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纤维素的制法及作用

2020-04-07 09:38:10 | 来源:金标尺教育

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纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖,占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%,为天然的最纯纤维素来源。一般木材中,纤维素占40~50%,还有10~30%的半纤维素和20~30%的木质素。

纤维素是植物细胞壁的主要结构成分,通常与半纤维素、果胶和木质素结合在一起,其结合方式和程度对植物源食品的质地影响很大。而植物在成熟和后熟时质地的变化则由果胶物质发生变化引起的。人体消化道内不存在纤维素酶,纤维素是一种重要的膳食纤维。

一、纤维素的制法

生产方法一:纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物,生产原料来源于木材、棉花、棉短绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮、楮皮和甘蔗渣等。我国由于森林资源不足,纤维素的原料有70%来源于非木材资源。我国针叶材、阔叶材的纤维素平均含量约43-45%;草类茎秆的纤维素平均含量在40%左右。纤维素的工业制法是用亚硫酸盐溶液或碱溶液蒸煮植物原料,主要是除去木素,分别称为亚硫酸盐法和碱法。得到的物料称为亚硫酸盐浆和碱法浆。然后经过漂白进一步除去残留木素,所得漂白浆可用于造纸。再进一步除去半纤维素,就可用作纤维素衍生物的原料。

生产方法二:用纤维植物原料与无机酸捣成浆状,制成α-纤维素,再经处理使纤维素作部分解聚,然后再除去非结晶部分并提纯而得。

生产方法三:将选好的工业木浆板疏解,然后送入已加1%~10%的盐酸(用量为5%~10%)的反应釜进行升温水解,温度为90~100℃,水解时间0.5~2h,反应结束后经冷却送人中和槽,用液碱调至中性,过滤后滤饼在80~100℃下干燥,最后经粉碎得产品。

生产方法四:由木浆或棉花浆制成的纤维素。经漂白处理和机械分散后精制而成。

二、纤维素的作用

纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子,是取之不尽用之不竭的,人类最宝贵的天然可再生资源。纤维素化学与工业始于一百六十多年前,是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象,纤维素及其衍生物的研究成果为高分子物理及化学学科的创立、发展和丰富作出了重大贡献。

(一)生理作用

人体内没有β-糖苷酶,不能对纤维素进行分解与利用,但纤维素却具有吸附大量水分,增加粪便量,促进肠蠕动,加快粪便的排泄,使致癌物质在肠道内的停留时间缩短,对肠道的不良刺激减少的作用,从而可以预防肠癌发生。

(二)膳食纤维

人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中,虽然不能被消化吸收,但有促进肠道蠕动,利于粪便排出等功能。草食动物则依赖其消化道中的共生微生物将纤维素分解,从而得以吸收利用。食物纤维素包括粗纤维、半粗纤维和木质素。食物纤维素是一种不被消化吸收的物质,过去认为是“废物”,2013年认为它在保障人类健康,延长生命方面有着重要作用。因此,称它为第七种营养素。

膳食纤维素,一般采用从天然食物(魔芋、燕麦、荞麦、苹果、仙人掌、胡萝卜等)中提取的多种类型的高纯度膳食纤维。膳食纤维素的主要功能为:

1)治疗糖尿病

膳食纤维可提高胰岛素受体的敏感性,提高胰岛素的利用率;膳食纤维能包裹食物的糖分,使其逐渐被吸收,有平衡餐后血糖的作用,从而达到调节糖尿病患者的血糖水平,治疗糖尿病的作用。

2)预防和治疗冠心病

血清胆固醇含量的升高会导致冠心病。胆固醇和胆酸的排出与膳食纤维有着极为密切的关系。膳食纤维可与胆酸结合,而使胆酸迅速排出体外,同时膳食纤维与胆酸结合的结果,会促使胆固醇向胆酸转化,从而降低了胆固醇水平。

3)降压作用

膳食纤维能够吸附离子,与肠道中的钠离子、钾离子进行交换,从而降低血液中的钠钾比值,从而起到降血压的作用。

4)抗癌作用

自七十年代以来,膳食纤维在抗癌方面的研究报道日益增多,尤其是膳食纤维与消化道癌的关系。早期在印度的调查显示,生活在印度北部人们膳食纤维的食用量大大高于南部,而结肠癌的发病率也大大低于南部。根据这个调查结果,科学家做了更加深入的研究,发现膳食纤维防治结肠癌有以下几点原因:结肠中一些腐生菌能产生致癌物质,而肠道中一些有益微生物能利用膳食纤维产生短链脂肪酸,这类短链脂肪酸能抑制腐生菌的生长;胆汁中的胆酸和鹅胆酸可被细菌代谢为细胞的致癌剂和致突变剂,膳食纤维能束缚胆酸等物质并将其排出体外,防止这些致癌物质的产生;膳食纤维能促进肠道蠕动,增加粪便体积,缩短排空时间,从而减少食物中致癌物与结肠接触的机会;肠道中的有益菌能够利用膳食纤维产生丁酸,丁酸能抑制肿瘤细胞的生长增殖,诱导肿瘤细胞向正常细胞转化,并控制致癌基因的表达。

5)减肥治疗肥胖症

膳食纤维取代了食物中一部分营养成份的数量,而使食物总摄取量减少。膳食纤维促增加唾液和消化液的分泌,对胃起到了填充作用,同时吸水膨胀,能产生饱腹感而抑制进食欲望。膳食纤维与部分脂肪酸结合,这种结合使得当脂肪酸通过消化道时,不能被吸收,因此减少了对脂肪的吸收率。

6)治疗便秘

膳食纤维具有很强的持水性,其吸水率高达10倍。它吸水后使肠内容物体积增大,大便变松变软,通过肠道时会更顺畅更省力。与此同时,膳食纤维作为肠内异物能刺激肠道的收缩和蠕动,加快大便排泄,起到治便秘的功效。

 

 

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