Biodegradarea Hemicelulozelor

1. Notiuni introductive

Biodegradarea este fenomenul prin care o substanta se descompune natural cu ajutorul unor microorganisme, din descompunerea acesteia rezultand alte substante inofensive.

Denumirea cea mai frecventa pentru hidratii de carbon necelulozici a fost semnata prin termenul de hemiceluloze.

Hemicelulozele reprezinta asadar o grupa importanta de polizaharide prezente in regnul vegetal, care prin proportia lor ocupa intre componentii chimici ai lemnului, locul al doilea dupa celuloza.

Termenul de hemiceluloze a fost atribuit pentru prima data de catre Schulze inca din anul 1891, prin aceasta intelegand de fapt polizaharidele peretelui celular vegetal care insotesc celuloza, au capacitatea de a se hidroliza sub actiunea acizilor si de a se dizolva in solutii diluate de alcalii.

Hemicelulozele mai sunt denumite deseori in literatura de specialitate si prin notiunea de “hemi”, intelegandu-se sub acest termen mai restrans lanturi scurte de polizaharide, formate din diferite resturi de monozaharide legate glicozidic (V. I. Popa si altii, 1998).

În natură, hemicelulozele sunt adesea ramificate. Aceste catene ramificate sunt în general amorfe, pe când lanţurile liniare au tendinţa de a se organiza sub formă de cristale.

Lemnul de răşinoase conţine până la 5% hexozane, în timp ce lemnul de foioase este bogat în pentozane: 15-25%.

Lemnul de răşinoase conţine în general mai puţin de 15% pentozane, iar lemnul de foioase conţine mai puţin de 5% hexozane.

Hemicelulozele sunt hidraţi de carbon cu un grad de polimerizare mediu de 150. Ele se caracterizează prin solubilitatea lor în soluţii alcaline diluate. Există o mare varietate de hemiceluloze ale căror lanţuri sunt alcătuite din diverse zaharuri (oze), dintre care pentozele conţin 5 atomi de carbon (xiloza, arabinoza) şi se găsesc în mare cantitate în lemnul de foioase, hexozele cu 6 atomi de carbon (glucoza, manoza, galactoza) se găsesc în lemnul de răşinoase ca şi acizii uronici.

Pentozele si hexozanele au denumiri apropiate de cele ale monozaharidelor constituente. De exemplu, pentozanele care prin hidroliza totala formeaza xiloza sau arabinoza se denumesc corespunzator xilan si respectiv araban, iar hexozanele care prin hidroliza formeaza manoza sau galactoza se denumesc corespunzator manan si respectiv galactan.

In figura 1 am prezentat cateva tipuri de hemiceluloze:

Figura 1 - Exemple de hemiceluloze

Lanţurile liniare nu sunt constituite întotdeauna din aceleaşi zaharuri. Glucomananul, conţine o serie succesivă de glucoză urmată de patru manoze.

Haggluna clasifică hemicelulozele, funcţie de legăturile lor cu celuloza sau lignina, în trei grupe:

- „celulozane”, sunt hexozane sau pentozane puternic legate cu celuloza, care se regăsesc în celuloza izolată în vederea dozării sau în celulozele tratate cu alcalii,

- „hemicelulozele simple” care sunt eliminate în procesul de fabricare a celulozelor,

- „hemicelulozele complexe”, puternic legate cu lignina şi a căror eliminare nu

este posibilă decât printr-o delignificare avansată.

Hemicelulozele sunt în general hidrofile şi se degradează mult mai uşor decât celuloza.

Hemiceluloza însoteste celuloza în toate tesuturile din seminte si tulpini lemnoase (25-30 % din suprafata lemnului).

Tratamentele acide sau alcaline degradează hemicelulozele prin ruperea ramificaţiilor laterale şi a lanţurilor lineare, până la stadiul de molecule.

Hemiceluloza este o substanţă care provine din condensarea moleculelor de arabinoză, xiloză (pentoze), manoză, galactoză, glucoza (hexoze) şi acid glicuronic.