셀룰로스

식품 영양소로서의 셀룰로스에 대한 내용은 섬유질 문서 참고하십시오.

1. 개요[편집]

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Cellulose

식물이 외부로부터 자신들을 보호하기 위해 개발한 첫 번째 보루이자 아직까지도 가장 널리 쓰이는 방벽으로서, 탄수화물에서 다당류에 속한다. 종이를 만드는 펄프의 50% 이상을 차지하는 성분이다.

1838년 프랑스 화학자 안셀메 파옌(Anselme Payen, 1795 ~ 1871)이 리그닌이라는 식물을 분해 연구 과정의해 발견되었다.

2. 구조[편집]

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포도당의 1번 탄소와 4번 탄소의 하이드록시기가 만나 글리코시드 결합을 하는데 이때 탄소에 붙은 하이드록시기가 반대 방향에 있으면 베타 글리코시드 결합을 하여 셀룰로스를 합성한다. 한편 가지가 있는 아밀로스와 달리 가지 없이 길게 이어져있다.[1] 하이드록시기가 풍부한 덕분에 사슬 간에 강한 수소결합을 하고 있고, 통상적으로 비중대비 강도가 무척 높은 편에 속한다.

3. 생리학적 특성[편집]

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소위 '섬유질'이라고 불리며, 식물 세포벽의 기본 구조 성분이다. 영어 이름도 세포(cell)을 구성하는 당(-ose)이라는 뜻이다. 식물 조직의 대부분을 이루고 있는 물질이며 일부 미세조류나 세균의 경우에도 셀룰로스를 분비한다. 자연에서 얻을 수 있는 유기 화합물 중에서 가장 풍부하게 존재한다. 식물이 포도당을 합성하여 일부는 셀룰로스로서 자신을 조립하는 데 사용하고 일부는 녹말로서 에너지로 보관하는 것이다.

척추동물은 베타 글리코시드 결합을 분해할 효소를 분비하지 않기 때문에 기본적으로는 셀룰로스를 소화할 수 없다. 하지만 초식동물들은 풀을 먹고 살아갈 수 있는데, 이는 장이 길어서 장 내부에서 미생물의 도움을 받아 소화할 수 있기 때문이다. 초식동물이 소화를 하는데 시간이 오래 걸리고, 되새김질을 하는 이유가 이 때문이다. 달팽이나 일부 무척추동물의 경우 세균의 도움 없이 베타 글리코시드 결합을 분해할 수 있다.

인간은 섬유질을 일단은 소화한다. 단 체내에서 소화가 되는 것은 확실하나 인체의 소화기관이 소화한다고 할 수 없으며, 세균이 분해했다 한들 그 효율이 썩 좋지 않기 때문에 에너지원으로 사용되거나 우리 몸을 이루는 구성성분으로 사용될 가능성을 거의 가지지 않으므로 엄밀히 말하면 소화한다고 하기 어렵다. 초식동물처럼 사람 장에도 세균이 있고, 이 세균들이 섬유질을 분해해서 영양소를 만들고, 세균들이 살아가는 데 필요하다.[2] 그래서 식이섬유를 많이 먹으면 장 건강에 좋다. 식품으로서의 특성에 대해선 섬유질 참조.

4. 용도[편집]

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셀룰로스는 단지 먹는 데에만 쓰지는 않는다. 주로 면화, 즉 목화에서 추출한 솜에서 자아낸 실로 짠 직물이 바로 면이다. 여러 모로 섬유로서 좋은 성질을 갖는 물질이라서 오래 전부터 옷의 재료로 쓰였고(사실 모시, 삼베 등의 직물도 따지고 보면 식물 섬유로 만든 것이니 셀룰로스가 주 성분이다) 아마 미래에도 쉽게 대체할 수는 없을 것이다. 아무리 뛰어난 합성 섬유를 만들어도 지금의 면직물과 100% 흡사한 것을 만들 수는 없을 것이다.

다르게 생각하면 지금 입고 있는 면옷은 녹말과 다른 결합일 뿐 같은 물질로 이루어져 있다.[3] 그리고 셀룰로스를 가공하면 레이온을 만들 수 있다.

한편, 셀룰로스는 의학적인 시술이나 수술에서도 쓰이기도 한다. 사람의 내부 장기는 셀룰로스에는 거의 거부 반응이 없어 장기 절제 수술을 할때 지혈이나 기타 여러 목적으로 사용되기도 한다. 대표적으로 기흉 환자에 대한 흉강경 수술이 있는데, 폐기포 절제 후 새로운 폐기포가 생성되는 것을 방지하기 위해 셀룰로스를 폐 외벽에 덮어주는 용도로 사용한다.

또한 질산과 반응시켜 수산기를 질산화시켜 화약으로 쓰기도 한다. 면화약(니트로셀룰로오스)이라고 부르는 것인데, 유기용제에 녹여서 만든 혼합물은 초기 열가소성 플라스틱으로 각광받았기도 했으니 정말 다재다능한 물질이다.