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(jī)溶劑。那么你對(duì)纖維素了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)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(xì)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(zhì)素。
纖維素是植物細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分，通常與半纖維素、果膠和木質(zhì)素結(jié)合在一起，其結(jié)合方式和程度對(duì)植物源食品的質(zhì)地影響很大。而植物在成熟和后熟時(shí)質(zhì)地的變化則有果膠物質(zhì)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(zhì)
1、溶解性
常溫下，纖維素既不溶于水，又不溶于一般的有機(jī)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?yàn)槔w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(jī)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(yīng)。反應(yīng)時(shí)氧橋斷裂，同時(shí)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(xué)反應(yīng)，生成一系列與原來纖維素結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)，這樣的反應(yīng)過程，稱為纖維素氧化。(引自郭莉珠檔案保護(hù)技術(shù))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(xué)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(xì)胞壁的主要成分。醋酸菌(Acetobaeter)的莢膜，以及尾索類動(dòng)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(xì)胞壁的完全纖維素標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)于半纖維素的纖維素。雖然，α-纖維素通常大部分是結(jié)晶性纖維素，β-纖維素，γ-纖維素在化學(xué)上除含有纖維素以外，還含有各種多糖類。細(xì)胞壁的纖維素形成微纖維。寬度為10—30毫微米，長度有的達(dá)數(shù)微米。應(yīng)用X線衍射和負(fù)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(jié)晶性部分組成寬為3—4毫微米的基本微纖維。推測(cè)這些基本微纖維集合起來就構(gòu)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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)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(jī)制還不太明瞭。另一方面就纖維素的分解而言，估計(jì)在初生細(xì)胞壁伸展生長時(shí)，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(jié)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(shí)不發(fā)生顯著變化 ，超過這溫度會(huì)由于脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無機(jī)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(qiáng)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?yàn)椋?/p>
(1)纖維素分子有極性，分子鏈之間相互作用力很強(qiáng);
(2)纖維素中的六元吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)致使內(nèi)旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xué)與工業(yè)始于一百六十多年前，是高分子化學(xué)誕生及發(fā)展時(shí)期的主要研究對(duì)象，纖維素及其衍生物的研究成果為高分子物理及化學(xué)學(xué)科的創(chuàng)立、發(fā)展和豐富作出了重大貢獻(xiàn)。
生理作用
人體內(nèi)沒有β-糖苷酶，不能對(duì)纖維素進(jìn)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(jìn)腸蠕動(dòng)，加快糞便的排泄，使致癌物質(zhì)在腸道內(nèi)的停留時(shí)間縮短，對(duì)腸道的不良刺激減少的作用，從而可以預(yù)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(jìn)腸道蠕動(dòng)，利于糞便排出等功能。草食動(dòng)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(zhì)素。食物纖維素是一種不被消化吸收的物質(zhì)，過去認(rèn)為是“廢物”，2013年認(rèn)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(dá)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(yù)防和治療冠心病
血清膽固醇含量的升高會(huì)導(dǎo)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(guān)系。膳食纖維可與膽酸結(jié)合，而使膽酸迅速排出體外，同時(shí)膳食纖維與膽酸結(jié)合的結(jié)果，會(huì)促使膽固醇向膽酸轉(zhuǎn)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(jìn)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(bào)道日益增多，尤其是膳食纖維與消化道癌的關(guān)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(jié)腸癌的發(fā)病率也大大低于南部。根據(jù)這個(gè)調(diào)查結(jié)果，科學(xué)家做了更加深入的研究，發(fā)現(xiàn)膳食纖維防治結(jié)腸癌有以下幾點(diǎn)原因：結(jié)腸中一些腐生菌能產(chǎn)生致癌物質(zhì)，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(xì)菌代謝為細(xì)胞的致癌劑和致突變劑，膳食纖維能束縛膽酸等物質(zhì)并將其排出體外，防止這些致癌物質(zhì)的產(chǎn)生;膳食纖維能促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，增加糞便體積，縮短排空時(shí)間，從而減少食物中致癌物與結(jié)腸接觸的機(jī)會(huì);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(xì)胞的生長增殖，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞向正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化，并控制致癌基因的表達(dá)。
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(duì)胃起到了填充作用，同時(shí)吸水膨脹，能產(chǎn)生飽腹感而抑制進(jìn)食欲望。膳食纖維與部分脂肪酸結(jié)合，這種結(jié)合使得當(dāng)脂肪酸通過消化道時(shí)，不能被吸收，因此減少了對(duì)脂肪的吸收率。
6、治療便秘
膳食纖維具有很強(qiáng)的持水性，其吸水率高達(dá)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(shí)會(huì)更順暢更省力。與此同時(shí)，膳食纖維作為腸內(nèi)異物能刺激腸道的收縮和蠕動(dòng)，加快大便排泄，起到治便秘的功效。
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