được sử dụng để cải thiện đặc tính cơ học của vật liệu xi măng, thêm vào vữa hoặc sơn để tăng khả năng kết dính và độ bền cho vật liệu.

Với con người

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

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

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