Hemiselüloz
Hemiselüloz , bitki biyokütlesinde oluşan değişken bileşimdeki polisakkaritlerin ( polisakkaritlerin ) karışımları için kullanılan toplu bir terimdir . En yaygın monomerler ( monosakaritler = basit şekerler) olan pentozlar örneğin D olarak, ksiloz ve L- arabinoz .
Adı hemiselüloz bir ön-madde (olduğundan asıl, yanlış varsayımına dayanır yarım için = Yunan yarı selüloz). Ancak bu, heksoz glikozdan yapılan bir homopolimerdir .
tanım
Hemiselülozlar , matrisi fibril , kısmen kristalin selülozdan oluşan bitki hücre duvarlarının bir bileşenidir . İle lignification , bu matris, bir nüfuz makromolekül ile lignin ve bu şekilde meydana lignoselüloz . Yarı selülozlar böylece hücre duvarlarının destekleyici ve yapısal maddesinin bir parçasını oluşturur ve bitki kütlesinin 1 / 4'ünü oluşturur. Bu ise , amorf ve herhangi bir daha yüksek yapılar oluşturmaz.
Doğadaki karbonhidrat veya monosakkarit çeşitliliği çok fazladır. Ek olarak, monomer sayısında da farklılık gösterebilen polimerler (polisakkaritler) oluşturmak için farklı yollarla ( glikosidik bağlar yoluyla ) bağlanabilirler. Bu büyük çeşitlilik, yarı selülozlarda da bulunur, böylece kimyasal yapıya dayalı genel bir tanım sadece belli belirsiz bir şekilde mümkündür.
fizik
Hemiselülozlar, alkali veya hafif asidik bir ortamda çözünür. Kuru maddenin fiziksel özellikleri karışım tarafından belirlenir. Mekanik ve diğer fiziksel özellikleri açısından hemiselülozlar, esas olarak şeker moleküllerinin zincir uzunluğuna bağlıdır.
Hemiselülozlar, hücre duvarının alkali ile muamele edilerek veya seyreltik, sıcak asit ile kısa ekstraksiyonla çözülebilen kısmıdır . Yüksek düzenli yapısı nedeniyle ulaşılması zor olan lignin ve selüloz gibi diğer bileşenler çözüme gitmez. Bu yöntemler örn. B. ayrıca belirli fraksiyonların (selüloz, diğer karbonhidratlar) oranlarını belirlemek için yem analizinde kullanılır .
kimya
Monosakkaritler ve türevleri
Hemiselülozların polisakkaritleri farklı monosakkaritlerden oluşur. Pentozlar (5 karbon atomlu şekerler ) ksiloz ve arabinoz sıklıkla temsil edilmektedir . Ayrıca glukoz, manoz ve galaktoz gibi heksozlar (6 karbon atomlu şekerler) bulunabilir. Üronik asit (belirli şeker asitleri ) gibi şekerlerle ilgili bileşikler , ör. Örneğin, heksuronik asitler grubundan ( glukuronik asit , metilglukuronik asit , galakturonik asit ) ve deoksiheksozlar gibi özel şekerlerden (bir alkol grubunun (-OH) bir hidrojen atomu (-H) ile değiştirildiği heksozlar) örneğin. B. ( Ramnoz ) meydana gelir.
Polimerler
Monosakkaritler, polimerler (daha doğrusu: polisakkaritler) oluşturmak için bağlantılıdır. Homopolimerler söz konusu olduğunda , ilgili polimerde yalnızca bir monosakkarit vardır, heteropolimerler ( heteroglikanlar ) durumunda ise iki veya daha fazla farklı monosakkarit vardır. Bu, biten ane ile tek veya ortak bir monosakkarit adını taşıyan polimer adına kısmen açıklığa kavuşturulmuştur . Örnek olarak ksilanlar , mannanlar ve galaktanlar gibi, ya da daha yüksek seviyeli isimleri, pentozanlar ve hexosans .
Ana zincir genellikle bir homopolimerdir, örneğin ksilan durumunda ksiloz veya iki veya daha fazla yapı bloğundan oluşan bir heteropolimerdir Diğer şekerler buna dallanır ve bu nedenle düzensiz bir makromolekül oluşturur.
Oluşum
Buğday ve arpa, ağırlıklı olarak heksosanlar, çavdar ve yulaf pentozanları içerir. Çavdar unu şişebilen sümüksü pentozanı önlemek yapıştırarak bir oluşumunu glüteni çerçevesinde buğday hamuru gibi. Bu polisakkarit, esas olarak , ana zinciri ksilozdan oluşan ve arabinoz formundaki dallarla desteklenen arabinoksilandır. Kepek % 40'a kadar hemiselüloz içerir.
Yumuşak ağaç çoğunlukla mannanlar içerirken, sert ağaç esas olarak ksilanlar içerir.
| Poliozlar | Yumuşak ağaç (içerik% olarak) |
Sert ağaç (içerik% olarak) |
|---|---|---|
| Mannanlar | 15-25 | 3-5 |
| Ksilanlar | 5-10 | 20-30 |
| Galaktanlar | 0.5-3 | 0.5-2 |
| Toplam maaş | 20-30 | 25-35 |
Kullanım ve anlam
| Hemiselüloz - kimyasalların
üretimi için yenilenebilir hammadde |
|---|
 Furfural |
 Furfuril alkol |
 Furan |
Hemiselülozlar bir bileşeni olan selüloz ve odun hamuru olarak kağıt imalatı . Kağıdın yoğunluk, yırtılma ve gerilme mukavemeti, yüzey düzgünlüğü, parlaklık ve opaklık gibi özelliklerini etkilerler .
Yenilenebilir hammaddelerin artan önemi ile hemiselülozların gelişimi, z. B. biorefineries tartışıldı. Odun ve tahıl hammadde kaynağı olabilir , pentozlardan furfural gibi bileşikler , ör. B. naylon malzemelerin üretimi için . Furfuril alkol ve furan da furfuraldan elde edilir . "Yeşil" plastikler furfuril alkolden üretilebilir. Furan, ör. B. çözücülerin üretimi için - örneğin tetrahidrofuran (THF) - kullanılabilir. Bir dizi başka platform kimyasalları hemiselülozlardan veya belirli monomerlerden türetilebilir.
Pentozları da kullanabilen özel mayalarda , hemiselülozlardan biyoetanol üretimi , örn. B. Biyoyakıt veya baz kimyasal olarak kullanım için ekonomik olmalıdır.
İnsan diyetinde hemiselülozlar, polisakkaritler selüloz ve pektin ile birlikte, ne midede ne de bağırsaklarda sindirildikleri için fizyolojik olarak zararsız önemli bir liftir .
Bireysel kanıt
- ↑ a b c Elmar Weiler, Lutz Nover: Genel ve moleküler botanik . Thieme, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-13-147661-6 .
- ^ A b McGraw-Hill: Hemicellulose , Encyclopedia of Science and Technology, 5. baskı, 2005, 3 Mart 2010'da www.answers.com adresinden erişildi.
- ↑ www.scientificpsychic.com: Carbohydrates - Chemical Structure , erişim tarihi 3 Mart 2010
- ↑ Guichun Hu ve diğerleri: Kağıt hamurundaki hemiselüloz kağıt özelliklerini ve yazdırılabilirliği etkiler , Appita Journal 66 (2): 139-144, Nisan 2013; Researchgate.net'te özet .
- ↑ Hirth, T. ve diğerleri: Bir kimyasal fabrika olarak doğa - yenilenebilir hammaddelerden platform kimyasallarının, monomerlerinin ve polimerlerinin üretimi (PDF; 3.2 MB) ( İnternet Arşivi'nde 17 Aralık 2007 tarihli Memento ), bir Fraunhofer tarafından verilen ders çalışma grubu -Institute for Chemical Technology (ICT), 20 Mart 2007'de Alman Kimyacılar Derneği'nin (GDCh) sürdürülebilir kimya konulu bir atölyesinde, 3 Mart 2010'da erişildi.
- ↑ www.chemiereport.at: İsveçli araştırmacılar selülozik etanolü teşvik ediyorlar , 8 Şubat 2013'te erişilen 24 Kasım 2008 tarihli Chemiereport dergisinin web sitesinde rapor .
İnternet linkleri
- Linyoselülozdan etanol - genel bakış (PDF; 2.4 MB),6 Mayıs 2008'de Berlin'de Yeni Yakıtlar konferansında konuşma,ön işlem, enzimatik hidroliz ve fermantasyon hakkında bilgi.