Энциклопедия Брокгауза и Ефрона - клетчатка

I

или целлюлоза (клетковина, Cellulosa, ботан.) — важнейшая составная часть растительных клеточных оболочек. За исключением некоторых грибов и бактерий, К. встречается у всех растений. Оболочки пропитаны еще веществами плазматическими, инкрустирующими (см.). Некоторые оболочки состоят почти из чистой К., которая и обнаруживается хорошо при помощи нижеуказанных микрохимических реакций. Таковы все молодые клеточные оболочки, даже оболочки клеток меристем, камбия, камбиформа, ситовидных трубок, колленхимы, многих паренхиматических тканей, клеток белка в семенах некоторых пальм и других растений, волосков семян хлопчатника и проч. Последние (вата) представляют даже особенно пригодный объект для испытания и изучения микрохимических реакций на К., из коих обыкновенно применяются следующие. 1) Растворимость в концентрированной серной кислоте; ей предшествует сильное разбухание. 2) Растворимость в свежеприготовленном реактиве Швейцера (см. Волокна растений), представляющем аммиачный раствор гидрата окиси меди. 3) Синее окрашивание от действия йода и серной кислоты. Для этого клеточную оболочку пропитывают сначала раствором йода (обыкновенно I+IK), а потом действуют разведенной английской серной кислотой (2 части кислоты на 1 часть воды по объему). 4) Синее или фиолетовое окрашивание от хлорцинкйода. 5) Характерная способность окрашиваться красной краской конго (Congoroth), в то время как большинство других красящих веществ, при употреблении их без протрав, К. почти или совершенно не удерживает. В последнее время Жильсону (Gilson) удалось получить К. в кристаллическом виде внутри клеток. Для этого он обрабатывал срезы растений реактивом Швейцера, затем осторожно их промывал аммиаком, а потом дистиллированной водой. Смотря по концентрации раствора аммиака, К. получалась в виде сферокристаллов или кристаллических дендритов, обнаруживавших характерные микрохимические реакции. Кроме указанных функций, важная составная часть клеточной оболочки, К. иногда, хотя и сравнительно редко, функционирует еще как запасное вещество (Reserve cellulose). Такова К., отлагающаяся в виде слоев утолщения оболочки клеток белка в семенах некоторых пальм (финиковой, Phytelephas macrocarpa [Слои утолщения из К. придают белку семян Phytelephas macrocarpa такую твердость и крепость, что он применяется в технике под именем "растительной слоновой кости"] и других растений (Strychnos nux vomica и др.). При прорастании семени запасная К. потребляется молодым ростком.

Г. Н.

Клетчатка (хим.) [Настоящая статья дополняет сведения о К., изложенные в ст. Волокна растений и Гидраты углерода. См. также ст. Инкрустирующее вещество, Гидроцеллюлоза и Оксицеллюлоза.] или целлюлоза (фр. и англ. cellulose, нем. Cellulose, Zellstoff). — Так обозначается углевод состава C6H10O5 из группы сахароколлоидов (см. Гидраты углерода), который, образуя главную составную часть вещества оболочек растительных волокон и клеток (откуда и самое название К.), находится в тканях всех без исключения высших растений и в большинстве низших. В тканях животных К., вернее — особый вид ее, найдена лишь у туникат и некоторых асцидий (см. Туницин). В естественном своем состоянии К. сравнительно редко встречается в чистом виде (волокна хлопка, оболочки очень молодых клеток и некоторые др.), большей же частью находится в соединении или смеси с другими минеральными и органическими веществами (см. Волокна растений и Инкрустирующее вещество). Искусственно К. не получена и добывается исключительно из природных продуктов с помощью соответствующей их обработки. Способы изолирования К. из растительных волокон и тканей, применяемые в технике, указаны отчасти в ст. Волокна растений и Инкрустирующее вещество, подробнее же они рассматриваются в ст. Целлюлоза. В лабораториях для получения чистой К. подвергают последовательному извлечению водой, спиртом, эфиром, слабыми растворами щелочей и кислот (в числе последних и разведенной фтористо-водородной [плавиковой] кислотой, для удаления кремнекислоты, составляющей главную часть золы) хлопок, лен, сердцевину бузины, чаще пользуются отбеленными хлопчатобумажной и льняной пряжей и тканями, а также хорошими сортами пропускной (шведской) бумаги, т. е. материалами, в которых большая или меньшая чистота составляющей их К. достигнута уже при индустриальной их обработке. Для получения К. из древесины и др. родов инкрустированных тканей применяют обыкновенно методы, которые служат и для количественного определения К. и неклетчатки при анализе названных тканей. Таковы, например, методы: 1) Ф. Шульце-Геннеберга, основанный на окислении подмесей К. смесью азотной кислоты и бертолетовой соли, 2) Гуго Миллера — на окислении их бромной водой и 3) Ланге — на разрушающем действии крепкого раствора едкого кали при высокой температуре (см. Инкрустирующее вещество). При добывании К. в лабораториях в более или менее значительных количествах Гофмейстер (1888) рекомендует заменять в способе Ф. Шульце-Геннеберга азотную кислоту соляной (удельного веса 1,05). Применяют также действие хлорной воды (Фреми и Террейль, 1868), влажного и газообразного хлора (Кросс и Беван, 1880), слабой (5%) азотной кислоты при 50-60° (Кросс и Беван, 1891) или смеси слабой азотной кислоты с серной при 60° (Лифшиц, 1891). Получаемая всеми этими способами К. вполне сохраняет форму и строение волокон или клеток ткани, из которой произошла; но если ее растворить в аммиачном растворе окиси меди (так называемый реактив Швейцера, единственный растворитель для К., см. Волокна растений) и вновь осадить кислотой, то она таким путем может быть получена и в виде вполне бесструктурного, аморфного белого порошка. Свойства К. установлены преимущественно на основании изучения К. волокон хлопка (см. Волокна растений), с которой вполне тождественна в химическом отношении К. льна, а также и некоторые другие виды. В настоящее время, однако, уже накопилось довольно значительное число наблюдений, показывающих, что далеко не во всех случаях К. является с одними и теми же свойствами, но, сохраняя главнейшие черты характера, присущего К. хлопка, обнаруживает, в зависимости от происхождения, и некоторые существенные отличия. Имеются также указания и на изменения в свойствах К. под влиянием обработки ее теми или другими реагентами [Относительно наблюдений и взглядов Фреми, касающихся этого предмета, см. ст. Инкрустирующее вещество]. Главнейшие из отличий касаются реакции гидролиза под влиянием кислот и действия щелочей. Если К. волокон хлопка (вату) растворить в крепкой серной кислоте и потом полученный раствор, разбавив водой, кипятить продолжительное время, то она, гидролизируясь, превращается в глюкозу (декстрозу или виноградный сахар, Braconnot, 1819). В качестве промежуточного продукта при этом получаются, смотря по условиям, различного состава целлюлозно-серные кислоты (см. Волокна растений), из которых при действии спирта, отнимающего серную кислоту, может быть выделено декстриноподобное тело (Holzdextrin), отличающееся от обыкновенного декстрина (см.) меньшей вращательной способностью (= +88,9°) и меньшей растворимостью соответствующего двунитропроизводного C6H8(NO2)2O5 в 90° спирте (Béchamp, 1860 г.). Флешиг в 1884 г. подтвердил наблюдения Браконно и показал, сверх того, что декстроза представляет единственный конечный продукт гидролиза К. хлопка и что никаких других глюкоз при этом не образуется. Эти данные позволяют рассматривать К. хлопка как ангидрид декстрозы, образованный из последней по уравнению: nC6Н12О6-nH2O=(C6H10O5)n, где n должно быть довольно велико, вероятно, не менее 12 или даже 18, судя по тому, что для некоторых декстринов следует принять частичные формулы с числом атомов углерода не меньшим 72 или 108, а частица К., без сомнения, сложнее частиц декстринов, даже наиболее сложных. Что касается клетчаток другого происхождения, то многие из них при гидролизе точно так же дают декстрозу, как это обнаруживают опыты Э. Шульце (1892) над К. из древесины красной ели, из стеблей красного клевера и из семян многих растений, но тот же исследователь при гидролизе вполне чистой [Очищалась по способу Ф. Шульце.] К. из кофейных зерен, кокосового ореха и некоторых др. получил рядом с декстрозой и значительное количество другой гексозы, а именно — маннозы, что позволяет считать этот вид К. за смешанный ангидрид глюкозы и маннозы [Возможность существования подобного типа смешанных клетчаток Толленс предвидел еще в 1888 г. ("Handbuch der Kohlenhydrate").]. Э. Шульце называет его маннозо-целлюлозой и указывает (1893) на то, что и в некоторых других отношениях маннозо-целлюлоза представляет отличие от обыкновенной К., а именно — она не осаждается из раствора в Швейцеровом реактиве углекислотой и не дает синего окрашивания с хлорцинкйодом. Особый вид К. (ксилозо-целлюлозу?), быть может, надо принять в К., выделенной из шелухи семян лупинуса (E. Schulze, 1890 г.) и из древесины бука (Winterstein, 1892 г.), ибо она, несмотря на очистку, при перегонке с разведенной серной кислотой [Растворяют К. в крепкой серной кислоте и затем уже раствор разбавляют водой.] дает значительное количество фурфурола. Способность давать в указанных условиях фурфурол характерна для пентоз и их ангидридных производных, каков, например, ксилан (см. Инкрустирующее вещество), и почти вовсе отсутствует у глюкозы, которая при перегонке с разбавленной серной или соляной кислотой образует левулиновую кислоту (Tollens u. Stone, 1888 г.) и лишь следы фурфурола. Выделить, однако, пентозу из продуктов гидролиза этого вида К. не удалось, хотя щелочь и извлекает из нее, при продолжительном дигерировании на холоде, некоторое количество ксилана (Schulze, 1891 г.). С реактивом Виснера (смесь флороглюцина с соляной кислотой) рассматриваемая К. дает, подобно ксилозе или ксилану, вишнево-красное окрашивание лишь при нагревании, а на холоде ни этот реактив, ни смесь пиррола с соляной кислотой окраски не дает, что должно, по-видимому, исключать предположение о нечистоте исследуемого препарата (ср. Инкрустирующее вещество). Подмесь пентозы найдена Винтерштейном в продуктах гидролиза К. некоторых грибов (Polyporus) [Исследовалась также К. шампиньона, плесени и некоторых бактерий и очищалась по способу Ланге. К. шампиньона, в противность указанию Фреми, оказалась растворимой в реактиве Швейцера, хотя и несколько труднее сравнительно с К. хлопка.]. За исключением перечисленных особенностей, оба вида смешанных К. во всех других отношениях повторяют свойства обыкновенной К. Что касается состава, то для маннозо-целлюлозы он должен выражаться формулой С6H10О5, как и для обыкновенной К., но ксилозо-целлюлоза должна содержать углерода несколько больше, соответственно большему содержанию углерода в ангидриде ксилозы C5H8O4 (C=45,45%) по сравнению с ангидридом глюкозы С6Н10О5 (С=44,44%).

Действие слабых растворов щелочей на К. различного происхождения изучалось главным образом Гофмейстером (1886) и Винтерштейном (1892). В то время как К. волокон хлопка слабыми растворами щелочей почти не изменяется, К., выделяемая из различных видов одеревенелых тканей, растворяется в них более или менее значительно. Так, по Винтерштейну, К. из древесины ели, при обработке в течение 4 дней на холоде 5%-м раствором едкого натра, растворяется в количестве около 4% ее веса, а К. бука — в количестве 17,4%; при действии 10%-го едкого натра в раствор переходят еще большие количества К., а именно, первой — 45%, а второй — 31%. По Гофмейстеру, К., полученная из древесины кедра, сосны, липы, красного дерева, из пшеничных отрубей, картофеля и многого др., с помощью обработки этих веществ смесью соляной кислоты с бертолетовой солью [Винтерштейн получал К. по способу Ф. Шульце.], также в большей или меньшей степени растворяется в 5%-м едком натре, а К. из исландского мха и из некоторых бацилл растворяется даже нацело (последняя и в 1%-м растворе едкого натра). Растворимая в щелочах модификация К. осаждается из щелочного раствора при действии кислот и после высушивания представляет белый рыхлый порошок или желтоватую гуммиобразную массу, с виду подобную древесной камеди (см.), но имеющую состав обычной К. (C6H10O5), растворимую в реактиве Швейцера и способную давать синее окрашивание с хлорцинкйодом. Последние свойства, однако, она проявляет тем труднее, чем легче растворяется в щелочах. Но что особенно примечательно, так это легкая растворимость ее при кипячении в слабой серной кислоте, сопровождающаяся осахариванием с превращением в декстрозу. Так, уже 1%-я серная кислота переводит в раствор 47% ее веса, а 5%-я — растворяет сполна (Гофмейстер). Как известно, обычная К. слабыми кислотами при кипячении не изменяется, что составляет для нее (вместе с растворимостью в реактиве Швейцера и способностью давать при гидролизе декстрозу) характеристический признак, отличающий ее от других сродных углеводов (ксилан, арабин, парагалактан и т. п., см. Инкрустирующее вещество) — так называемых полуклетчаток или гемицеллюлоз, по обозначению Э. Шульце. Способность отчасти растворяться при кипячении в слабой серной кислоте (1¹/4% SO3) с превращением в сахаристое вещество констатирована Гофмейстером для большинства клетчаток, получаемых из одеревенелых волокон с помощью обработки последних смесью соляной кислоты и бертолетовой соли, и без предварительного растворения их в щелочи. То же самое наблюдено и Винтерштейном по отношению к К. (обработанной смесью Шульце) ели, бука, пшеничных отрубей, красного клевера, семян лупинуса и зерен кофе, которая при 1-часовом кипячении с 1¹/4%-й серной кислотой растворяется в количестве от 1,5 до 3%. Более крепкая (5%-я) серная кислота растворяет от 4,3% (лупинус) до 8,4% (кофе). К., двое суток сушившаяся при 105° или обработанная предварительно 5%-м раствором едкого натра, растворяется в серной кислоте с большей легкостью (Винтерштейн, ср. также ст. Волокна растений).

П. П. Рубцов. Δ.

Клетчатка или подкожная соединительная ткань — см. Кожа.

II

(дополнение к статье)

см. Целлюлоза.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон

1890—1907