Selulosa merupakan komponen utama dari dinding sel sel tumbuhan, yang membuat tanaman kaku. Selulosa adalah polisakarida yang sangat penting karena merupakan senyawa organik paling melimpah di bumi. Selulosa adalah komponen utama dari dinding sel tangguh yang mengelilingi sel-sel tanaman, dan itulah yang membuat batang, daun, dan cabang tanaman begitu kuat. Selulosa melayani banyak fungsi termasuk:
- menghubungkan sel untuk membentuk jaringan
- memberi sinyal sel untuk tumbuh dan membelah
- mengendalikan bentuk sel tumbuhan
- memungkinkan sel untuk menahan tekanan turgor cairan di dalamnya
Selulosa ditemukan di dinding sel tumbuhan, di mana mereka memberikan dukungan struktural. Molekul-molekul ini adalah polisakarida yang panjang dan tidak bercabang yang memberikan ketahanan kuat terhadap stres dan mencegah sel dari meledak dalam larutan hipotonik.
Serat selulosa disatukan oleh serat pektin, yang mengikat selulosa bersama-sama untuk membentuk dinding sel yang bahkan lebih rapat pada tumbuhan, yang memperhitungkan kekuatannya, sekali lagi ditunjukkan dalam ketahanannya terhadap pelapisan dengan adanya air murni.
Selulosa juga dianggap sebagai serat makanan pada manusia, mengurangi buang air besar dengan bertindak sebagai agen bulking. Cukup berguna menurut saya.
Terakhir, selulosa dapat dicerna oleh hewan tertentu (bukan manusia, saya tahu sapi dapat melakukannya) karena adanya bakteri tertentu yang beroperasi secara timbal balik dengan hewan, memecah selulosa untuk menyediakan energi.
Apa itu Selulosa
Selulosa [C6H10O5)n] adalah senyawa organik dan biopolimer paling berlimpah di Bumi. Ini adalah karbohidrat kompleks atau polisakarida yang terdiri dari ratusan hingga ribuan molekul glukosa, dihubungkan bersama untuk membentuk rantai. Sementara hewan tidak menghasilkan selulosa, ia dibuat oleh tanaman, ganggang, dan beberapa bakteri dan mikroorganisme lainnya. Selulosa adalah molekul struktural utama di dinding sel tanaman dan ganggang.
Selulosa dapat didefinisikan sebagai polimer glukosa yang dibentuk oleh ikatan β-1,4. Jumlah molekul glukosa hadir dalam molekul selulosa tunggal berkisar 15-15.000, dengan rata-rata 3.000 unit.
Selulosa merupakan karbohidrat yang tidak larut dan tahan terhadap berbagai reaksi kimia. Selain itu, itu adalah komponen utama dari dinding sel sel tanaman, mewakili sekitar 30% dari massa kering di dinding primer dan 50% hingga 80% di dinding sekunder.
Di dinding sel, selulosa ditemukan dalam bentuk miofibril. Miofibril ini tidak lebih dari beberapa rantai selulosa, yang ditambahkan secara lateral melalui ikatan hidrogen. Mikrofibril umumnya terdiri dari sekitar 36 molekul selulosa.
Sejarah Selulosa
Kimiawan Perancis Anselme Payen menemukan dan mengisolasi selulosa pada tahun 1838. Payen juga menentukan rumus kimia selulosa. Pada tahun 1870, polimer termoplastik pertama, seluloid, diproduksi oleh Hyatt Manufacturing Company menggunakan selulosa. Dari sana, selulosa digunakan untuk menghasilkan rayon pada tahun 1890-an dan selofan pada tahun 1912. Hermann Staudinger menentukan struktur kimia selulosa pada tahun 1920. Pada tahun 1992, Kobayashi dan Shoda mensintesis selulosa tanpa menggunakan enzim biologis apa pun.
Struktur dan Sifat Kimia Selulosa
Selulosa terbentuk melalui ikatan β (1 → 4) -glikosidik antara unit D-glukosa. Sebaliknya, pati dan glikogen terbentuk oleh ikatan glikosidik α (1 → 4) antara molekul glukosa. Hubungan dalam selulosa membuatnya menjadi polimer rantai lurus. Gugus hidroksil pada molekul glukosa membentuk ikatan hidrogen dengan atom oksigen, menahan rantai di tempatnya dan memberikan kekuatan tarik tinggi ke serat. Di dinding sel tanaman, beberapa rantai terikat bersama untuk membentuk mikrofibril.
Selulosa murni tidak berbau, tanpa rasa, hidrofilik, tidak larut dalam air, dan dapat terurai secara hayati. Ini memiliki titik leleh 467 derajat Celcius dan dapat didegradasi menjadi glukosa dengan perlakuan asam pada suhu tinggi.
Fungsi
Selulosa adalah protein struktural pada tumbuhan dan ganggang. Serat selulosa terjerat dalam matriks polisakarida yang fungsinya untuk mendukung dinding sel tumbuhan. Pada batang dan kayu tumbuhan didukung oleh serat selulosa yang didistribusikan dalam matriks lignin, di mana selulosa bertindak seperti tulangan dan lignin bertindak seperti beton. Bentuk selulosa alami yang paling murni adalah kapas, yang terdiri dari lebih dari 90% selulosa. Sebaliknya, kayu terdiri dari 40-50% selulosa.
Secara industri, diproses untuk menghasilkan kertas dan serat. Itu juga dapat mengalami jenis modifikasi lain dan dapat digunakan untuk membuat plastik.
Karena kualitas serat yang ada di kayu, spesies tanaman utama yang digunakan untuk ekstraksi selulosa adalah kayu putih dan pinus. Untuk menjamin eksploitasi spesies ini, ada banyak hutan yang ditanam untuk dijadikan bahan baku dalam produksi kertas.
Beberapa jenis bakteri mengeluarkan selulosa untuk menghasilkan biofilm. Biofilm menyediakan permukaan perlekatan untuk mikroorganisme dan memungkinkan mereka untuk berorganisasi menjadi koloni.
Sementara hewan tidak dapat menghasilkan selulosa, penting untuk kelangsungan hidup mereka. Beberapa serangga menggunakan selulosa sebagai bahan bangunan dan makanan. Ruminansia menggunakan mikroorganisme simbiotik untuk mencerna selulosa. Manusia tidak dapat mencerna selulosa, tetapi merupakan sumber utama serat makanan yang tidak larut, yang mempengaruhi penyerapan nutrisi dan membantu buang air besar.
Bagi tumbuhan
Selulosa adalah bagian dari konstitusi dinding sel. Di sana, selulosa menjamin kekakuan, karena membentuk sistem besar serat yang terjalin. Meskipun dibentuk oleh senyawa yang sama seperti pati, selulosa tidak digunakan sebagai bentuk energi untuk tumbuhan.
Hanya beberapa organisme yang dapat memecah molekul selulosa untuk digunakan, seperti bakteri, jamur dan beberapa hewan. Dalam ruminansia, selulosa digunakan sebagai sumber energi karena adanya mikroorganisme dalam sistem pencernaan mereka yang mampu memecah produk ini.
Manfaat ekonomi
Selulosa terutama digunakan untuk membuat kertas. Ekstraksi dibuat dari spesies seperti kayu putih dan pinus. Serat pinus lebih panjang dari yang ditemukan di kayu putih dan juga memiliki kekuatan mekanik yang besar.
Manfaat Komersial
Penggunaan komersial utama untuk selulosa adalah pembuatan kertas, di mana proses kraft digunakan untuk memisahkan selulosa dari lignin. Serat selulosa digunakan dalam industri tekstil.
Kapas, linen, dan serat alami lainnya dapat digunakan secara langsung atau diproses untuk membuat rayon. Selulosa mikrokristalin dan selulosa bubuk digunakan sebagai pengisi obat dan sebagai pengental makanan, pengemulsi, dan penstabil.
Para ilmuwan menggunakan selulosa dalam penyaringan cair dan kromatografi lapis tipis. Selulosa digunakan sebagai bahan bangunan dan isolator listrik. Ini digunakan dalam bahan rumah tangga sehari-hari, seperti penyaring kopi, spons, lem, obat tetes mata, pencahar, dan film.
Sementara selulosa dari tanaman selalu menjadi bahan bakar penting, selulosa dari kotoran hewan juga dapat diproses untuk membuat butanol biofuel.
Derivatif Penting Selulosa
Banyak turunan selulosa yang penting. Banyak dari polimer ini dapat terurai secara hayati dan merupakan sumber daya terbarukan. Senyawa yang diturunkan dari selulosa cenderung tidak beracun dan tidak alergi. Turunan selulosa meliputi:
- Seluloida
- Kertas kaca
- Rayon
- Selulosa asetat
- Selulosa triasetat
- Nitroselulosa
- Metilselulosa
- Selulosa sulfat
- Ethulose
- Etil hidroksietil selulosa
- Hidroksipropil metil selulosa
- Karboksimetil selulosa (permen karet selulosa)
Di mana selulosa diproduksi?
Mikrofibril selulosa disintesis dalam membran plasma sel tumbuhan. Sintesis ini dibuat oleh kompleks enzimatik yang disebut selulosa sintase, yang memiliki bentuk roset. Unit prekursor selulosa disebut glukosa uridin-difosfat (GUDP) dan hadir dalam sitoplasma sel.
Pembuatan selulosa
Kayu yang diekstraksi dilucuti dan dipotong untuk kemudian direbus dalam air dan bahan kimia, menghasilkan pulpa.
Dari sana, pulpa melewati proses pencucian, di mana kotoran diekstraksi. Setelah periode istirahat, fase lain dimulai, pemutihan, di mana selulosa menjadi lebih murni.
Pada saat itu, pulpa yang diperoleh didistribusikan di atas meja dan menjadi lembaran besar yang siap untuk dikeringkan dan ditekan. Akhirnya, bahan dapat digulung, dipotong, dikemas dan diangkut.