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纖維素是一種由葡萄糖組成的大分子多糖，其分子式為（C6H10O5)n。它是由多個(gè)葡萄糖分子以β-1,4糖苷鍵連接組成的，這種連接方式是纖維素分子結構的特點(diǎn)。纖維素不溶于水及一般有機溶劑，因此它在自然界中具有廣泛的分布和應用。 纖維素是一種白色、無(wú)味、無(wú)臭的固體，通常呈纖維狀或粒狀。它的密度約為1.27-1.61 g/cm，熔點(diǎn)在260-270℃。由于纖維素的分子結構比較穩定，因此它在自然界中具有耐久性和可降解性。纖維素在植物、細菌和真菌等生物體內具有重要的生理功能，同時(shí)也是生物體內外生物活性物質(zhì)的重要成分。 纖維素的應用非常廣泛，它可以作為紙張、紡織品、塑料和生物醫學(xué)材料等的重要原料。纖維素在紙張制造中用作原料，可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的紙張，如新聞紙、印刷紙等。在紡織品領(lǐng)域，纖維素可以用于生產(chǎn)棉織物、絲綢織物和毛織物等。纖維素還可以作為生物醫學(xué)材料，用于制造醫療用品，如手術(shù)縫合線(xiàn)、醫用膜等。 總之，纖維素是一種重要的天然高分子化合物，具有廣泛的應用前景和開(kāi)發(fā)潛力。纖維素
葡萄糖組成的大分子多糖
纖維素（Cellulose）是由葡萄糖組成的大分子多糖，從結構上看它是由多個(gè)葡萄糖分子以β-1,4糖苷鍵連接組成的，其分子式為（C6H10O5)n。其不溶于水及一般有機溶劑。纖維素是一種白色、無(wú)味、無(wú)臭的固體，通常呈纖維狀或粒狀。纖維素的密度約為1.27-1.61 g/cm，熔點(diǎn)在260-270℃。纖維素是地球上最古老而又最豐富的生物質(zhì)資源之一，人類(lèi)對纖維素材料的認識和利用已擁有超過(guò)2000年的歷史。纖維素是植物細胞壁的主要成分，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。
基本信息
中文名
纖維素
英文名
Cellulose
別名
微晶纖維素
拼音
xiān wéi sù
CAS編號
9004-34-6
性質(zhì)
化學(xué)式
C6H10O5
摩爾質(zhì)量
342.30 g/mol
外觀(guān)
白色粉狀纖維
氣味
無(wú)味
密度
1.27-1.61 g/cm
熔點(diǎn)
260-270 ℃
溶解性
不溶于水、乙醇、乙醚和稀無(wú)機酸。微溶于氫氧化鈉溶液
pH
上清液的 pH 值在 5.0 和 7.5 之間（10% 懸浮在水中）
蒸氣壓
0 毫米汞柱（大約）
相關(guān)歷史
法國化學(xué)家A.帕揚（A.Payen）是最早研究纖維素的科學(xué)家之一。他在1837~1842年研究植物細胞壁成分時(shí)發(fā)現，纖維素是一種由葡萄糖組成的物質(zhì)。1838年，帕揚將它命名為cellulose，由法語(yǔ)cellule（來(lái)源于拉丁文cellula）變化而成。這一名詞為使用拉丁字母文字的國家所沿用，中文名為纖維素。
H.施陶丁格（Hermann Staudinger）在1920年確定了纖維素的聚合物結構。1991年，纖維素被列為第七大營(yíng)養素，與蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物質(zhì)和水并列。該化合物于1992年由小林敦（Atsushi Kobayashi）和正田信一郎（Shin-ichiro Shoda）首次化學(xué)合成（不使用任何生物衍生酶）。
化學(xué)結構
纖維素是一種多糖，由葡萄糖組成，化學(xué)式為(C6H10O5)n。纖維素中的羥基（-OH）含有三個(gè)醇羥基，其中C6的羥基為伯羥基，C2和C3位上的羥基為仲羥基，這三個(gè)羥基可發(fā)生一系列的化學(xué)反應（如酯化、醚化反應等）。纖維素是由β-1,4糖苷鍵連接的以脫水-D葡萄糖為單元構成的天然高分子，兩個(gè)相鄰的糖單元結構互成180°交錯。天然纖維素的聚合度一般為1000~20000，相對分子量為20000~2500000。纖維素鏈是定向的，具有不對稱(chēng)的末端結構：一端為具有還原性的半縮醛結構，另一端為非還原性的羥基結構。因此，可通過(guò)在纖維素的羥基上進(jìn)行化學(xué)反應以制備具有各種功能的纖維素衍生物。
纖維素是一種線(xiàn)性高分子，由許多D-吡喃型葡萄糖基（脫水葡萄糖）以β-1,4-糖苷鍵結合而成，且每個(gè)葡萄糖基都可與相鄰的三個(gè)葡萄糖基結合，形成直鏈纖維素分子。同時(shí)每個(gè)葡萄糖基都有一個(gè)羥基位于分子鏈的側邊，這些羥基可以形成大量的氫鍵，而這些氫鍵限制了分子鏈的運動(dòng)，纖維素分子鏈中的葡萄糖基之間也存在較強的相互作用，另外六元環(huán)結構導致內旋轉困難，分子有極性、分子鏈間相互作用強使得纖維素具有較高的剛性和穩定性。
纖維素具有高度結晶的結構，其晶型包括I型、II型、III型和IV型。其中I型是天然纖維素的晶型，其他晶型則需要通過(guò)特定的處理方法才能得到，纖維素的結晶結構使其具有較高的強度和耐久性。由于纖維素分子鏈的長(cháng)度是不均勻的，存在不同的聚合度。因此，纖維素具有多分散性，其性質(zhì)也因聚合度的不同而有所差異。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
纖維素是一種白色、無(wú)味、無(wú)臭的固體，通常呈纖維狀或粒狀。纖維素的密度約為1.27-1.61 g/cm。纖維素是一種不溶于水、稀酸、稀堿和一般有機溶劑的有機高分子化合物。然而，纖維素在一定條件下可以與某些有機溶劑（如銅氨溶液、尿素甲醛溶液等）發(fā)生反應，生成可溶性的纖維素衍生物。此外，纖維素還具有較高的熱穩定性和耐化學(xué)腐蝕性。
纖維素及其衍生物具有吸濕性，其吸濕性與環(huán)境濕度有關(guān)。在某些條件下，纖維素衍生物的吸濕能力與纖維素相近。當纖維素無(wú)定形區的水分子排列有一定方向時(shí)，密度較高，此時(shí)的吸濕能力較強。纖維素具有較高的抗張強度和彈性模量，但伸長(cháng)率較低。經(jīng)過(guò)絲光處理后的纖維素，其結晶度、強度和柔軟性都會(huì )有所提高。纖維素的熔點(diǎn)和分解溫度較高，一般在270℃～300℃之間。纖維素的熱穩定性與其晶體結構有關(guān)，纖維素Ⅱ型晶具有更高的熱穩定性。
化學(xué)性質(zhì)
酯化反應
纖維素酯化反應是指纖維素分子與酯化劑反應，在纖維素分子中引入酯基，從而改變其性質(zhì)。常見(jiàn)的纖維素酯化劑包括羧酸、酸酐、酰氯、醇等。在纖維素分子中，三個(gè)羥基在葡萄糖基中所處的位置不同，受鄰近取代基的影響和空間阻礙作用也各不相同。因此，在酯化反應中，各個(gè)羥基的反應活性也不同。一般來(lái)說(shuō)，C6羥基的反應活性最高，C3羥基次之，C2羥基的反應活性最低。
纖維素硝酸酯化反應
化學(xué)反應式
醚化反應
纖維素醚化反應是指纖維素分子與醚化劑反應，在纖維素分子中引入醚基，從而改變其性質(zhì)。常見(jiàn)的纖維素醚化劑包括堿金屬鹽、有機磺酸、環(huán)氧化物等。與酯化反應類(lèi)似，各個(gè)羥基的反應活性也不同，C6羥基的反應活性最高，C3羥基次之，C2羥基的反應活性最低。
典型纖維素醚的制備
水解反應
纖維素水解反應是將纖維素分解成小分子糖類(lèi)的過(guò)程。在自然界中，有許多微生物和真菌能夠分泌纖維素酶，將纖維素分解成較小的糖類(lèi)物質(zhì)。而在工業(yè)上，通常采用酸催化或者堿催化的方式來(lái)實(shí)現纖維素水解反應。在纖維素水解過(guò)程中，酸催化法可以將纖維素與濃硫酸等酸性物質(zhì)反應，使其產(chǎn)生裂解，生成纖維素糖，隨后進(jìn)行中和和蒸發(fā)處理，得到纖維素糖液。
纖維素水解的產(chǎn)物稱(chēng)為水解纖維素，它不是一種有固定組成的化合物，而是一種依水解程度不同而不同的混合物，纖維素完全水解即為葡萄糖。水解纖維素的化學(xué)結構與原纖維素相同，但它的聚合度小于原纖維素，因此，水解纖維素的機械強度大大低于原纖維素。
氧化反應
纖維素的氧化反應可以通過(guò)使用氧化劑，如氯氣、過(guò)氧化氫、高錳酸鉀等，來(lái)引入新的官能團，如羧基、醛基和酮基等，從而改變纖維素的結構特征，賦予其更多新的性能。氧化纖維素是一種不溶于水的纖維素衍生物。它可以通過(guò)氧化劑和各種金屬催化劑的作用由纖維素生產(chǎn)。
分類(lèi)
纖維素是世界上最豐富的天然有機物，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(lái)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。此外，麻、麥稈、稻草、甘蔗渣等，都是纖維素的常見(jiàn)來(lái)源。
天然纖維素
纖維素是植物細胞壁的主要成分之一，在植物中，纖維素主要是通過(guò)葉綠素與水和二氧化碳進(jìn)行光合作用合成的。天然纖維素的植物來(lái)源非常廣泛，包括棉花、麻、麥稈、稻草、甘蔗渣等。根據植物來(lái)源，天然纖維素可分為棉纖維、木材纖維、草類(lèi)纖維和韌皮纖維等。
棉纖維
棉纖維是純度最高的天然纖維素，它是在棉籽表皮上生長(cháng)發(fā)育而成的纖維，其纖維素含量接近100%，是植物纖維中重要的纖維素來(lái)源。
木材纖維
在自然界中，木材是天然纖維素最主要的來(lái)源。木質(zhì)纖維素除含有纖維素之外，還含有木質(zhì)素和半纖維素。木材是以纖維素為基質(zhì)、木質(zhì)素為填充劑所組成的三維體型結構的復合體系。木材中的纖維素與半纖維素和木質(zhì)素共存，半纖維素以氫鍵與纖維素分子連接，并纏繞纖維素，與木質(zhì)素通過(guò)阿魏酸和對香豆酸相連。不同木材及植物不同部位的纖維素、木質(zhì)素和半纖維素含量和化學(xué)組成均有差異。
草類(lèi)纖維
草本科植物，例如禾本科和竹科等，其莖部富含大量纖維素。例如小麥秸稈、玉米秸稈和竹莖等。與木材相比，草類(lèi)所含纖維素的纖維長(cháng)度較短，非纖維細胞比率較高。同時(shí)，草類(lèi)纖維中半纖維素的含量相對較高，木質(zhì)素的含量相對較低。
韌皮纖維
典型的韌皮纖維包括亞麻、劍麻、桑皮、大麻、黃麻、紅麻以及棉秸皮等。其中，各種麻類(lèi)纖維的纖維素含量較高，因此是優(yōu)質(zhì)的紡織工業(yè)原料。而其他韌皮纖維則可用于造紙工業(yè)。麻類(lèi)纖維具有出色的韌性，其斷裂伸長(cháng)率可與玻璃纖維相媲美。
細菌纖維素
相對于植物纖維素，人們把由微生物合成的纖維素統稱(chēng)為細菌纖維素，因為其具有高純度、高結晶度和高分子量的特性。在自然界中，植物纖維素通常與其他物質(zhì)共存，如木質(zhì)素和半纖維素，因此提取高純度的植物纖維素存在一定困難，且會(huì )產(chǎn)生大量廢水，對環(huán)境造成污染，同時(shí)也增加了生產(chǎn)成本。而細菌纖維素的長(cháng)徑比比植物纖維素更高，更有利于制備微小的纖維產(chǎn)品。
許多微生物都可以合成纖維素，其中常見(jiàn)的能夠合成細菌纖維素的微生物包括醋酸菌屬、土壤桿菌屬、根瘤菌屬、假單胞菌屬、產(chǎn)堿菌屬、氣桿菌屬、固氮菌屬、無(wú)色杄菌屬和八疊球菌屬等。細菌纖維素和植物纖維素在結構和化學(xué)組成上非常相似，但細菌纖維素具有更好的物理化學(xué)性能和力學(xué)性能，其楊氏模量高達1.5×10Pa。
合成纖維素
除了植物細胞壁，微生物也能合成天然纖維素?？茖W(xué)研究的發(fā)展和進(jìn)步使得人工合成纖維素取得了重大進(jìn)展，主要的合成方法是生物法和化學(xué)合成法?；瘜W(xué)法是通過(guò)化學(xué)反應將纖維素從植物細胞壁中提取出來(lái)，然后進(jìn)行純化和加工處理。生物法則是利用微生物或酶類(lèi)將植物細胞壁中的纖維素分解成單糖，再進(jìn)行純化和加工處理。
人工合成纖維素主要有兩種合成路線(xiàn)：酶催化和葡萄糖衍生物的開(kāi)環(huán)聚合。人工合成纖維素的基本原理是利用纖維素的結構特點(diǎn)和化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)化學(xué)或生物的方法，將纖維素從植物細胞壁中提取出來(lái)，并進(jìn)行純化和加工處理，最終得到高純度的纖維素。然而，由于技術(shù)的限制，人工合成纖維素的聚合度較低，通常只有幾十，分子量較低，尚不能達到自然界中高結晶度、高聚合度的纖維素織態(tài)結構，更無(wú)法滿(mǎn)足現代工業(yè)的需要。
多聚和纖維素
多聚合纖維素可以通過(guò)酸法、堿法、加氧劑以及生物法制備。其中酸法是將天然纖維素放入含硫酸、鹽酸或氯酸的溶液中，經(jīng)過(guò)反應和脫色等處理，得到纖維素；堿法是將天然纖維素放入氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿性溶液中，在高溫高壓的條件下水解纖維素所得的紙漿，經(jīng)過(guò)脫水處理后制得纖維素；加氧劑制備是將天然纖維素放入氧氣氣氛中，在催化劑的促進(jìn)下進(jìn)行氧化處理，得到纖維素；生物法制備則是采用微生物或酵母菌等生物發(fā)酵過(guò)程，利用微生物將天然纖維素分解成單糖，再經(jīng)過(guò)純化、脫色等后可得到纖維素。其可以用于紡織品、紙張制造、塑料制品以及制作生物醫學(xué)材料，如制作藥物載體、手術(shù)縫合線(xiàn)等。
木制纖維素
木質(zhì)纖維素是一種由木材，尤其是軟木、松木、云杉等樹(shù)種制成的天然纖維。木質(zhì)纖維素的制備首先需要將原木去皮，以減少生產(chǎn)過(guò)程中的污染物，然后將去皮后的原木進(jìn)行磨碎，磨成直徑約為2-5毫米的小塊，并將小塊木料放入蒸煮鍋中，加入蒸汽進(jìn)行蒸煮。蒸煮的目的是將木材中的木素和半纖維素分離出來(lái)，形成可轉化的纖維素，再將蒸煮后的木塊加入堿液中進(jìn)行處理，分離纖維素。堿液處理的目的是將木材中的木素、半纖維素以及一些細胞壁材料分離。最后將纖維素放入高壓反應釜中，在一定的溫度和壓力下進(jìn)行反應。它是一種生物質(zhì)材料，具有多孔性、高比表面積和良好的化學(xué)穩定性等性質(zhì)。它具有優(yōu)良的吸附性能，可以用于吸附和去除水中的有害物質(zhì)。此外，木質(zhì)纖維素還具有很好的生物可降解性，可以在自然環(huán)境中被微生物分解。
木質(zhì)纖維素可以用于制作紡織品，如生物降解的塑料和人造纖維，也可以與其他材料混合使用，例如棉花、亞麻、絲綢等，使得纖維素紗線(xiàn)的性能更加優(yōu)良。由于木質(zhì)纖維素是一種生物質(zhì)資源，可以用于生產(chǎn)生物質(zhì)燃料、木炭和液體燃料。木質(zhì)纖維素也可以用于生產(chǎn)生物降解的包裝材料。
纖維素醚
纖維素醚的合成需要將纖維素纖維在堿性溶液中加熱，然后使用醚化劑進(jìn)行處理。在生產(chǎn)過(guò)程中，使用氯化甲烷作醚化劑生產(chǎn)MC，而生產(chǎn)HPMC除了使用氯化甲烷外，還使用環(huán)氧丙烯來(lái)獲取羥丙基取代基團。纖維素醚是白色或淡黃色的固體，通常為顆粒狀或粉狀。纖維素醚可以用作增稠劑、懸浮劑和乳化劑等，在建筑、醫藥、個(gè)人保健、石油、粘蚊劑、造紙和紡織印染等行業(yè)有著(zhù)廣泛應用。
甲基纖維素
甲基纖維素可以通過(guò)堿化后的纖維素與氯代甲烷反應制得。具體的反應過(guò)程為將堿化的纖維素與氯代甲烷反應，生成甲基纖維素和氯化鈉等副產(chǎn)物。甲基纖維素沒(méi)有顯著(zhù)的毒性和刺激性，具有優(yōu)良的生物相容性和生物降解性。
甲基纖維素可以用于建筑業(yè)、醫藥行業(yè)、紡織業(yè)等領(lǐng)域。作為增稠劑、懸浮劑和乳化劑，甲基纖維素被廣泛應用于建筑業(yè)中，如混凝土、砂漿和涂料的生產(chǎn)。其也可以用作藥物載體，幫助藥物更好地滲透到組織中，提高藥物的療效。
羥乙基纖維素
羧乙基纖維素是一種非離子型可溶性纖維素醚類(lèi)。合成羧乙基纖維素首先需要將堿性纖維素和環(huán)氧乙烷或氯乙醇進(jìn)行醚化反應，生成羧乙基纖維素。它是一種白色或淡黃色，無(wú)味、無(wú)毒的纖維狀或粉狀固體。羧乙基纖維素的主要用途包括在石油開(kāi)采中作為稠化劑、分散劑和穩定劑；在醫療食品行業(yè)中作為藥片的載體和藥物緩慢釋放的包衣材料等。
制備方法
用化學(xué)法將植物纖維原料與化學(xué)試劑（如硫酸、氫氧化鈉等）在高溫或高壓下反應，去除木質(zhì)素等雜質(zhì)，得到纖維素漿。再經(jīng)過(guò)漂白、過(guò)濾等工序，最終得到純度較高的纖維素；或者通過(guò)生物法利用纖維素酶等生物酶將植物纖維原料分解為小分子纖維素，再經(jīng)過(guò)分離、提純等工序，得到纖維素；也可以通過(guò)物理手段將植物纖維原料分離成纖維素和木質(zhì)素，如浮選、研磨、篩選等。
纖維素主要來(lái)源于植物的莖、葉子和果實(shí)。麻纖維可以從麻類(lèi)植物的莖中提取，棉花纖維可以從棉鈴中提取。這些植物纖維經(jīng)過(guò)浸泡、軟化、梳理、干燥等過(guò)程進(jìn)行提取和加工。最常用的天然纖維是棉花，其次是劍麻等長(cháng)葉纖維和黃麻、亞麻、大麻以及苧麻等韌皮纖維。這些葉纖維和韌皮纖維是一種重要的非常規纖維來(lái)源。天然纖維的提取方法包括化學(xué)、物理和生物過(guò)程。例如，可以使用水脫膠或化學(xué)使用氫氧化鈉（NaOH）從絲蘭植物葉片中提取纖維。
合成纖維主要由提煉成單體的不可再生煤炭和石油制成，這些單體在一個(gè)稱(chēng)為聚合的過(guò)程中結合在一起。最常見(jiàn)的合成纖維包括聚酯纖維、尼龍纖維、丙烯酸纖維和氨綸。合成纖維的合成包括幾個(gè)步驟，如聚合、紡絲、拉伸和熱定型，最后，纖維經(jīng)過(guò)加工處理，如染色、紡紗、織造等，成為各種織物。
應用領(lǐng)域
全世界用于紡織造紙的纖維素，每年達800萬(wàn)噸。此外，用分離純化的纖維素做原料，可以制造人造絲，賽璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯類(lèi)衍生物和甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等醚類(lèi)衍生物，用于塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。
醫學(xué)材料
纖維素作為醫學(xué)材料的應用主要體現在兩個(gè)方面：生物可降解材料和藥物載體。
由于纖維素具有較好的生物相容性和可降解性，因此纖維素可以被應用于醫學(xué)領(lǐng)域。例如，纖維素可以與其它生物材料結合，制造出具有特定形狀和性能的手術(shù)縫合線(xiàn)，以滿(mǎn)足手術(shù)的需要。此外，纖維素也可以用于制造藥物釋放系統，能夠控制藥物在體內的釋放速度和釋放量，從而達到更好的治療效果。
另一方面，纖維素也可以作為藥物載體，由于其能夠將藥物分子包裹在纖維素顆粒中，形成纖維素-藥物復合物，從而增加藥物的穩定性和生物利用度。例如，將抗癌藥物分子包裹在纖維素顆粒中，可以增加藥物在腫瘤部位的積累，減少藥物的毒副作用。同時(shí)纖維素還可以用于制造納米藥物載體，能夠將藥物分子精確地輸送到病變部位，從而提高藥物的療效。
紡織材料
纖維素在紡織領(lǐng)域是常用的紡織原材料之一，其可以用于生產(chǎn)各種類(lèi)型的纖維素纖維，如棉纖維、亞麻纖維、大麻纖維等。這些纖維素纖維具有良好的吸濕性、透氣性、保暖性和抗靜電性，因此被廣泛應用于紡織品和服裝的生產(chǎn)制造。纖維素還可以用于生產(chǎn)各種紡織助劑和整理劑，如柔軟劑、抗皺劑、防水劑等，以提高紡織品的品質(zhì)和性能。
建筑材料
在建筑領(lǐng)域，纖維素可以用于生產(chǎn)各種類(lèi)型的建筑材料，如纖維板、纖維水泥等。纖維素纖維具有很好的防火、防水、隔音等性能，因此纖維素建筑材料可以廣泛應用于建筑領(lǐng)域的各個(gè)方面。
造紙材料
紙張的主要成分為纖維素，而除紙張、紙漿之外，纖維素衍生材料還在造紙工業(yè)中扮演著(zhù)重要的角色，多種纖維素醚、細菌纖維素等都被廣泛應用于造紙行業(yè)作為各種造紙助劑（如紙張增強劑、表面施膠劑、乳化穩定劑、涂料保水劑及特殊紙質(zhì)材料等）。
食品工業(yè)
纖維素可以被用來(lái)制備各種可降解的纖維素基薄膜，這些薄膜有望作為包裝材料應用于食品工業(yè)。例如，納米纖維素可以用來(lái)提高纖維素薄膜的力學(xué)性能，而使用不同比例的纖維素晶須可以制備出再生纖維素薄膜。隨著(zhù)纖維素晶須的加入，纖維素納米復合膜的拉伸強度可以得到顯著(zhù)提高。此外，纖維素具有無(wú)毒性和生物可降解性，因此作為食品包裝時(shí)具有安全、可降解的特性。另外，采用纖維素水凝膠作為基材可以制備出疏水性纖維素復合膜。通過(guò)疏水-親水界面相互作用，纖維素水凝膠的孔隙可以促進(jìn)短毛狀12-羥基十八酸（HOA）晶體在其表面生長(cháng)，從而獲得高疏水性。通過(guò)溶劑蒸發(fā)法可以控制結晶，使HOA沿親水性纖維素孔壁生長(cháng)，最終制備出疏水性纖維素復合膜。這種纖維素復合膜具有很高的疏水性和生物降解性，未來(lái)可以作為新型的可生物降解包裝材料用于食品工業(yè)。
工程領(lǐng)域
纖維素材料在工程領(lǐng)域也有良好的應用前景。通過(guò)對天然木材進(jìn)行改性，可以除去其中的木質(zhì)素和半纖維素，制備出高強度的纖維素材料，作為結構材料用于工程領(lǐng)域。例如，采用兩步法對天然木材進(jìn)行轉化處理，首先用氫氧化鈉和亞硫酸鈉溶液除去天然木材中的部分木質(zhì)素和半纖維素，然后利用熱壓法使細胞壁完全塌陷，使纖維素納米纖維完全致密化，制得超強木材。這種超強木材的強度、韌性和抗沖擊性能比原來(lái)提高了10倍，超過(guò)了輕質(zhì)鈦合金，而質(zhì)量?jì)H為鋼材的1/6。由于纖維素納米纖維具有更大的尺寸穩定性，使其有望成為一種低成本、高性能、質(zhì)輕的鋼材替代品。
生理作用
作為膳食纖維使用
人類(lèi)膳食中的纖維素主要含于蔬菜和粗加工的谷類(lèi)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(lài)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。纖維素可以作為膳食纖維添加劑應用于食品工業(yè)。纖維素基膳食纖維在主食方面的應用主要表現為在米飯、面條和饅頭中的添加。添加纖維素纖維到米飯中，可以增加米飯的蓬松清香口感；在面條中添加，則可改善面條的韌性。在焙烤食品中，纖維素纖維的應用最為廣泛，主要產(chǎn)品包括高膳食纖維面包、蛋糕、餅干和桃酥等。膳食纖維的加入可以改善產(chǎn)品的持水力，吸附大量水分，有利于產(chǎn)品的凝固和保鮮，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，例如使用纖維素纖維來(lái)穩定米糠粉。
對人體的生理作用
纖維素的功能主要包括促進(jìn)腸道健康、降低膽固醇和血脂、控制血糖上升、增加飽腹感和控制體重等。在日常膳食中，適當增加含纖維素豐富的食物攝入，有助于維護人體健康。
- 促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，幫助排便：纖維素在腸道中能夠吸收水分，增加糞便量，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，從而幫助排便，預防便秘的發(fā)生。
- 減少致癌物質(zhì)在腸道內的停留時(shí)間：纖維素能夠縮短致癌物質(zhì)在腸道內的停留時(shí)間，減少其被人體吸收的機會(huì )，從而預防腸癌等疾病。
- 降低血脂及膽固醇：纖維素能夠與膽固醇和膽汁酸結合，降低血液中膽固醇及血脂的含量，從而降低心腦血管疾病的發(fā)生風(fēng)險。
- 控制血糖上升：纖維素是一種低血糖指數的食物成分，能夠延緩血糖的上升速度，有助于控制糖尿病患者的血糖水平。
- 增加飽腹感，有助于控制體重：纖維素能夠增加飽腹感，減少進(jìn)食量，有助于控制體重，預防肥胖及相關(guān)疾病的發(fā)生。
食物來(lái)源
纖維素的食物來(lái)源主要是植物性食物，如水果、蔬菜、全谷類(lèi)、豆類(lèi)、堅果等。以下是一些常見(jiàn)食物中的纖維素含量：
常見(jiàn)食物中的纖維素含量
食物名稱(chēng) | 纖維素含量（%） |
魔芋 | 80 |
黑芝麻 | 19.1 |
燕麥 | 13.2 |
菠菜 | 2.2 |
蘋(píng)果 | 4.4 |
豆類(lèi)（黃豆、紅豆、黑豆等） | 10~20 |
全谷類(lèi)（糙米、全麥面包等） | 3~10 |
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