Polysaccharide - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 175

Struktur / Eigenschaften
Cellulose ist ein Homoglykan, d. h. ein Polysaccharid, das im Normalfall weit überwiegend aus
einer Art von Saccharid-Grundbausteinen besteht. In diesem Fall sind das Glucose-Moleküle,
die β-1,4-glykosidisch miteinander verbunden sind wie in Bild 106 gezeigt ist [2], [3], [13],
[20]. Cellulose aus völlig reiner Glucose findet man in Algen der Gattung Valonia und Clado-
phora ; in den Cellulosen anderer Pflanzen kommen neben Glucose auch weitere Saccharide
vor [13].
Durch die β-1,4-glykosidische Bindung ergibt sich eine langgestreckte Struktur der Cellulose-
ketten, für die eine Parallelanordnung günstig ist. So können sich geordnete kristalline Berei-
che ausbilden [8], [13], die zusätzlich durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Ket-
ten stabilisiert sind. Durch die Inkrustierung mit Lignin wird die Cellulose im biogenen
Verbundwerkstoff Holz gut vor dem Abbau geschützt (zum Abbau von Cellulose siehe
Bild 111). Native Cellulose ist üblicherweise im Mittel zu ca. 60 % kristallin [13] kann aber
Kristallinitätsgrade von bis zu 80 % erreichen [17]. Die Kristallinität der Cellulose nimmt beim
Wachstumsprozess der Pflanzen zu (der Pektin-Anteil nimmt ab, siehe Kap. 4.2.3) und steigt
auch mit dem Alter des Materials. So wurden in 300-1300 Jahre alten Hölzern in Buddha-
Tempeln höhere Kristallinitäten gefunden als in frischen Holz [17].
Bemerkenswert ist, welche „wahren Dimensionen im makromolekularen Bereich“ [11] er-
reicht werden: Eine Plantagenkiefer bildet pro Tag 13,7 g Cellulose. Diese Moleküle ergäben
nach dieser Betrachtung in einer Kette aneinandergereiht die Strecke von 26,2 Milliarden Ki-
lometern - entsprechend dem 175-fachen der Entfernung der Sonne von der Erde [11] - gene-
riert an einem Tag von einem Baum.

Bild 106 Grundstruktur von Cellulose, ein Polymer aus Glucose-Molekülen , die über β-1,4-
glykosidische Bindungen verbunden sind. Die Hydroxymethyl -Gruppen stehen in Haworth-Projektion auf
der gleichen Ringseite wie die glykosidische Bindung , siehe auch Bild 104 und Bild 105.

Bild 107 Grundstruktur von Amylose (eine der beiden Hauptkomponenten der Stärke), ein Polymer aus
Glucose-Molekülen , die über -1,4-glykosidische Bindungen verbunden sind. Die Hydroxymethyl -

Gruppen stehen in Haworth-Projektion auf der anderen Ringseite als die glykosidische Bindung , siehe
auch Bild 104 und Bild 105.

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