Cellulose là một loại homocellulose gồm nhiều đơn vị β – D - glucose và được nối với nhau bởi liên kết β - D - 1,4 glucozit. Mức độ polymer hóa của phân tử
cellulose thay đổi nhiều từ vài chục đến vài vạn đơn vị (15 – 15000) nhưng thường trung bình là khoảng 300 đơn vịβ-glucose
Hình 2.1: Cấu trúc của cellulose
Phân tử cellulose kéo dài thành chuỗi, nhiều chuỗi nằm song song với nhau và chúng gắn kết với nhau thông qua liên kết hydro. Như vậy cầu nối hydro có thể tạo nên giữa hai chuỗi cellulose trong cùng một lớp và giữa hai chuỗi cellulose ở hai lớp khác nhau.. Cellulose cấu tạo dạng sợi, các sợi này liên kết lại thành bó gọi là các microfibrin có cấu trúc không đồng nhất. Chúng có những phần kết tinh và những phần vô định hình nhưng phần lớn cellulose trong thiên nhiên có cấu trúc kết tinh.
O O O OH OH CH2OH n O O CH2OH OH OH O CH2OH OH OH OH - D - glucopyranose β n
Những phần kết tinh không liên tục mà xen kẽ trong chuỗi cellulose. Kích thước chuỗi kết tinh này khác nhau tùy thuộc vào nguồn cung cấp cellulose nhưng thường thì
đường kính dao động từ 60 – 100 Ao và dài 600 – 1500 Ao. Các sợi microfibrin có chiều rộng khoảng 100 – 300 Ao và chiều dày khoảng 40 – 100 Ao.
Tính chất chung của cellulose
¾ Cellulose là một trong những chất tự nhiên khá bền, không tan trong nước nhưng có thể hút nước và trương nở lên. Tuy nhiên, chúng có thể bị phân hủy trong điều kiện nước có nhiệt độ cao và áp suất lớn, hay trong dung dịch có chứa tác nhân acid hay kiềm mạnh.
¾ Cellulose có thể bị phân hủy ở nhiệt độ 40 – 50 oC thường nhưng với điều kiện phải có mặt enzyme cellulase
¾ Cellulose có cấu tạo từ các đơn vị C6H10O5 nhưng cấu tạo phức tạp hơn rất nhiều so với tinh bột và cho màu nâu với Iod
Trong tế bào thực vật cellulose liên kết chặt chẽ với hemicellulose, pectin, lignin.
Điều này ảnh hưởng rất lớn đến sự phân hủy cellulose của enzyme. Trong tự nhiên không có sinh vật nào có đầy đủ các hệ enzyme vì thếđể phân hủy phức cellulose thì
đòi hỏi có sự kết hợp của nhiều vi sinh vật khác nhau
Dạng kết tinh vô định hình dễ bị phân hủy bởi enzyme vi sinh vật, nhưng dạng kết tinh thì có cấu trúc rất chặt chẽ nên khó bị phân hủy. Ở các loại gỗ càng có nhiều vùng kết tinh thì gỗ càng chắc. Muốn phá hủy hoàn toàn cellulose thì trước tiên phải chuyển chúng sang dạng vô định hình nhờ các loại enzyme khác có ở vi sinh vật