Hemicellulóz
A hemicellulóz a növényi biomasszában előforduló változó összetételű poliszacharidok ( poliszacharidok ) keveréke . A leggyakoribb monomerek ( monoszacharidok = egyszerű cukrok) a pentózisok , például a D- xilóz és az L- arabinóz .
A név hemicellulóz alapján az eredeti, hibás feltételezés, hogy ez előfutára ( fél- = görög fél- ) cellulóz. Ez azonban egy hexóz- glükózból előállított homopolimer .
meghatározás
Hemicellulózok egy komponens a növényi sejtfalak , a mátrix, amely áll fibrilláris , részben kristályos cellulóz . Ezzel lignification , ez a mátrix is behatolt a makromolekula lignin és ily módon képez lignocellulóz . A hemicellulózok tehát a sejtfalak hordozó és szerkezeti anyagának részét képezik, és a növény tömegének 1/4–1 / 3-át teszik ki. Ez az amorf és nem képez semmilyen nagyobb struktúrákat.
A szénhidrátok vagy monoszacharidok változatossága a természetben nagyon nagy. Ezenkívül különböző módon ( glikozidos kötések révén ) összekapcsolhatók polimerek (poliszacharidok) képződésével , amelyek a monomerek számában is eltérhetnek. Ez a nagy változatosság megtalálható a hemicellulózisokban is, így a kémiai szerkezeten alapuló általános meghatározás csak homályosan lehetséges.
fizika
A hemicellulózok lúgos vagy enyhén savas környezetben oldódnak. A szárazanyag fizikai tulajdonságait az elegy határozza meg. Mechanikai és egyéb fizikai tulajdonságait tekintve a hemicellulózok elsősorban a cukormolekulák lánchosszától függenek.
A hemicellulózok a sejtfalnak az a része, amely feloldható lúgkezeléssel vagy rövid híg, forró savval történő extrakcióval . Más komponensek, például a lignin és a cellulóz, amelyek erősen rendezett szerkezete miatt nehezen hozzáférhetők, nem mennek oldatba. Ezek a módszerek pl. B. takarmányelemzésben is használták bizonyos frakciók (cellulóz, egyéb szénhidrátok) arányának meghatározására.
kémia
Monoszacharidok és származékai
A hemicellulózok poliszacharidjai különböző monoszacharidokból állnak. Gyakran képviseltetik magukat a pentózisok (5 szénatomot tartalmazó cukrok ), xilóz és arabinóz . A hexózok (6 szénatomos cukrok), például glükóz, mannóz és galaktóz is megtalálhatók. A cukrokkal rokon vegyületek, például az uronsav (bizonyos cukorsavak ), pl. Például a hexuronsavak ( glükuronsav , metil- glükuronsav , galakturonsav ) és speciális cukrok, például a deoxi- hexózok (hexózok, amelyekben az (-OH) alkoholcsoportot hidrogénatom (-H) helyettesíti) például. B. ( Rhamnose ) fordulnak elő.
Polimerek
A monoszacharidok polimerekhez (pontosabban: poliszacharidokhoz) kapcsolódnak. Abban az esetben, homopolimerek csak egy monoszacharid az adott polimer, abban az esetben, heteropolimereket ( heteroglycans ) két vagy több különböző monoszacharidok. Ez részben egyértelművé válik a polimer nevében, amely az egyetlen vagy közönséges monoszacharid nevét viseli az ane végződéssel . Ilyenek például a xilánok , mannánok és galaktánok , vagy a magasabb szintű nevek, például a pentozánok és a hexozánok .
A fő lánc általában homopolimer, például xilán esetében a xilóz, vagy két vagy több építőelemből álló heteropolimer, amelyhez más cukrok elágaznak és így szabálytalan makromolekulát képeznek.
Esemény
Búza és árpa főleg tartalmaznak hexosans, rozs és zab pentozánoknak. A duzzadó nyálkás pentozánoknak a rozsliszt megakadályozza beillesztés kialakulását glutén keret , mint a tészta. Ez a poliszacharid elsősorban arabinoxilán , amelynek fő lánca xilózból áll, és arabinóz formájában lévő ágak egészítik ki. A korpa legfeljebb 40% hemicellulózt tartalmaz.
A puhafa főleg mannánt, míg a keményfa főleg xilánt tartalmaz.
| Polyózisok | Puhafa (tartalom% -ban) |
Keményfa (tartalom% -ban) |
|---|---|---|
| Mannans | 15-25 | 3-5 |
| Xylans | 5-10 | 20-30 |
| Galaktánok | 0,5-3 | 0,5-2 |
| Teljes fizetés | 20-30 | 25-35 |
Használat és jelentés
| Hemicellulóz - megújuló alapanyag vegyszerek előállításához |
|---|
 Furfurol |
 Furfuril-alkohol |
 Furan |
Hemicellulózok egy komponense cellulóz és facellulóz a papírgyártásban . Ezek befolyásolják a papír tulajdonságait, például a sűrűséget, a szakadás- és szakítószilárdságot, a felületi simaságot, a fényerőt és az átlátszatlanságot .
A megújuló nyersanyagok növekvő jelentőségével a hemicellulózok fejlődése, z. B. tárgyalt biofinomításokban . A fa és a gabona lehet a nyersanyagok forrása, a vegyületek , például a pentózisok furfurolja , pl. B. nejlonkészletek előállításához . A furfuril-alkohol és a furán szintén furfurolból származik. A „zöld” műanyagok furfuril-alkoholból előállíthatók. Furan pl. B. oldószerek előállítására - például tetrahidrofurán (THF) - használható. Számos egyéb platformkémiai anyag származhat hemicellulózokból vagy bizonyos monomerekből.
A pentózisokat is hasznosítani képes speciális élesztőkkel bioetanol előállítása hemicellulózokból, pl. B. bioüzemanyagként vagy alapkémiai anyagként történő használatra legyen gazdaságos.
Az emberi étrendben a hemicellulózok a cellulóz és a pektin poliszacharidokkal együtt fontos fiziológiailag ártalmatlan rostot képviselnek , mivel nem emészthetőek sem a gyomorban, sem a belekben.
Egyéni bizonyíték
- ↑ a b c Elmar Weiler, Lutz Nover: Általános és molekuláris botanika . Thieme, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-13-147661-6 .
- ^ A b McGraw-Hill: Hemicellulose , Encyclopedia of Science and Technology, 5. kiadás, 2005, hozzáférés a www.answers.com címen 2010. március 3-án.
- ↑ www.scientificpsychic.com: Szénhidrátok - kémiai szerkezet , hozzáférés: 2010. március 3
- ↑ Guichun Hu és mtsai: A cellulózban lévő hemicellulóz befolyásolja a papír tulajdonságait és nyomtathatóságát , in: Appita Journal 66 (2): 139-144, 2013. április; Kivonat a researchgate.net oldalon.
- ↑ Hirth, T. és mtsai: Természet mint vegygyár - platform vegyi anyagok, monomerek és polimerek előállítása megújuló nyersanyagokból (PDF; 3,2 MB) ( Memento 2007. december 17-től az Internet Archívumban ), egy Fraunhofer előadása munkacsoport -A Vegyi Technológia (ICT) Intézete a Német Kémikusok Társaságának (GDCh) a fenntartható kémia témájában tartott workshopján 2007. március 20-án, hozzáférés: 2010. március 3.
- ↑ www.chemiereport.at: svéd kutatók népszerűsítik a cellulóz-etanolt , jelentés a Chemiereport folyóirat 2008. november 24-i honlapján , hozzáférés 2013. február 8-án.
web Linkek
- Etanol a lignocellulózból - áttekintés (PDF; 2,4 MB), előadás az Új üzemanyagok konferencián2008. május 6-án, Berlin, információ az előkezelésről, az enzimatikus hidrolízisről és az erjesztésről.