التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

بيتا سليوز :beta celluloseفهو ذلك الجزء من السليلوز الذي يذوب في محلول الصودا الكاوية السابق ولكنه يرسب عند تحميض المحلول.

جاما سليلوز :فهو الجزء الذي يذوب في %١٧,٥صودا كاوية ولا يرسب بالتحميض ،بيتا وجاما سليلوز تختلف في تكوينها الآراء فهي قد تحتوي على نواتج تجميع لسكرات أخرى مثل الزيلان أو نواتج أكسدة مثل اوكسي سليلوز أو هو عبارة عن سليلوز حقيقي ولكنه قصير السلسلة وصغير في وزنة الجزئي ،كما يعتقد البعض أن بيتا سليلوز في لب الخشب ما هو إلا نواتج التكسير الكيميائي للألفا سليوز أثناء عملية تحضير اللب ،أما جاما سليلوز فهو عبارة عن هيمسليلوز ،وعلى العموم تتعدد

الآراء في هذا الموضوع:

فمن رأي ) Ratlife (1957), Wise (1946أن الالفا سليلوز هو السليلوز الحقيقي المتكون من بلمرة الجلوكوز إلا أنه قد يحتوي رغم ذلك على قليل من

تبعا لمصدره النباتي وذلك على صورة

الهيمسليلوز على صورة الزيلان أو مانان

متحدة مع الجلوكوز يصعب التخلص منها في عمليات تحضير اللب وان بيتا سليلوز

مصحوبا

ما هو إلا الفا سليلوز غير أنه قصير السلسلة ومن المحتمل أن يكون

ببعض السكرات العديدة الأخرى ،بينما جاما سليلوز يحتوي على سكرات عديدة اختلافا كبي ار يشبه إلى حد ذلك الاختلاف الموجود في

تختلف في تركيبها

الهيمسليلوز اليورونيه – ويؤيد هذا الرأي Steman and Workبوجود علاقة وثيقة بين المواد الكربوهيدراتية غير السليلوزية )الهيمسليلوز( والجاما سليلوز في اللب ،كما أيضا أن الفاسليلوز يمكن تحويله جميعه إلى بيتا سليلوز بعمليات التكسير

يعتقد

كيميائيا إلى جاما سليلوز،

الكيميائي ولكن بيتا سليلوز لا يمكن تحويلة أي تكسيره

وقبل ذلك دل الفحص بواسطة الميكروسكوب الإلكتروني مع التصوير بأشعة اكس الذي قام به ) Ranbey (1952على لب محضر من خشب رخو soft wood بطريقتي السلفيت والسلفات ،دل على أن الفا سليلوز وجاما سليلوز يختلفان عن كليا ،فالأول من شرائط سليلوزية بينما الثاني يتكون من صنف

بعضها

اختلافا

-٧٠-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

الرقائق المنتشرة dispersedغير محددة التركيب أما بيتا سليلوزية فقد وجد على أنه نوع من الفا سليلوز ولكنه قصير السلاسل ،ويؤيد ذلك أن بيتا سليلوز يزداد في كميته كلما حدث تكسير كيميائي للسليلوز أثناء العمليات التكنولوجية المختلفة.

المصادر الطبيعية للسليلوز:

يتكون السليولوز في الطبيعة على صورة ألياف توجد في المصادر النباتية المختلفة ،وتوجد موزعة على جميع أجزاء النبات ،والجدول التالي يوضح المصادر

النباتية المختلفة لهذا السكر العديد:

جدول رقم )(٢

نوع الألياف

النباتات التي يتواجد بها السليولوز

ألياف شعر البذور Hair fibers

بذور القطن Cotton seed

ألياف من ساق النبات Stem fibers

ألياف لحائيةBest fibers :

الكتان – Flaxالتيل – Hempالجوت Jute

الرامي Ramie

ألياف سوقية:

البامبو – Bambooقصب السكر )مصاصة القصب

– sugar cane (Bagasseالاسبارتو – Espartoمخلفات المزرعة مثل حطب الذرة وقش الأرز والتبن وحطب القطن

ألياف ورقية Leaf fibers

تيل نيوزلاند – N.Z. Hempتيل مانيلا – Manila Hemp السيسال – Sissalألياف الصبار – Aloeالنخيل Palm

ألياف ثمرية Fruit fibers

ألياف خشبية

Wood fibers

جوز الهند Coconut

الأشجار المخروطية – Coniferous woodsالأشجار

متساقطة الأوراق Deciduous woods

شعر القطن :Cotton hair

يعتبر شعر القطن من أنقي مصادر السليولوز الموجودة في الطبيعة ،وهو يتكون بصفة عامة من %٩٦ – ٨٨سليولوز %١,٩ – ١,١ ،بروتين– ٠,٧ ، %١,٠٦رماد %١ – ٠,٤شمع %١ – ٠,٥ ،أحماض عضوية )أكساليك وستريك

-٧١-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

وغيرها( %٣ ،سكرات كلية ن ويرجع الاختلاف في مكونات شعر القطن إلي اختلاف المعاملات الزراعية ونوع التربة والظروف الجوية والأصناف ،ويختلف التركيب الكيميائي لشعر القطن المصري اختلافا بسيطا تبعا لصنف القطن ومكان زراعته ويتميز السليولوز الموجود بالقطن المصري انه يتكون من %٩٩ - ٩٨ألفا سليولوز %٢ –١ ،بيتا سليولوز في حين لا يحتوي على جاما سليولوز نهائيا .ويوجد في سطح بذرة القطن نوعان من الشعر هما التيلة Lintوهي الشعر الطويل،

والزغب Lintersوهو الشعر القصير.

شكل رقم )(٢

وثانويا تكوين الخلية السليلوزية.

النموذج المتكامل لليفة القطن* وزيادة نموها واستطالتها

an intergrated model on cooton fibre elongation and secondary cell cellulose synthesis mediated by PD and Sus.

الاستطالة المبكرة من DAA,PD ٩-٠تفتح solute importفي هذه المرحلة استخدام Sus-mediated sucroseوفقد التمدد المنظم لجدر الخلية يعتبر

تأثير حرج لعملية الاستطالة.

وفي وسط عملية الاستطالة تتوقف PDوتتوافق coincidedمع أقصي نقل

*

المصدر BCH PLS PPA 609 Lecture Eleven B Web Notes.htm\ :

-٧٢-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

للمأكول من السكروز والبوتاسيوم K+ومعهما يمكن توالد وحفظ انتفاخات عالية في الألياف a high turgor in the fibresلاستدامة التمدد والاستطالة ،وفي النهاية عند DAA -١٦يعاد فتح PDلتبادل المذاب Solute exchangeوالتي قد يطلق انتفاخات عالية the turgorمن الألياف .وهذا مع زيادة صلابة جدار الخلية

)توضح بأبعاد التمدد

indicated by the diminished expression of

(expansinواعادة تنظيم الهيكل cytoskeletonsوتنتهي لتصل لمرحلة نهاية عملية الاستطالة .في هذه المرحلة يبدأ جزء من بروتينات Susللارتباط مع اغشيه البلازما the plasma membraneتنتقل إلى منطقة جدار الخلية لتدعيم التكوين الثانوي المكثف لسليلوز جدار الخلية الثانوي .وتفرع PDإلى عملية زيادة سمك جدار الخلية الثانوي لتعمل كجزيء مثقب )منخل – مثقب( molecule sieveلربط محكم الجزيئات الكبرى للنقل بين الألياف وخلايا البشرة العادية قد تسمح بدخول منشطات لتكوين السليلوز بينما المنظمات السالبة مثل استبعاد المواد المسئولة عن

قمع تكوين السليلوز.

-٧٣-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

شكل رقم )(٣

نموذج مرور الكربون من السكروز إلى التكوين الثانوي للجدار الخلوي السليلوزي بوساطة الغشاء البلازمي المرتبط مع Susفي ليفة القطن في هذه المرحلة من تطور الألياف يرتبط من بروتين Susمع غشاء البلازما ).(PM-Sus والتي قد تكون معقد سواء مباشرة أو غير مباشرة مع إنزيم سليلوز سينثيز )(Ces ىالى الكربون من السكروز إلى السليلوز .وقد يتحلق الفركتوز إلى سكروز خلال the sequential actionللفركتوكينيز ) (FKأو الهكسوكينز ) (HKوسكروز – فوسفات سنثيز ) ،(SPSسكروز – – ٦فوسفات فوسفاتيز) Sus .(SPPالذائب ) (S-Susيكسر degradesالسكروز لحفظ الحياة وميتابوليزم البقاء خلال

الجليكولسيس.

-٧٤-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

الكتان :Flax

نبات الكتان هو مصدر الألياف المستعملة في صناعة النسيج ويبلغ طول الليفة من ٣١ – ٢٥ميلليمتر ،وتكون الألياف متجمعة في حزم ليفية يتراوح طولها من ٦ – ٤٠بوصة وبمتوسط قدره ٢٥ – ١٥بوصة ،والحزم الليفية عبارة عن تجمعات كبيرة من الخلايا الليفية ملتصقة ببعضها بمادة صمغية تحتوي على نسبة عالية من البكتينن ويزال جزء كبير منها أثناء عملية التعطين بحيث تنفصل عن ساق النبات ثم تنفصل بعدها إلي حزم صغيرة ،والليفة أسطوانية الشكل مدببة الأطراف ملساء السطح إلا في بعض مواضع يظهر عليها عقد تأخذ شكل حرف ،Xولها قناة وسطية تنتهي قرب الأطراف ولها مقطع متعدد الأضلاع.

والتركيب الكيميائي لألياف الكتان يشابه تركيب ألياف القطن فهي تحتوي على سليولوز ،%٨٢‚٥ – ٧١رطوبة ،%١٠‚٥ – ٨‚٥دهون وشموع ،%٢‚٥مواد بينية )بكتين ولجنين( ،%٩‚٤–٢‚٧رماد ،%١‚٣ – ٠‚٧مواد ذائبة في الماء

.%٦‚٦٥

ومن الفضل قطع نبات الكتان قبل تكوينه للبذور للحصول على ألياف جيدة أما النبات التي تزرع إنتاج البذور فإنها تعطي ألياف قصيرة تستعمل في صناعة الورق، وليفة الكتان أمتن وأقوي من ليفة القطن ولها لمعة جيدة ما عدا أصناف الكتان المطفي فلمعانها مطفي ،وللألياف قوة شد تصل ضعف أو ثلاثة أضعاف قوة شد

القطن ولها قوة امتصاص عالية.

التيل :Hemp

يطلق لفظ Hempعلى كثير من الألياف اللحائية من نوع التيل ،والنبات العادي يعطي أليافا تحتوي على سليولوز يقرب في نسبته ألياف الكتان وطول الليفة من ٥٥ – ٥٠ملليمتر وعرضها ٠‚٠٢٢ميلليمتر ،وتستخلص الألياف أيضا

-٧٥-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

بالتعطين وتستعمل غالبا في إنتاج الدوبارة والحبال والعبوات ولو أن كثي ار من الألياف

الأخرى تحل محله في إنتاج هذه المصنوعات.

والليفة أسطوانية الشكل ولكنها غير منتظمة ومقطعها العرضي متعدد الأضلاع دائري الحواف وجدارها سميك وقناتها الوسطي عريضة ومبططة وتنتهي قرب الأطراف وطرف الليفة مقطوش غير منتظم الشكل وقد يظهر متفرعا والتركيب الكيميائي للألياف الخام %٧٧‚٨ :سليولوز %٩‚٣١ ،مواد بينية )يكتين ولجنين(، رطوبة ،%٨‚٨٨مستخلص مائي ،%٣‚٥دهون وشموع ،%٠‚٦٥رماد .%٠‚٨٢

الجوت :Jute

ونحصل عليه من جنس Corchorusوهو مصدر غير مهم في صناعة الورق ولكنه يدخل في صناعة الزكائب والأكياس وهو أرخص أنواع ألياف النسيج وتستخلص الألياف بطريقة التعطين كما في الكتان ،تتميز هذه الألياف باحتوائها على نسبة عالية من الزيلان تصل إلى %١٢ – ١١وطول الليفة في الجوت ٢

ميلليمتر وعرضها ٠‚٢٢ميلليمتر.

والتركيب الكيميائي لليفة كالتالي :سليولوز ،%٦٤‚٢مواد بينية )لجنين وبكتين( ،%٢٤‚٤رطوبة ،%٩‚٩دهون وشموع %٠,٣٩مستخلص مائي %١‚٠٣ورماد

.%٠,٦٨

الرامي :Rumie

أيضا بحشيشة الصين China grassوهو من النباتات التي استعملت

يعرف

في الشرق لإنتاج ألياف النسيج منذ ألاف السنين ،وتتميز أليافه بشدة لمعانها وأن لها قوة شد عالية ،وقليلة التأثر بالرطوبة وتحتوي على نسبة عالية من الألفا سليولوز ) ،(%٩٨ – ٩٦ويبلغ طول الليفة من ٢٠ – ٠,٥بوصة بمتوسط قدره ٦ – ٥ بوصة وعرضها من ٧٥ – ٣٥ميكرون والليفة أسطوانية تظهر عليها عقد والقناة

-٧٦-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

الوسطي ظاهرة ومميزة ومقطع الليفة متعدد الأضلاع.

وألياف الرامي يصعب الحصول عليها بالتعطين كما هو الحال مع الكتان والجوت ،ولكن يلزم فصلها باليد وهو ما يتبع في الصين.

والتركيب الكيميائي لألياف الرامي الخام هو :سليولوز ،%٨٣.٣مواد بينية )لجنين وبكتين( ،%٧.٥١دهن وشموع %٢٢مستخلص مائي ،%٦.٩رماد .%٢.١

الألياف الورقية :Leaf fibers

يستعمل الكثير من الألياف الورقية في الصناعة وخصوصا صناعة الحبال والدوبارة ومن أهم النباتات التي تستخدم أليافها الورقية نبات الأباكا Abaca hemp ميكانيكيا ثم تنقي وتجفف في الشمس ،ومنها أيضا نبات السيسال

وتفصل أليافه

أيضا ،ويبلغ طول الليفة

Sissalوالذي تفصل أليافه من الأوراق بطرق ميكانيكية ١٥٠ – ٥٠سم ويصل وزنها حوالي %٥ – ٤من وزن الأوراق الخضراء.

الألياف الخشبية :Wood fibers

تنتشر الأشجار الخشبية في جميع أنحاء العالم وتعتبر من أهم المصادر في الحصول على السليولوز للأغراض الصناعية ويوجد من الخشب نوعين أساسين:

-١الخشب الرخو :Soft wood

وهو خشب الأشجار المخروطية معراة البذور ومنها أشجار الصنوبرPins والتنوب Spruceوالتنوب الكندي Hemlockوالتنوب الرومي الأبيض والفضي Firن وتتميز هذه الأشجار بأنها مستديمة الخضرة Evergreenوأوراقها إبرية الشكل وأليافها الخشبية طويلة ذات جدر رفيعة يبلغ متوسط طولها ٣ميلليمتر.

-٢الخشب الصلد )الصلب( :Hard wood

ويحصل عليه من الأشجار ذات الفلقتين أو مغطاة البذور ومنها أشجار الحور Polarوالحور الرجواج Aspenوالزان Beechوالخرنوب ومنها السنط )الخرنوب

-٧٧-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

المصري( Gunوشجر التامول Brichوالصفصاف Willowوالبلوط ،Oakوهذه الأشجار منها ما هو متساقط الأوراق أو مستديم الخضرة وتتميز بأن أوراقها عريضة وأليافها الخشبية مندمجة ذات جدر سميكة يبلغ متوسط طولها ١ميلليمتر.

والجدول رقم ) (٣يبين التركيب الكيميائي لهذين النوعين من الأخشاب:

رماد

دهون

شموع

بروتين

التنوب

٠‚٧٧

٠‚٧٨

١‚٥٢

٠‚٦٩

١١‚٣

الصنوبر

٠‚٣٩

١‚٩٢

١‚٥٣

٠‚٨

١١‚٠٢

النوع

بنتوزان

ميثايل

سليولوز به

بنتوزان

بنتوزان

سليلوز خالي

من

لجنين

البنتوزان

خشب رخو

٣

٦٣‚٩٥

٥٧‚٨٤

٢٨‚٢٩

٢‚٢٣

٦٠‚٥٤

٥٤‚٢٥

٢٦‚٣٥

خشب صلب

الزان

١‚١٧

٠‚٣١

١‚٤٧

١‚٠٥

٢٤‚٨٦

١‚٠٢

٦٧‚٠٩

٥٣‚٤٦

٢٢‚٤٦

التامول

٠‚٤٩

٠‚٧١

١‚٠٩

٠‚٧٤

٢٧‚٠٧

٠‚٨٤

٦٤‚١٦

٤٥‚٣

١٩‚٠٦

الحور

٠‚٣٢

١‚٠٨

٢‚٠٨

٠‚٦٣

٢٣‚٧٥

٠‚٧٢

٦٢‚٨٩

٤٧‚١

١٨‚٢٤

يستعمل كلا النوعين من الخشب في صناعة اللب ،Pulpإلا أن الخشب الرخو هو الأكثر والأفضل في الاستعمال ،وتتلخص عملية تحضير اللب في استخلاص السليلوز بثلاثة طرق كيميائية مشهورة تستعمل في الصناعة هي طريقة السلفيت وطريقة السلفات وتستخدمان في الخشب الرخو وطريقة الصودا الكاوية وتستعمل للخشب الصلب ،ولب الخشب الذي يدخل في الصناعات الكيماوية بصورة ذائبة والذي يسمي اللبل الذائب dissolved pulpيحضر عادة بطريقة السلفيت ومن الأشجار الخشبية التي تزرع في مصر ،السنط البلدي والفتية والسرو والجميز والزنزلخت والتوت والحور واللكازورينا والكافور والبندق والصفصات والعبل أو الاتل واللبخ والسرسوع وغيرها ،وفيما يلي التركيب الكيميائي لبعض الأشجار المحلية واسعة

الانتشار في الريف المصري.

-٧٨-

(المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية

:(٤) جدول رقم

% المكونات الكيمائية

الشجرة

سليلوز

هيمسليلوز

لجنين

رماد

٥٧,٠

٢١,٥٠

٢٠,٢

١,٩٦

acasia avabica

٥٢,٥٠

٢٠,٣٤

٢٤,٩٠

١,٢٠

Casurina equisifolia

كازوارنيا

٥٠,١٦

١٩,٥٨

٢١,٢٠

٠,٧٠

Encalyplus rostrata

كافور

٥٠,٢٩

١٤,٤٦

٢٩,٢٨

٣,٩٩

Ficurs sycomorus

جميز

٥١,٠٤

٢٠,٠٣

٢٨,٧٣

١,٦٣

Motus alba

توت

٥٨,٨٤

١٧,٤٣

٢٤,١٨

٠,٨٥

Salix babylonica

صفصاف

٥٦,٤٨

١٨,٠٠

٢٢,٦١

٢,١٣

Tammarix articulata

عبل أو اتل

Regulation of cellulose

السنط

تنظيم تخليق السليلوز في النباتات الراقية

:synthase in higher plants

(٤) شكل رقم

Model of a higher plant cellulose synthase subunit

-٧٩-