17個改變歷史的化學故事~第4章棉花與纖維素

儲存性多醣~澱粉，由阿法葡萄糖所構成。

結構性多醣~纖維素，由貝他葡萄糖所構成。

人體具有破壞阿法鍵結的分解酶，阿法鍵結的葡萄糖存在於澱粉和肝糖。

澱粉是我們葡萄糖的主要來源之一，它存在於許多植物的根、塊莖和種子，

由兩種結構稍為不同的阿法葡萄糖聚合物-直鏈澱粉與支鏈澱粉-所構成。

直鏈澱粉是一條由數千個葡萄糖以1號和4號碳原子相互連結而成的直鏈狀多醣，約佔澱粉的20%~30%，其單位分子藉由阿法鍵結彼此相連。

支鏈澱粉同樣是藉由阿法鍵結組成的長鏈，

但每隔20到25個葡萄糖分子，其單位分子的1號碳原子，會再與相鄰分子的6號碳原子形成交錯鍵結，

如此交錯連結的葡萄糖分子可達一百萬個以上，因此支鏈澱粉名列自然界中最龐大的分子結構之一。

澱粉中的阿法鍵結除了可被人體消化吸收，還具有讓水分子得以從縫隙滲入，造成澱粉溶於水的現象。

肝糖是動物體內的儲存性多醣，主要存在肝臟或骨骼肌的細胞中，

肝糖分子和支鏈澱粉非常相似，在肝糖中1號與6號碳原子間的阿法鍵結，每隔10個葡萄糖分子，就會形成一個阿法鍵結，

因此肝糖是個高度分支的分子。

這點對動物來說非常重要，當我們急需能量時，葡萄糖分子可以同時從這些分支的末端被移除利用。

相較於纖維素的貝他鍵結，兩者雖僅有鍵結類型的不同，但在功能上卻有很大的差異。

纖維素是一種葡萄糖聚合物，也是植物細胞壁的主要成分。

纖維素會爆炸?

在一八三0年代，人們發現纖維素能溶於濃硝酸中再將之倒進水裡，就產生一種極易燃且具爆炸性的白色粉末。

到了西元一八四五年，住在瑞士巴賽爾（Basel）的德裔化學家申拜恩（Friedrich  Schonbein）才發現它的用處。

有一天申拜恩趁妻子外出時，不顧妻子嚴禁他在家中做實驗的警告，進行著硫酸和硝酸的混合實驗，又不小心把一些液體濺灑出來。

驚慌之餘，他隨手抓了妻子的棉質棉質圍裙擦拭現場。

之後他把圍裙吊掛在火爐上灴乾，沒有多久，那條棉質的圍裙就在一聲巨響中爆炸開來。

儘管我們對申拜恩的妻子在回家後的反應不得而知，根據紀錄，我們只知道申拜恩稱這項偉大的發現為『硝棉』（guncotton）

棉花含有90%的纖維素，而我們現在也知道申拜恩的硝棉就是硝化纖維素，其實也就是纖維素中OH基的氫原子被硝基所取代。

      之後，藉由對硝化過程的控制，可以發展出各種不同的硝化纖維素，

像是含氮量高的硝棉、含氮量低的膠棉（collodin），以及賽璐珞（celluloid）。

膠棉是由硝化纖維混合了酒精和水而得的，早期常用於攝影。

賽璐珞則是硝化纖維素與樟腦混合產生的一種優良塑料材質，最初被用作動畫電影的底片。

一八六六年美國人海悅（John Wesley Hyatt）發現，膠棉凍結後會變成堅韌有彈性的物料，

因而發明了『賽璐珞』，並於三年後取得專利。

一八八九年，美國人柯達（George Kodak）以賽璐珞發明了攝影底片。

硝化纖維素（硝棉）是最早的人造有機爆炸物之一，它的出現也為後來的炸藥、攝影、電影等現代工業拉開序幕。