什么是纤维素？事实和功能

纤维素 [(C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n ] 是一种有机化合物，也是地球上最丰富的生物聚合物。它是一种复杂的碳水化合物或多糖，由数百到数千个葡萄糖分子组成，连接在一起形成一条链。虽然动物不产生纤维素，但它是由植物、藻类、一些细菌和其他微生物制成的。纤维素是植物和藻类 细胞壁中的主要结构分子。

历史

法国化学家 Anselme Payen 于 1838 年发现并分离出纤维素。Payen 还确定了化学式。1870 年，凯悦制造公司使用纤维素生产了第一种热塑性聚合物赛璐珞。从那里开始，纤维素在 1890 年代被用于生产人造丝，在 1912 年被用于生产玻璃纸。Hermann Staudinger 在 1920 年确定了纤维素的化学结构。1992 年，小林和正田在没有使用任何生物酶的情况下合成了纤维素。

化学结构和性质

纤维素通过 D-葡萄糖单元之间的 β(1→4)-糖苷键形成。相反，淀粉和糖原通过葡萄糖分子之间的α(1→4)-糖苷键形成。纤维素中的键使其成为直链聚合物。葡萄糖分子上的羟基与氧原子形成氢键，将链固定到位并赋予纤维高拉伸强度。在植物细胞壁中，多条链结合在一起形成微纤维。

纯纤维素无臭、无味、亲水、不溶于水、可生物降解。它的熔点为467摄氏度，在高温下经酸处理可降解为葡萄糖。

纤维素功能

纤维素是植物和藻类中的一种结构蛋白。纤维素纤维嵌入多糖基质中以支撑植物细胞壁。植物茎和木材由分布在木质素基质中的纤维素纤维支撑，其中纤维素起到钢筋的作用，木质素起到混凝土的作用。最纯净的天然纤维素是棉花，它由超过 90% 的纤维素组成。相比之下，木材由 40-50% 的纤维素组成。

某些类型的细菌会分泌纤维素来产生生物膜。生物膜为微生物提供了一个附着表面，并允许它们组织成菌落。

虽然动物不能生产纤维素，但它对它们的生存很重要。一些昆虫使用纤维素作为建筑材料和食物。反刍动物使用共生微生物来消化纤维素。纤维素是人体不能消化的，但它是不溶性膳食纤维的主要来源，影响营养吸收，有助于排便。

重要衍生品

存在许多重要的纤维素衍生物。许多这些聚合物是可生物降解的并且是可再生资源。纤维素衍生的化合物往往是无毒和无过敏性的。纤维素衍生物包括：

• 赛璐珞
• 玻璃纸
• 人造丝
• 醋酸纤维素
• 三乙酸纤维素
• 硝酸纤维素
• 甲基纤维素
• 硫酸纤维素
• 乙酮糖
• 乙基羟乙基纤维素
• 羟丙基甲基纤维素
• 羧甲基纤维素（纤维素胶）

商业用途

纤维素的主要商业用途是造纸，其中牛皮纸工艺用于将纤维素与木质素分离。纤维素纤维用于纺织工业。棉、亚麻和其他天然纤维可直接使用或加工制成人造丝。微晶纤维素和粉状纤维素用作药物填充剂和食品增稠剂、乳化剂和稳定剂。科学家们在液体过滤和薄层色谱中使用纤维素。纤维素用作建筑材料和电绝缘体。它用于日常家居材料，如咖啡过滤器、海绵、胶水、眼药水、泻药和薄膜。虽然植物纤维素一直是一种重要的燃料，但动物粪便中的纤维素也可以加工成丁醇生物燃料.