纖維素是一種水溶性好的聚陰離子化合物,其分子呈剛性,不同于甲基纖維素分子呈柔性,這是由纖維素的分子結(jié)構(gòu)式和影響高分子鏈的柔性因素等決定的。
纖維素分子結(jié)構(gòu)式,如下圖:
有圖而知,纖維素分子是由β-D-葡萄糖殘基彼此以1,4-苷鍵聯(lián)結(jié)而成的,纖維素的分子式為(C6H10O3)n,這是典型的高分子鏈特征,而高分子鏈能夠改變其構(gòu)象的性質(zhì)成為柔順性。?
高分子鏈能夠改變其構(gòu)象的性質(zhì)成為柔順性;高分子由一種平衡構(gòu)象狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種平衡構(gòu)象狀態(tài)所需時(shí)間的長短決定的柔順性,叫動(dòng)態(tài)柔順性。
柔順性是分子鏈能夠呈現(xiàn)出不同程度卷曲構(gòu)象狀態(tài)的性質(zhì),柔順性的大小由分子能呈現(xiàn)多少構(gòu)象數(shù)多少?zèng)Q定的。高分子由于分子量大,分子鏈中能夠內(nèi)旋轉(zhuǎn)的化學(xué)鍵眾多,內(nèi)旋轉(zhuǎn)使其具有大量不同卷曲程度的構(gòu)象狀態(tài),因而有良好的柔順性;而小分子中能發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)的化學(xué)鍵少,能呈現(xiàn)的構(gòu)象數(shù)少,因而呈現(xiàn)剛性,不柔順。
纖維素柔順性很差,是剛性的,即影響高分子鏈的柔性因素是——
1、纖維素分子有極性,分子鏈之間相互作用力很強(qiáng);
2、纖維素中的六元吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)致使內(nèi)旋轉(zhuǎn)困難;
3、纖維素分子內(nèi)和分子間都能形成氫鍵特別是分子內(nèi)氫鍵致使糖苷鍵不能旋轉(zhuǎn)從而使其剛性大大增加。
纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子,具有吸附大量水分,增加糞便量,促進(jìn)腸蠕動(dòng),加快糞便的排泄,使致癌物質(zhì)在腸道內(nèi)的停留時(shí)間縮短,對腸道的不良刺激減少的作用,這是人們利用纖維素分子呈剛性特點(diǎn)來預(yù)防腸癌發(fā)生的成果。