안녕하세요 총천연색입니다.
오늘은 면, 마와 같은 식물성 천연섬유를 구성하는 셀룰로오스(cellulose)에 대해 즐겁고 간단하게 알아보겠습니다.
셀룰로오스 이야기, 먼저 셀룰로오스란 무엇인지 개념을 이해하세요.
셀룰로오스 고등식물의 세포벽의 중요 성분을 구성하는 당류. 섬유소라고도 한다.솜털의 98%는 셀룰로오스이며 아마, 대마, 모시, 황마 등 인피섬유는 70% 정도의 셀룰로오스 함유. 또한 펄프의 원료인 목재에는 약 40~50%의 셀룰로오스가 포함되어 있다. (중략)(내용출처 : 사이언스올 scienceall.com)
얘가 정말 정신이 없네. 지금부터 뭘 가르칠 거야?
쉽고 재미있게 설명하는게 내 전문 아닐까요? 조금 더 읽어볼까요?
셀룰로오스는낯설어도탄수화물,당이런것들은거의다아시잖아요.
탄수화물은 화학식으로 (CH2O) n. 즉 탄소(C) 하나에 물(H2O)이 결합하는 화합물입니다. 그래서 탄소+수화합물을 줄여 탄수화물이 되는 거죠. n은 분자의 배열이 반복됨을 의미합니다.모로코론 탄소와 물 분자가 딱 달라붙어 있네요.
글루코스는 탄수화물이 육각형으로 6 회 반복되는 모습으로, 분자식은 C6H12O6 입니다. 간단히 말하면 포도당은 탄수화물의 일종으로, 우리가 섭취하는 많은 당=탄수화물입니다.
그러면 셀룰로오스를 설명하면서 왜 갑자기 탄수화물과 포도당을 먹는 걸까?
셀룰로오스는 식물이 포도당을 광합성해서 만들어낸 결과물이기 때문이죠.식물은 포도당의 일부를 셀룰로오스로, 일부는 전분 형태로 합니다. 셀룰로오스는 식물의 줄기, 잎 등을 만드는, 즉 실물의 자기 성장에 필요한 매우 중요한 물질입니다. 광합성으로 만들어진 셀룰로오스는 식물세포벽을 구성하는 주성분이고 녹물은 식물의 생존에 필요한 에너지원이 됩니다.
식물의 셀룰로오스 도식(자체 구입/자료:shutterstock.블펌 안돼요) 도대체 무슨 소리야! 이해가 하나도 안 간다
그럼 간략하게 정리해 볼까요?
- 식물은 포도당을 광합성해 셀룰로오스와 전분을 생성한다.2. 셀룰로오스와 전분은 둘 다 탄수화물의 일종으로 분자배열이 다르다.
셀룰로오스와 전분 사슬 배열 (자료: 네이버) 3. 셀룰로오스는 곧은 사슬 배열로 매우 높은 나무나 식물을 지탱할 수 있지만 전분은 불규칙한 사슬 배열로 지탱하는 힘이 약하다. (이것은 나무 이쑤시개와 녹말 이쑤시개를 생각해보면 아주 쉽게 이해가 됩니다. 두 이쑤시개의 강도가 현저히 다르기 때문입니다.)
어때요? 쉽죠?천연섬유와 셀룰로오스 식물성 천연섬유인 면과 마도 당연히 셀룰로오스로 구성되어 있습니다. 아까 말씀드렸듯이 면은 98% 이상 셀룰로오스, 마는 70% 이상 셀룰로오스로 구성되어 있습니다.
세포벽에 존재하는 리그닌과 셀룰로오스 (출처:한국식물협회)
식물은 셀룰로오스 외에도 펙틴, 리그닌과 같은 구성요소로 구성되어 있는데, 면이 천연섬유로 활용도가 높은 이유는 매우 높은 셀룰로오스 성분으로 인해 화학처리 없이도 섬유소를 사용할 수 있다는 점입니다. 마도 섬유로 활용도가 높은 편입니다.
한편 일반 나무를 원료로 하는 레이온, 아세테이트의 경우 별도의 화학처리를 거쳐 리그닌과 동일한 성분을 제거해야 하는데 이때 염소가스 또는 이산화염소로 염소화해 아황산나트륨 또는 에탄올아민 등의 독성물질에 용해시켜야 합니다. 우리가 일반적으로 알고 있는 레이온은 위와 같은 비스코스 기법을 사용하여 섬유 자체는 인체에 무해하더라도 공정은 매우 좋지 않습니다. 결과적으로 리그닌, 펙틴 등의 성분을 제거하고 셀룰로오스만을 남기게 되는 것입니다.
대나무는 리그닌 함유량이 너무 많아 셀룰로오스 추출에 적합하지 않기 때문에 더 많은 화학처리가 필요해 섬유로서의 활용도가 떨어집니다. 지난 포스팅에서도 안내해 드렸으나, 대나무(뱀부)섬유는 일반 레이온과 다르지 않습니다.소화 섬유 관련은 아니지만, 셀룰로오스 관련 재미있는 사실도 알아 볼까요.
너무 재미없어. 인마
동물은 음식을 섭취하고 소화를 해요.소화는 고분자 사슬에 물을 넣어 분해(가수분해)하여 글루코스를 한 조각으로 분할하는 작업입니다. 간단히 말하면 지방, 탄수화물 등 고분자 화합물은 영양소로 흡수되기 어렵기 때문에 영양소에 흡수되도록 분해하는 작용이 소화입니다. 위산, 타액에 있는 아밀라아제 같은 효소는 이러한 분해작용을 돕는 역할을 합니다.
그런데 셀룰로오스의 결합은 아주 단단해서 가수분해하기가 매우 어렵습니다. 그래서 결국 사람은 셀룰로오스는 소화를 포기하고 소화되기 쉬운 전분만 소화하도록 진화했다고 합니다. 다른 한쪽 동물은 셀룰로오스와 전분을 모두 소화하는데,
셀룰로오스와 전분이 어떤 건지 아시죠? 네, 셀룰로오스는 우리가 자주 부르는 식이섬유, 전분은 대표적인 탄수화물입니다.
친숙한 이름이 나왔네? 식이섬유 탄수화물~
따라서 식이섬유(섬유소)를 쉽게 소화하지 못하는 사람은 식이섬유가 소화되지 않고 그대로 장벽을 자극해 장내 운동을 활성화하고 신진대사를 촉진시켜 줍니다.한편, 탄수화물은 우리 몸에 중요한 영양소이기 때문에 적정량은 항상 섭취해야 합니다. 가끔 다이어트를 하면 무리하게 탄수화물을 자제하는 분들이 계시는데, 그것은 좋지 않네요.
특히 뇌는 포도당만을 에너지원으로 사용하기 때문에 적당한 포도당을 섭취하지 못하면 뇌의 활동이 저하됩니다. 우리가 흔히 당이 나간다고 표현하는 것도 이 때문이죠.
재밌죠.오늘은 식물성 천연 섬유를 구성하는 셀룰로오스(cellulose)에 대해 간략하게 설명하였습니다.복잡하게 말씀드리면 한이 없고 사실 저도 화학전공이 아니기 때문에 전문가만큼 자세하진 않습니다.
하지만 최대한 쉽게 셀룰로오스의 개념을 설명하려다 보니, 아마 면, 마로 만든 옷을 입으면 셀룰로오스가 떠오르지 않을까요?그렇다고 식이섬유를 생각하면서 면 티셔츠를 드시면 안 돼요!(농담)
그럼 다음 포스팅 때 다시 만나요!* 참고문헌 및 자료생활 속 화학과 고분자 / 정진철 저화학산책 / 여성형 저사이언스 올과학백과 / 셀룰로오스 재미있는 음식과 영양이야기 / 가나출판사