¿Qué Es La Celulosa? Hechos y Funciones

Celulosa [(C₆H₁₀O₅)_n] es un compuesto orgánico y el biopolímero más abundante en la Tierra. Es un carbohidrato complejo o polisacárido que consta de cientos a miles de moléculas de glucosa, unidas entre sí para formar una cadena. Si bien los animales no producen celulosa, está hecha por plantas, algas y algunas bacterias y otros microorganismos. La celulosa es la principal molécula estructural en las paredes celulares de las plantas y las algas.

Historia

El químico francés Anselme Payen descubrió y aisló la celulosa en 1838. Payen también determinó la fórmula química. En 1870, Hyatt Manufacturing Company produjo el primer polímero termoplástico, el celuloide, 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

La celulosa se forma a través de enlaces β (1→4) - glucosídicos entre las unidades de D-glucosa. Por el contrario, el almidón y el glucógeno se forman mediante enlaces α(1→4)-glucosídicos entre moléculas de glucosa. Los enlaces en la celulosa la convierten en un polímero de cadena lineal. Los grupos hidroxilo en las moléculas de glucosa forman enlaces de hidrógeno con átomos de oxígeno, manteniendo las cadenas en su lugar y confiriendo 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 inodora, insípida, hidrófila, insoluble en agua y biodegradable. Tiene un punto de fusión de 467 grados Celsius y puede degradarse en glucosa mediante tratamiento ácido a alta temperatura.

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Funciones de Celulosa

La celulosa es una proteína estructural en plantas y algas. Las fibras de celulosa se enredan en una matriz de polisacáridos para soportar las paredes celulares de las plantas. Los tallos de las plantas y la madera 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 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.

Ejemplos de la Hipótesis Nula

Aunque 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 seres humanos no pueden digerir la celulosa, pero es la principal fuente de fibra dietética insoluble, que afecta la absorción de nutrientes y ayuda a la defecación. Además, la celulosa cumple una función de la celulosa en el cuerpo humano muy importante, ya que contribuye a la regulación del tránsito intestinal y puede influir en la reducción del riesgo de enfermedades crónicas como la diabetes tipo 2, las enfermedades cardiovasculares y algunos tipos de cáncer.

Derivados Importantes

Existen muchos derivados de celulosa importantes. 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
• etilhidroxietilcelulosa
• Hidroxipropilmetilcelulosa
• Carboximetilcelulosa (goma de celulosa)

Usos Comerciales

El principal uso comercial de la celulosa es la fabricación de papel, donde el proceso 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 se pueden usar directamente o procesar para hacer rayón. La celulosa microcristalina y la celulosa en polvo se usan como cargas de fármacos y como espesantes, emulsionantes y estabilizadores de alimentos. Los científicos usan celulosa en la filtración de líquidos y la cromatografía en capa fina. 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 biocombustible de butanol.

Fuentes

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• Mettler, Matthew S.; Mushrif, Samir H.; Paulsen, Alex D.; Javadekar, Ashay D.; Vlachos, Dionisios G.; Dauenhauer, Paul J. (2012). "Revelando la química de la pirólisis para la producción de biocombustibles: Conversión de celulosa en furanos y pequeños oxigenados."Entorno energético. Sci. 5: 5414–5424. doi: 10.1039 / C1EE02743C
• Nishiyama, Yoshiharu; Langan, Paul; Chanzy, Henri (2002). "Estructura Cristalina y Sistema de Enlaces de Hidrógeno en Celulosa Iß a partir de Difracción de Rayos X y Fibra de Neutrones Sincrotrón." J. Am. Chem. Soc. 124 (31): 9074–82. doi: 10.1021 / ja0257319
• Stenius, Per (2000). Química de Productos Forestales. Ciencia y Tecnología de Fabricación de Papel. Vol. 3. Finlandia: Fapet OY. ISBN 978-952-5216-03-5.