La celulosa [(C6H10O5) n] es un compuesto orgánico y el biopolímero más abundante en la Tierra. Es un carbohidrato o polisacárido complejo que consta de cientos a miles de moléculas de glucosa, unidas entre sí para formar una cadena. Mientras que los animales no producen celulosa, está hecha de plantas, algas y algunas bacterias y otros microorganismos. La celulosa es la principal molécula estructural en las paredes celulares de plantas y algas.
Historia
La química francesa Anselme Payen descubrió y aisló la celulosa en 1838. Payen también determinó la fórmula química. En 1870, el primer polímero termoplástico, el celuloide, fue producido por Hyatt Manufacturing Company utilizando celulosa. A partir de ahí, la celulosa se utilizó para producir rayón en la década de 1890 y celofán en 1912. Hermann Staudinger determinó la estructura química de la celulosa en 1920. En 1992, Kobayashi y Shoda sintetizaron celulosa sin usar enzimas biológicas.
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Estructura y propiedades químicas
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Formas de celulosa al unir las subunidades de glucosa.
NEUROtiker, Ben Mills / Dominio público
La celulosa se forma a través de & amp; # x3B2; (1 & amp; # x2192; 4) – enlaces glucosídicos entre unidades de D-glucosa. En contraste, el almidón y el glucógeno forman & amp; amp; nbsp; & amp; # x3B1; (1 & amp; # x2192; 4) – enlaces glucosídicos entre moléculas de glucosa. Los enlaces en celulosa lo convierten en un polímero de cadena recta. Los grupos hidroxilo en las moléculas de glucosa forman enlaces de hidrógeno con átomos de oxígeno, manteniendo las cadenas en su lugar y otorgando una alta resistencia a la tracción a las fibras. En las paredes celulares de las plantas, múltiples cadenas se unen para formar microfibrillas.
La celulosa pura es inodoro, sin sabor, hidrofílica, insoluble en agua y biodegradable. Tiene un punto de fusión de 467 & amp; amp; nbsp; grados Celsius y puede degradarse a glucosa mediante tratamiento ácido a alta temperatura.
Funciones de celulosa
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La celulosa es compatible con la pared celular de las plantas.
ttsz / Getty Images
La celulosa es una proteína estructural en plantas y algas. Las fibras de celulosa están enredadas en una matriz de polisacáridos para soportar paredes celulares de plantas. Los tallos y la madera de la planta están soportados por fibras de celulosa distribuidas en una matriz de lignina, donde la celulosa actúa como barras de refuerzo y la lignina actúa como el hormigón. La forma natural más pura de celulosa es el algodón, que consiste en más del 90% de celulosa. En contraste, la madera consiste en 40-50% de celulosa.
Algunos tipos de bacterias secretan celulosa para producir biopelículas. Las biopelículas proporcionan una superficie de unión para los microorganismos y les permiten organizarse en colonias.
Si bien los animales no pueden producir celulosa, es importante para su supervivencia. Algunos insectos usan celulosa como material de construcción y alimento. Los rumiantes usan microorganismos simbióticos para digerir la celulosa. Los humanos pueden & amp; apos; t digerir la celulosa, pero es la principal fuente de fibra dietética insoluble, que afecta la absorción de nutrientes y ayuda a la defecación.
Derivados importantes
Existen muchos derivados importantes de celulosa. Muchos de estos polímeros son biodegradables y son recursos renovables. Los compuestos derivados de celulosa tienden a ser no tóxicos y no alergénicos. Los derivados de celulosa incluyen:
- Celuloide
- Celofán
- Rayón
- Acetato de celulosa
- Triacetato de celulosa
- Nitrocelulosa
- Metilcelulosa
- Sulfato de celulosa
- Etulosa
- Etil hidroxietilcelulosa
- Hidroxipropilmetilcelulosa
- Carboximetilcelulosa (goma de celulosa)
Usos comerciales
El principal uso comercial para la celulosa es la fabricación de papel, donde el proceso de kraft se usa para separar la celulosa de la lignina. Las fibras de celulosa se utilizan en la industria textil. El algodón, el lino y otras fibras naturales pueden usarse directamente o procesarse para hacer rayón. La celulosa microcristalina y la celulosa en polvo se usan como rellenos de drogas y como espesantes de alimentos, emulsionantes y estabilizadores. Los científicos usan celulosa en filtración líquida y cromatografía en capa delgada. La celulosa se utiliza como material de construcción y aislante eléctrico. Se utiliza en materiales domésticos cotidianos, como filtros de café, esponjas, pegamentos, gotas para los ojos, laxantes y películas. Si bien la celulosa de las plantas siempre ha sido un combustible importante, la celulosa de los desechos animales también se puede procesar para producir biocombustibles de butanol.
Fuentes
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& amp; # x203A; Ciencias
