什么是纖維素纖維素的作用
纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機溶劑。那么你對纖維素了解多少呢?以下是由學習啦小編整理關于什么是纖維素的內(nèi)容,希望大家喜歡!
纖維素的簡介
纖維素是植物細胞壁的主要成分。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖,占植物界碳含量的50%以上。棉花的纖維素含量接近100%,為天然的最純纖維素來源。一般木材中,纖維素占40~50%,還有10~30%的半纖維素和20~30%的木質素。
纖維素是植物細胞壁的主要結構成分,通常與半纖維素、果膠和木質素結合在一起,其結合方式和程度對植物源食品的質地影響很大。而植物在成熟和后熟時質地的變化則有果膠物質發(fā)生變化引起的。人體消化道內(nèi)不存在纖維素酶,纖維素是一種重要的膳食纖維。自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。
纖維素的性質
1、溶解性
常溫下,纖維素既不溶于水,又不溶于一般的有機溶劑,如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀堿溶液中。因此,在常溫下,它是比較穩(wěn)定的,這是因為纖維素分子之間存在氫鍵。纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機溶劑,能溶于銅氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和銅乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。
2、纖維素水解
在一定條件下,纖維素與水發(fā)生反應。反應時氧橋斷裂,同時水分子加入,纖維素由長鏈分子變成短鏈分子,直至氧橋全部斷裂,變成葡萄糖。
3、纖維素氧化
纖維素與氧化劑發(fā)生化學反應,生成一系列與原來纖維素結構不同的物質,這樣的反應過程,稱為纖維素氧化。(引自郭莉珠檔案保護技術)纖維素大分子的基環(huán)是D-葡萄糖以β-1,4糖苷鍵組成的大分子多糖,其化學組成含碳44.44%、氫6.17%、氧49.39%。由于來源的不同,纖維素分子中葡萄糖殘基的數(shù)目,即聚合度(DP)在很寬的范圍。是維管束植物、地衣植物以及一部分藻類細胞壁的主要成分。醋酸菌(Acetobaeter)的莢膜,以及尾索類動物的被囊中也發(fā)現(xiàn)有纖維素的存在,棉花是高純度(98%)的纖維素。所謂α-纖維素(α-cellulose)這一名稱系指從原來細胞壁的完全纖維素標準樣品用17.5%NaOH不能提取的部分。β-纖維素(β-cellulose)、γ-纖維素(γ-cellulose)是相應于半纖維素的纖維素。雖然,α-纖維素通常大部分是結晶性纖維素,β-纖維素,γ-纖維素在化學上除含有纖維素以外,還含有各種多糖類。細胞壁的纖維素形成微纖維。寬度為10—30毫微米,長度有的達數(shù)微米。應用X線衍射和負染色法(negative染色法),根據(jù)電子顯微鏡觀察,鏈狀分子平行排列的結晶性部分組成寬為3—4毫微米的基本微纖維。推測這些基本微纖維集合起來就構成了微纖維。纖維素能溶于Schwitzer試劑或濃硫酸。雖然不易用酸水解,但是稀酸或纖維素酶可使纖維素生成D-葡萄糖、纖維二糖和寡糖。在醋酸菌中有從UDP葡萄糖引子(primer)轉移糖苷合成纖維素的酶(cellulose synthase(UDPformingEC2.4.1.12)。在高等植物中已得到具有同樣活性的顆粒性酶的標準樣品。此酶通常是利用GDP葡萄糖(cellulose synthase(GDP forming) EC2.4.1.29),在由UDP葡萄糖轉移的情況下,發(fā)生β-1,3鍵的混合。微纖維的形成場所和控制纖維素排列的機制還不太明瞭。另一方面就纖維素的分解而言,估計在初生細胞壁伸展生長時,微纖維的一部分由于纖維素酶的作用而被分解,成為可溶性。
水可使纖維素發(fā)生有限溶脹,某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結晶區(qū),產(chǎn)生無限溶脹,使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時不發(fā)生顯著變化 ,超過這溫度會由于脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無機酸起水解作用生成葡萄糖等,與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素,與強氧化劑作用生成氧化纖維素。
4、柔順性
纖維素柔順性很差,是剛性的,因為:
(1)纖維素分子有極性,分子鏈之間相互作用力很強;
(2)纖維素中的六元吡喃環(huán)結構致使內(nèi)旋轉困難;
(3)纖維素分子內(nèi)和分子間都能形成氫鍵特別是分子內(nèi)氫鍵致使糖苷鍵不能旋轉從而使其剛性大大增加。
纖維素的作用
纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子,是取之不盡用之不竭的,人類最寶貴的天然可再生資源。纖維素化學與工業(yè)始于一百六十多年前,是高分子化學誕生及發(fā)展時期的主要研究對象,纖維素及其衍生物的研究成果為高分子物理及化學學科的創(chuàng)立、發(fā)展和豐富作出了重大貢獻。
生理作用
人體內(nèi)沒有β-糖苷酶,不能對纖維素進行分解與利用,但纖維素卻具有吸附大量水分,增加糞便量,促進腸蠕動,加快糞便的排泄,使致癌物質在腸道內(nèi)的停留時間縮短,對腸道的不良刺激減少的作用,從而可以預防腸癌發(fā)生。
膳食纖維
人類膳食中的纖維素主要含于蔬菜和粗加工的谷類中,雖然不能被消化吸收,但有促進腸道蠕動,利于糞便排出等功能。草食動物則依賴其消化道中的共生微生物將纖維素分解,從而得以吸收利用。食物纖維素包括粗纖維、半粗纖維和木質素。食物纖維素是一種不被消化吸收的物質,過去認為是“廢物”,2013年認為它在保障人類健康,延長生命方面有著重要作用。因此,稱它為第七種營養(yǎng)素。
膳食纖維素,一般采用從天然食物(魔芋、燕麥、蕎麥、蘋果、仙人掌、胡蘿卜等)中提取的多種類型的高純度膳食纖維。膳食纖維素的主要功能為:
1、治療糖尿病
膳食纖維可提高胰島素受體的敏感性,提高胰島素的利用率;膳食纖維能包裹食物的糖分,使其逐漸被吸收,有平衡餐后血糖的作用,從而達到調(diào)節(jié)糖尿病患者的血糖水平,治療糖尿病的作用。
2、預防和治療冠心病
血清膽固醇含量的升高會導致冠心病。膽固醇和膽酸的排出與膳食纖維有著極為密切的關系。膳食纖維可與膽酸結合,而使膽酸迅速排出體外,同時膳食纖維與膽酸結合的結果,會促使膽固醇向膽酸轉化,從而降低了膽固醇水平。
3、降壓作用
膳食纖維能夠吸附離子,與腸道中的鈉離子、鉀離子進行交換,從而降低血液中的鈉鉀比值,從而起到降血壓的作用。
4、抗癌作用
自七十年代以來,膳食纖維在抗癌方面的研究報道日益增多,尤其是膳食纖維與消化道癌的關系。早期在印度的調(diào)查顯示,生活在印度北部人們膳食纖維的食用量大大高于南部,而結腸癌的發(fā)病率也大大低于南部。根據(jù)這個調(diào)查結果,科學家做了更加深入的研究,發(fā)現(xiàn)膳食纖維防治結腸癌有以下幾點原因:結腸中一些腐生菌能產(chǎn)生致癌物質,而腸道中一些有益微生物能利用膳食纖維產(chǎn)生短鏈脂肪酸,這類短鏈脂肪酸能抑制腐生菌的生長;膽汁中的膽酸和鵝膽酸可被細菌代謝為細胞的致癌劑和致突變劑,膳食纖維能束縛膽酸等物質并將其排出體外,防止這些致癌物質的產(chǎn)生;膳食纖維能促進腸道蠕動,增加糞便體積,縮短排空時間,從而減少食物中致癌物與結腸接觸的機會;腸道中的有益菌能夠利用膳食纖維產(chǎn)生丁酸,丁酸能抑制腫瘤細胞的生長增殖,誘導腫瘤細胞向正常細胞轉化,并控制致癌基因的表達。
5、減肥治療肥胖癥
膳食纖維取代了食物中一部分營養(yǎng)成份的數(shù)量,而使食物總攝取量減少。膳食纖維促增加唾液和消化液的分泌,對胃起到了填充作用,同時吸水膨脹,能產(chǎn)生飽腹感而抑制進食欲望。膳食纖維與部分脂肪酸結合,這種結合使得當脂肪酸通過消化道時,不能被吸收,因此減少了對脂肪的吸收率。
6、治療便秘
膳食纖維具有很強的持水性,其吸水率高達10倍。它吸水后使腸內(nèi)容物體積增大,大便變松變軟,通過腸道時會更順暢更省力。與此同時,膳食纖維作為腸內(nèi)異物能刺激腸道的收縮和蠕動,加快大便排泄,起到治便秘的功效。
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