Zellulose

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Vereinfachte Darstellung eines Zellulose-Strangs

Die Zellulose (C₆H₁₀O₅)_n (auch Cellulose), ist der Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden (Massenanteil 50%) und damit die häufigste organische Verbindung der Erde. Die Zellulose ist deshalb auch das häufigste Polysaccharid. Sie ist ein unverzweigtes Polysaccharid, das aus mehreren Hundert bis zehntausend β-D-Glucose-Molekülen ((1-4)β-glykosidische Bindung) besteht. Cellulose wird in der Plasmamembran gebildet und vernetzt sich untereinander zu fibrillären Strukturen. Die räumliche Anordnung der Cellulosefibrillen wird durch die Mikrotubuli gesteuert.

Chemische Eigenschaften

Zellulose ist in Wasser und in den meisten organischen Lösungsmitteln unlöslich. Lösungsmittel wie Dimethylacetamid/Lithiumchlorid oder Dimethylsulfoxid/Tetrabutylammoniumfluorid sowie Ammoniak/Cu²⁺ (Schweizers Reagenz) vermögen jedoch Zellullose zu lösen. Sie kann durch starke Säuren gespalten werden. Mit konzentrierten Säuren bei erhöhter Temperatur kann die Zellulose zu Glucose abgebaut werden.

Strukturformel

In der Strukturformel der Zellulose ist auffällig, dass der Sauerstoff der glycosidischen Bindung zwischen den Molekülbausteinen abwechselnd nach oben und nach unten zeigt. Das kommt daher, dass die Richtung (nach oben oder unten senkrecht zur "Ringebene"), in die die glycosidische OH-Gruppe bei dem Monosaccharidbaustein zeigt, nicht veränderlich ist, und in die entgegengesetzte Richtung weist, wie die OH-Gruppe am C-4-Atom.

Verwendung

Technisch wird Zellulose als so genannter Zellstoff aus Holz gewonnen und dient als Grundstoff in der Papierindustrie. In der Bekleidungsindustrie wird Zellulose als Regeneratzellulosefaser (Viskose), Baumwollfaser und Leinen eingesetzt. Ein weiteres wichtiges Anwendungsfeld ist die Baustoffindustrie, wo Zellulosederivate wie Methylzellulose als Fließverbesserer etc. eingesetzt werden. Außerdem ist Zellulose der Grundstoff für den als Cellophan bekannten Kunststoff Zellglas, der vorwiegend in der Verpackungsindustrie, aber auch in neuartigem durchsichtigen Zigarettenpapier seine Anwendung findet. An der Entwicklung eines als Zellulose-Ethanol bezeichneten regenerativen Autotreibstoffs, der aus pflanzlicher Biomasse hergestellt wird, wird derzeit intensiv geforscht und gearbeitet.

Nahrung

Der Mensch besitzt keine Verdauungsenzyme für ihren Abbau. Deshalb wird die Zellulose auch als Ballaststoff bezeichnet. Zusammen mit Hemizellulosen (kurzkettige Zellulose), Pektin und Lignin bildet sie den Hauptanteil der Ballaststoffe in Lebensmitteln pflanzlicher Herkunft. Auch andere Monogastrier wie beispielsweise Schweine können Zellulose nicht verdauen.

Wiederkäuer können hingegen Zellulose und andere Polysaccharide, die anders als die durch Monogastrier verdaulichen Bindungen α-1,4 oder α-1,6 verbunden sind, im Pansen verdauen, da die Bindungen hier durch die Pansenmikroorganismen aufgeschlossen werden. Ähnliches gilt für Pferde und Wassergeflügel. Bei diesen Tieren findet die mikrobielle Fermentation im Dickdarm statt. Auch bestimmte Pilze und das Silberfischchen (Lepisma) sind in der Lage Zellulose zu verdauen.

Lebensmittelzusatzstoff

Auch in der Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie wird Zellulose verwendet, z. B. in Tabletten als Aufbaustoff. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt sie die Bezeichnungen E 460 bis E 466:

E 460i – Mikrokristalline Zellulose

E 460ii – Zellulosepulver

E 461 – Methylzellulose

E 463 – Hydroxypropylzellulose

E 464 – Hydroxypropylmethylzellulose

E 465 – Ethylmethylzellulose

E 466 – Carboxymethylzellulose

Der Nachweis erfolgt mittels einer Iod-Zinkchloridlösung (Blaufärbung).

Quellen

• Prof. Blumes Medienangebot: Nachweisreagenzien Abs. 13
• x-plainmefood - Polysaccharide: Cellulose & Cellulosederivate

Siehe auch

• Dextrin
• Blinddarmkot

Weblinks

• Kurze Beschreibung mit Grafik

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