Qu'est-ce que la cellulose? Faits et fonctions

Cellulose [(C₆H₁₀O₅)_n] est un composé organique et le plus abondant biopolymère sur Terre. C'est un glucides complexes ou polysaccharide composé de centaines à des milliers de glucose molécules, liées entre elles pour former une chaîne. Bien que les animaux ne produisent pas de cellulose, elle est produite par des plantes, des algues et certaines bactéries et autres micro-organismes. La cellulose est la principale molécule structurelle du parois cellulaires de plantes et d'algues.

Le chimiste français Anselme Payen a découvert et isolé de la cellulose en 1838. Payen a également déterminé la formule chimique. En 1870, le premier polymère thermoplastique, le celluloïd, a été produit par Hyatt Manufacturing Company à partir de cellulose. De là, la cellulose a été utilisée pour produire de la rayonne dans les années 1890 et cellophane en 1912. Hermann Staudinger a déterminé la structure chimique de la cellulose en 1920. En 1992, Kobayashi et Shoda ont synthétisé la cellulose sans utiliser d'enzymes biologiques.

La cellulose se forme via des liaisons β (1 → 4) -glycosidiques entre les unités D-glucose. En revanche, l'amidon et le glycogène se forment par des liaisons α (1 → 4) -glycosidiques entre les molécules de glucose. Les liaisons en cellulose en font un polymère à chaîne droite. Les groupes hydroxyle sur les molécules de glucose forment des liaisons hydrogène avec des atomes d'oxygène, maintenant les chaînes en place et conférant une résistance à la traction élevée aux fibres. Dans les parois cellulaires des plantes, plusieurs chaînes se lient ensemble pour former des microfibrilles.

La cellulose pure est inodore, sans saveur, hydrophile, insoluble dans l'eau et biodégradable. Il a un point de fusion de 467 degrés Celsius et peut être dégradé en glucose par traitement acide à haute température.

La cellulose est une protéine structurelle des plantes et des algues. Les fibres de cellulose sont emmêlées dans une matrice polysaccharidique pour soutenir les parois cellulaires des plantes. Les tiges et le bois des plantes sont soutenus par des fibres de cellulose réparties dans une matrice de lignine, où la cellulose agit comme des barres de renforcement et la lignine agit comme du béton. La forme naturelle la plus pure de la cellulose est le coton, qui contient plus de 90% de cellulose. En revanche, le bois est composé de 40 à 50% de cellulose.

Certains types de bactéries sécrètent de la cellulose pour produire des biofilms. Les biofilms fournissent une surface de fixation pour les micro-organismes et leur permettent de s'organiser en colonies.

Bien que les animaux ne puissent pas produire de cellulose, cela est important pour leur survie. Certains insectes utilisent la cellulose comme matériau de construction et comme aliment. Les ruminants utilisent des micro-organismes symbiotiques pour digérer la cellulose. Les humains ne peuvent pas digérer la cellulose, mais c'est la principale source de fibres alimentaires insolubles, ce qui affecte l'absorption des nutriments et facilite la défécation.

Il existe de nombreux dérivés cellulosiques importants. Beaucoup de ces polymères sont biodégradables et sont des ressources renouvelables. Les composés dérivés de la cellulose ont tendance à être non toxiques et non allergènes. Les dérivés de la cellulose comprennent:

• Celluloïd
• Cellophane
• Rayonne
• Acétate de cellulose
• Triacétate de cellulose
• Nitrocellulose
• Méthylcellulose
• Sulfate de cellulose
• Ethulose
• Éthylhydroxyéthylcellulose
• Hydroxypropyl méthyl cellulose
• Carboxyméthylcellulose (gomme de cellulose)

La principale utilisation commerciale de la cellulose est la fabrication du papier, où le procédé kraft est utilisé pour séparer la cellulose de la lignine. Fibres cellulosiques sont utilisés dans l'industrie textile. Le coton, le lin et d'autres fibres naturelles peuvent être utilisés directement ou transformés pour fabriquer de la rayonne. La cellulose microcristalline et la cellulose en poudre sont utilisées comme charges pour médicaments et comme épaississants alimentaires, émulsifiants et stabilisants. Les scientifiques utilisent la cellulose dans la filtration liquide et la chromatographie sur couche mince. La cellulose est utilisée comme matériau de construction et isolant électrique. Il est utilisé dans les matériaux ménagers de tous les jours, comme les filtres à café, les éponges, les colles, les collyres, les laxatifs et les films. Alors que la cellulose des plantes a toujours été un combustible important, la cellulose des déchets animaux peut également être transformée pour produire du butanol biocarburant.

• Dhingra, D; Michael, M; Rajput, H; Patil, R. T. (2011). "Fibres alimentaires dans les aliments: un examen." Journal of Food Science and Technology. 49 (3): 255–266. est ce que je:10.1007 / s13197-011-0365-5
• Klemm, Dieter; Heublein, Brigitte; Fink, Hans-Peter; Bohn, Andreas (2005). "Cellulose: Biopolymère fascinant et matière première durable." Angew. Chem. Int. Ed. 44 (22): 3358–93. est ce que je:10.1002 / anie.200460587
• Mettler, Matthew S.; Mushrif, Samir H ​​.; Paulsen, Alex D.; Javadekar, Ashay D.; Vlachos, Dionisios G.; Dauenhauer, Paul J. (2012). "Révéler la chimie de la pyrolyse pour la production de biocarburants: conversion de la cellulose en furannes et en petits oxygénats." Energy Environ. Sci. 5: 5414–5424. est ce que je:10.1039 / C1EE02743C
• Nishiyama, Yoshiharu; Langan, Paul; Chanzy, Henri (2002). "Structure cristalline et système de liaison hydrogène dans la cellulose Iβ provenant de la diffraction des rayons X et des fibres de neutrons du synchrotron." J. Un m. Chem. Soc. 124 (31): 9074–82. est ce que je:10.1021 / ja0257319
• Stenius, Per (2000). Chimie des produits forestiers. Science et technologie de la fabrication du papier. Vol. 3. Finlande: Fapet OY. ISBN 978-952-5216-03-5.