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헤미셀룰로스

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목차

1. 개요

헤미셀룰로스는 다당류의 일종으로, 셀룰로스와 유사하게 식물 세포벽을 구성하는 주요 성분이다. 셀룰로스와 달리 다양한 당으로 구성되며, 자일로스, 아라비노스, 포도당, 만노스, 갈락토스, 람노스 등이 주요 구성 당이다. 헤미셀룰로스는 셀룰로스 미세섬유의 가교 결합을 제공하여 세포벽의 강성을 높이는 역할을 하며, 종류에 따라 자일란, 글루코만난, 글루칸 등으로 분류된다. 헤미셀룰로스는 황산 펄프법, 식품 첨가물, 포장재, 배지 등 다양한 분야에서 활용된다.

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헤미셀룰로스
헤미셀룰로스
개요
분류식물 세포벽 다당류의 일종
설명헤미셀룰로스는 셀룰로스와 함께 식물 세포벽의 주요 구성 성분이다.
셀룰로스와 달리, 헤미셀룰로스는 다양한 당류로 구성된 복잡한 구조를 가지고 있으며, 아모퍼스(비결정) 구조를 갖는다.
헤미셀룰로스는 물에 잘 녹지 않고, 셀룰로스와 함께 세포벽의 강도를 높이는 역할을 한다.
헤미셀룰로스는 효소나 화학 물질에 의해 쉽게 분해될 수 있다.
구성 당류자일로스
만노스
갈락토스
람노스
아라비노스
글루코스
글루쿠론산
갈락투론산
주요 종류자일란
만난
글루칸
갈락탄
아라비난
기능세포벽의 구조적 지지
세포벽 강도 및 유연성 조절
세포 간의 신호 전달
세포 성장 및 발달 조절
식물 병원균에 대한 방어
생합성
생합성 과정헤미셀룰로스는 식물 세포 내에서 골지체에서 합성된다.
다양한 글리코실트랜스퍼라아제 효소가 헤미셀룰로스의 합성에 관여한다.
생합성 효소글리코실트랜스퍼라아제
이용
산업적 이용바이오에탄올 생산
제지 산업
식품 산업
사료 산업
플라스틱 및 포장재 생산
연구 분야식물 세포벽 구조 연구
바이오 연료 생산 연구
식품 산업 연구
생물 소재 개발 연구
추가 정보
참고 자료Smith, P. J., Curry, T. M., Yang, J. Y., Barnes, W. J., Ziegler, S. J., Mittal, A., ... & Urbanowicz, B. R. (2022). Enzymatic Synthesis of Xylan Microparticles with Tunable Morphologies. ACS Materials Au, 2(4), 440-452.

2. 탄수화물의 분류

탄수화물은 구조와 기능에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 기본적인 분류 기준으로는 카보닐기의 위치에 따른 알도스와 케토스, 고리 구조의 크기에 따른 푸라노스와 피라노스 등이 있다. 또한, 단당류 단위체들이 연결되는 방식인 글리코사이드 결합도 중요한 특징이다.

탄수화물의 기하 구조적 특징으로는 아노머, 에피머, 변광회전 등이 있으며, 이는 탄수화물의 입체화학적 성질을 이해하는 데 중요하다.

탄수화물은 구성하는 단당류 단위체의 수에 따라 다음과 같이 크게 분류된다.


  • 단당류: 더 이상 가수분해되지 않는 가장 기본적인 탄수화물 단위이다.
  • 이당류: 단당류 두 분자가 글리코사이드 결합으로 연결된 것이다.
  • 올리고당류: 소수의 단당류(일반적으로 3~10개)가 연결된 것이다.
  • 다당류: 수많은 단당류가 글리코사이드 결합으로 길게 연결된 고분자 화합물이다. 헤미셀룰로스는 다당류에 속한다.

2. 1. 단당류

단당류는 탄소 원자의 수에 따라 분류될 수 있다.

2. 2. 이당류

2. 3. 올리고당류

2. 4. 다당류

헤미셀룰로스는 셀룰로스, 녹말, 글리코젠, 키틴 등과 함께 다당류로 분류되는 탄수화물이다.

3. 헤미셀룰로스

헤미셀룰로스(Hemicellulose)는 식물 세포벽의 주요 구성 성분 중 하나인 다당류이다.[16][4] 종종 셀룰로스와 연관되지만, 구성하는 당의 종류와 구조적 특징에서 차이를 보인다. 셀룰로스가 포도당만으로 구성된 긴 사슬 구조인 반면, 헤미셀룰로스는 자일로스, 아라비노스와 같은 5탄당, 포도당, 만노스, 갈락토스와 같은 6탄당, 그리고 람노스와 같은 6탄당 탈산당 등 다양한 종류의 당 단위체로 구성된다.[16][4] 또한 글루쿠론산이나 갈락투론산과 같은 산성화된 당을 포함하기도 한다.[16][4]

구조적으로 헤미셀룰로스는 셀룰로스보다 훨씬 짧은 사슬(500~3,000개의 당 단위체)로 이루어져 있으며, 셀룰로스와 달리 가지를 가진 중합체 형태를 띨 수 있다.[3] 이러한 구조적 특징으로 인해 헤미셀룰로스는 셀룰로스 미세섬유 사이를 채우고 서로 연결하는 역할을 하며, 펙틴, 때로는 리그닌과 함께 복잡한 네트워크를 형성하여 세포벽의 구조적 안정성을 높이는 데 기여한다.[5][16][17]

다양한 종류의 헤미셀룰로스가 존재하며, 대표적인 예로는 자일란, 글루쿠로노자일란, 아라비노자일란, 글루코만난, 자일로글루칸 등이 있다. 식물의 종류나 조직에 따라 헤미셀룰로스의 종류와 구성 비율은 달라질 수 있다. 예를 들어, 침엽수에서는 만노스를 기반으로 한 헤미셀룰로스가 풍부한 반면, 다른 식물에서는 자일로스를 기반으로 한 헤미셀룰로스가 더 많을 수 있다.[4]

3. 1. 헤미셀룰로스의 구성

헤미셀룰로스는 셀룰로스와 관련된 다당류이지만, 구성과 구조에서 차이가 있다. 셀룰로스가 포도당만으로 이루어진 것과 달리, 헤미셀룰로스는 다양한 종류의 당으로 구성된다.

주요 구성 당은 다음과 같다.

구분당 종류
5탄당자일로스, 아라비노스
6탄당포도당, 만노스, 갈락토스
6탄당 탈산당람노스
산성화된 당글루쿠론산, 갈락투론산



헤미셀룰로스는 대부분 D-펜토스 당을 포함하며, 때때로 소량의 L-당도 포함한다. 일반적으로 자일로스가 가장 많은 비율을 차지하는 단당류이지만, 침엽수에서는 만노스가 가장 풍부할 수 있다.[16][4]

알려진 헤미셀룰로스의 중요한 예로는 자일란, 글루쿠로노자일란, 아라비노자일란, 글루코만난, 자일로글루칸 등이 있다.

3. 2. 헤미셀룰로스의 구조

셀룰로스와 달리 헤미셀룰로스는 500~3,000개의 당 단위체로 이루어진 더 짧은 사슬로 구성된다. 반면 셀룰로스의 각 중합체는 7,000~15,000개의 글루코스 분자로 이루어져 있다.[3] 또한 헤미셀룰로스는 가지를 가진 중합체일 수 있지만, 셀룰로스는 가지가 없다. 헤미셀룰로스는 식물 세포벽에 묻혀 있으며, 때로는 '기질'을 형성하는 사슬로 존재한다. 헤미셀룰로스는 펙틴과 결합하여 셀룰로스와 함께 상호 연결된 섬유 네트워크를 형성한다.

세포벽의 단면; 헤미셀룰로오스는 녹색으로 표시


주쇄 결합과 측쇄와 같은 구조적 차이, 그리고 식물 내 풍부도와 분포와 같은 다른 요소들을 바탕으로 헤미셀룰로스는 다음과 같이 네 가지 그룹으로 분류할 수 있다.[4]

# 자일란

# 만난

# 혼합 결합 β-글루칸

# 자일로그루칸

3. 3. 헤미셀룰로스의 종류



셀룰로스와 달리 헤미셀룰로스는 500~3,000개의 당 단위체로 이루어진 비교적 짧은 사슬로 구성된다. 반면 셀룰로스의 각 중합체는 7,000~15,000개의 포도당 분자로 이루어져 있다.[3] 또한 헤미셀룰로스는 가지를 가진 중합체일 수 있지만, 셀룰로스는 가지가 없다. 헤미셀룰로스는 식물 세포벽에 묻혀 있으며, 때로는 기질을 형성하는 사슬 형태로 존재한다. 헤미셀룰로스는 펙틴과 결합하여 셀룰로스와 함께 서로 연결된 섬유 네트워크를 형성한다.

헤미셀룰로스는 주쇄 결합과 측쇄와 같은 구조적 차이, 그리고 식물 내 풍부도와 분포 같은 다른 요소를 바탕으로 다음 네 가지 그룹으로 분류할 수 있다.[4]

# 자일란 (Xylan)

# 만난 (Mannan)

# 혼합 결합 β-글루칸 (Mixed-linkage β-glucan)

# 자일로그루칸 (Xyloglucan)

=== 자일란 ===

279x279px


자일란은 일반적으로 β-(1→4) 결합된 자일로스 잔기의 주쇄로 구성되며, 호모자일란과 헤테로자일란으로 나눌 수 있다.

  • 호모자일란: β(1→4) 글리코사이드 결합으로 연결된 D-자일로피라노스 잔기의 주쇄를 가지고 있다. 호모자일란은 주로 구조적 기능을 한다.
  • 헤테로자일란: 글루쿠로노자일란, 글루쿠로노아라비노자일란, 복합 헤테로자일란과 같이 D-자일로피라노스의 주쇄와 짧은 탄수화물 가지를 가지고 있다. 예를 들어, 글루쿠로노자일란은 α-(1→2) 결합된 글루쿠로노실과 4-O-메틸글루쿠로노실 잔기로 치환되어 있다. 아라비노자일란과 글루쿠로노아라비노자일란은 주쇄에 부착된 아라비노스 잔기를 포함한다.[5]


=== 만난 ===

만난형 헤미셀룰로스는 주쇄의 차이에 따라 갈락토만난과 글루코만난의 두 가지 유형으로 분류할 수 있다.

  • 갈락토만난: 선형 사슬에 β-(1→4) 결합된 D-만노피라노스 잔기만을 가지고 있다.
  • 글루코만난: 주쇄에 β-(1→4) 결합된 D-만노피라노스와 β-(1→4) 결합된 D-글루코피라노스 잔기 모두를 포함한다.

측쇄의 경우, D-갈락토피라노스 잔기는 다양한 양으로 두 유형 모두에 6-결합된 단일 측쇄로 존재하는 경향이 있다.[1]

=== 혼합 결합 β-글루칸 ===

탄소 위치를 표시한 β-D-글루코피라노스.


혼합 결합 글루칸 사슬의 구조는 일반적으로 단일 β-(1→3) D-글루코피라노스에 의해 분리된 β-(1→4) D-글루코피라노스 블록을 포함한다. β-(1→4)와 β-(1→3)의 비율은 약 70%와 30%이다. 이러한 글루칸은 주로 셀로트리오실(C18H32O16)과 셀로트라오실(C24H42O21) 세그먼트로 무작위 순서로 구성되어 있다. 몇몇 연구에 따르면 귀리(2.1-2.4), 보리(2.8-3.3), 밀(4.2-4.5)의 셀로트리오실/셀로트라오실의 몰 비율이 제시되었다.[1][3]

=== 자일로그루칸 ===

자일로그루칸은 α-D-자일로피라노스 잔기가 6번 위치에 있는 셀룰로스와 유사한 주쇄를 가지고 있다. 서로 다른 측쇄를 더 잘 설명하기 위해 각 측쇄 유형에 대해 한 글자 코드 표기법을 사용한다.

  • G -- 가지가 없는 Glc 잔기
  • X -- α-d-Xyl-(1→6)-Glc
  • L -- β-Gal-(1→2)-Xyl-(1→6)-Glc
  • S -- α-l-Araf-(1→2)-Xyl-(1→6)-Glc
  • F -- α-l-Fuc-(1→2)-Gal-(1→2)-Xyl-(1→6)-Glc

이것들이 가장 일반적인 측쇄이다.[3]

식물 세포벽에서 가장 흔한 두 가지 유형의 자일로그루칸은 XXXG와 XXGG로 확인된다.[1]

3. 4. 헤미셀룰로스의 생합성

헤미셀룰로스는 세포의 골지체에서 당 뉴클레오타이드로부터 합성된다.[7] 그 합성을 설명하는 두 가지 모델이 있다. 하나는 두 개의 막관통 단백질에서 변형이 일어나는 '2-구성 요소 모델'이고, 다른 하나는 하나의 막관통 단백질에서만 변형이 일어나는 '1-구성 요소 모델'이다. 합성 후, 헤미셀룰로스는 골지 소낭을 통해 원형질막으로 이동한다.

각 종류의 헤미셀룰로스는 특수한 효소에 의해 생합성된다.[7][8]

'''만난 생합성'''

만난의 생합성 과정에 관여하는 주요 효소와 기능은 다음과 같다.

구성 요소관련 효소기능
만난 사슬 골격셀룰로스 합성효소 유사 단백질 패밀리 A (CSLA), 셀룰로스 합성효소 유사 단백질 패밀리 D (CSLD, 추정)골격에 만노스 단위를 추가 (만난 합성효소) [7][8]
갈락토스 측쇄갈락토만난 갈락토실전이효소일부 만난에 갈락토스 측쇄를 추가 [7][8]
아세틸화만난 O-아세틸전이효소 (미확인)만난의 아세틸화를 매개 (효소는 아직 확실히 확인되지 않음) [8]



'''자일로그루칸 생합성'''

자일로그루칸의 생합성 과정에 관여하는 주요 효소와 기능은 다음과 같다.

구성 요소관련 효소기능
자일로그루칸 골격셀룰로스 합성효소 유사 단백질 패밀리 C (CSLC), 글루칸 합성효소사슬에 글루코스 단위를 추가 [7][8]
골격 합성 보조자일로실전이효소어떤 방식으로든 골격 합성을 매개 (메커니즘은 전이효소 기능과 별개이며 아직 불분명) [8]
자일로스 측쇄자일로실전이효소측쇄에 자일로스를 추가 [7][8]
갈락토스 측쇄갈락토실전이효소 (2종)측쇄에 갈락토스를 추가 [7][8]
푸코스 측쇄푸코실전이효소측쇄에 푸코스를 추가 [7][8]
아세틸화아세틸전이효소아세틸화를 담당 [7][8]



'''자일란 생합성'''

자일란 골격 합성은 다른 헤미셀룰로스와 달리 셀룰로스 합성효소 유사 단백질에 의해 매개되지 않는다.[8] 자일란의 생합성 과정에 관여하는 주요 효소와 기능은 다음과 같다.

구성 요소관련 효소기능
자일란 골격자일란 합성효소 (다수 유전자 확인)골격 합성을 담당하여 자일로스를 추가 [8]
글루쿠론산 측쇄글루쿠로노실전이효소글루쿠론산 단위를 추가 [8]
자일로스 측쇄자일로실전이효소추가 자일로스 단위를 추가 [8]
아라비노스 측쇄아라비노실전이효소아라비노스를 추가 [8]
메틸화메틸전이효소메틸화를 담당 [8]
아세틸화아세틸전이효소아세틸화를 담당 [8]



'''혼합 결합 글루칸 생합성'''

혼합 결합 글루칸은 글루코스의 가지가 없는 동종중합체이므로 측쇄 합성은 없고, β1-3 및 β1-4 결합으로 골격에 글루코스를 추가하는 과정만 있다.[8] 생합성 과정에 관여하는 주요 효소와 기능은 다음과 같다.

구성 요소관련 효소기능
골격 합성셀룰로스 합성효소 유사 단백질 패밀리 F (CSLF), 셀룰로스 합성효소 유사 단백질 패밀리 H (CSLH), 글루칸 합성효소 (다수 형태 확인)골격에 글루코스를 추가하며 β1-3 및 β1-4 결합을 모두 생성 가능 (각 특정 효소가 결합 분포에 얼마나 기여하는지는 불명확) [7][8]


3. 5. 헤미셀룰로스의 기능



식물 세포벽 내 구조적 지지에 대한 헤미셀룰로스의 기여


헤미셀룰로스는 셀룰로스와 유사한 식물 세포벽의 다당류 화합물로, 식물 세포벽 강화에 셀룰로스를 돕는 중요한 역할을 한다.[5] 헤미셀룰로스는 셀룰로스 미세섬유 사이를 연결하는 가교 역할을 하여 셀룰로스와 상호 작용한다. 즉, 헤미셀룰로스는 세포벽이 형성될 때 빈 공간(공극)을 찾아 채우고 셀룰로스 섬유 주변을 지지함으로써, 세포벽이 최대 강도를 가질 수 있도록 기여한다.[5]

헤미셀룰로스는 주로 식물 세포의 중간층에 많이 존재하며, 이는 2차 세포벽에서 주로 발견되는 셀룰로스와 차이를 보인다. 이러한 위치적 특징 덕분에 헤미셀룰로스는 식물 세포 외층의 셀룰로스에 중간 지지를 효과적으로 제공할 수 있다.[5] 또한 일부 세포벽에서는 헤미셀룰로스가 리그닌과 상호 작용하여 관다발 식물의 구조적 조직 지지를 더욱 강화하기도 한다.[16][17] 헤미셀룰로스는 펙틴과 결합하여 셀룰로스와 함께 상호 연결된 섬유 네트워크를 형성하기도 한다.

3. 6. 헤미셀룰로스의 추출

헤미셀룰로스를 얻는 방법은 다양하며, 주로 경목이나 연목을 작은 조각으로 가공한 뒤 특정 방법으로 추출한다. 경목에서는 주로 글루쿠로녹실란(아세틸화된 크실란)이, 연목에서는 갈락토글루코만난이 추출된다.[18][19] 추출 전에는 사용할 반응기의 종류에 맞춰 목재를 다양한 크기의 칩 형태로 분쇄하는 과정이 필요하다. 이후 주로 열수 추출 공정(자가수분해 또는 수열 처리라고도 불림)을 이용하는데, 이때 산이나 염기를 첨가하여 추출 수율이나 생성물의 특성을 조절할 수 있다.[18][19] 열수 추출은 물만 사용하기 때문에 친환경적이고 비용이 적게 든다는 장점이 있다.[20]

열수 처리의 목표는 목재에서 최대한 많은 헤미셀룰로스를 분리하는 것이다. 이 과정에서 헤미셀룰로스가 가수분해되어 더 작은 단위인 올리고머나 크실로스 같은 단당류로 분해된다. 크실로스는 탈수 과정을 거치면 푸르푸랄로 전환될 수 있다.[21] 만약 크실로스나 푸르푸랄을 얻는 것이 주 목적이라면, 개미산과 같은 산성 촉매를 첨가하여 다당류가 단당류로 더 잘 전환되도록 돕는다. 이 촉매는 용매 효과를 통해 반응 속도를 높이는 역할도 하는 것으로 알려져 있다.[21]

다른 전처리 방법으로는 목재를 약 4% 농도의 묽은 산에 담그는 방법이 있다. 이 방법은 헤미셀룰로스를 단당류로 분해시킨다. 수산화나트륨이나 수산화칼륨 같은 염기를 이용한 전처리는 리그닌의 구조를 파괴하는 효과가 있으며[19], 이 과정에서 리그닌의 구조가 결정질에서 비정질 형태로 변하게 된다. 수열 전처리 역시 사용되는 방법 중 하나로, 독성이나 부식성이 있는 용매, 특수한 반응기가 필요 없으며, 유해 화학물질 처리 비용이 들지 않는다는 장점을 가진다.[18]

열수 추출 공정은 회분식 반응기, 반 연속식 반응기, 또는 슬러리 연속식 반응기에서 진행될 수 있다. 회분식 및 반 연속식 반응기에서는 목재 칩이나 펠릿 형태를 사용할 수 있지만, 슬러리 반응기는 200μm에서 300μm 정도의 매우 작은 입자 크기가 요구된다.[19] 일반적으로 입자 크기가 작아질수록 추출 수율은 감소하는 경향이 있다.[22]

열수 공정은 물이 액체 상태를 유지하도록 160°C에서 240°C 사이의 온도 범위에서 진행된다. 이 온도는 물의 일반적인 끓는점보다 높으며, 높은 온도는 헤미셀룰로스의 용해도를 높이고 다당류의 해중합(분해)을 촉진한다.[21] 추출 공정에 걸리는 시간은 온도와 시스템의 pH에 따라 몇 분에서 몇 시간까지 다양하다.[19] 일반적으로 온도가 높고 추출 시간이 길수록 수율이 높아진다. 최대 수율은 pH 3.5 조건에서 얻을 수 있으며[18], pH가 이보다 낮아지면 추출 수율은 급격히 감소한다. pH를 조절하기 위해 주로 중탄산나트륨을 첨가하는데[18], 이는 아세틸기의 자가분해와 글리코실 결합의 분해를 억제하는 역할을 한다. 반응 온도와 시간에 따라 헤미셀룰로스는 올리고머, 단량체, 그리고 리그닌 등으로 더 분해될 수 있다.[18]

4. 탄수화물의 응용

황산 펄프법에서 헤미셀룰로스는 산 펄프 용액에 의해 대부분 가수분해되어 갈색 용액으로 들어간다. 이 용액 속의 발효 가능한 헥소스 당(약 2%)을 이용하여 에탄올을 생산할 수 있다. 이 공정은 주로 황산칼슘 갈색 용액에 적용되었다.[9]

헤미셀룰로스와 관련된 다양한 탄수화물은 다음과 같이 응용된다.


  • '''아라비노갈락탄'''


아라비노갈락탄은 [https://uscode.house.gov/view.xhtml?path=/prelim@title21/chapter9&edition=prelim 미국 연방 식품, 의약품 및 화장품법]에 따라 유화제, 안정제 및 결합제로 사용될 수 있다. 감미료의 결합제로도 사용된다.[10]

  • '''자일란'''


자일란 기반 필름은 산소 투과율이 낮아 산소에 민감한 제품의 포장재로서 잠재적 가치가 있다.[11]

한천 기반 배지에서 세균 집락이 있는 페트리 접시

  • '''한천'''


한천은 젤리와 푸딩을 만드는 데 사용된다. 또한 다른 영양소와 함께 미생물의 배지로도 사용된다.[12]

  • '''커들란'''


커들란은 실제 지방 함유 제품의 맛과 질감을 유지하면서 다이어트 식품을 생산하기 위한 지방 대체제로 사용될 수 있다.[12]

베타글루칸은 건강기능식품에서 중요한 역할을 하며, 특히 면역 반응과 암 치료에 유망한 건강 관련 문제에도 사용된다.[13]

잔탄은 다른 다당류와 함께 높은 용액 점도를 가진 젤을 형성할 수 있다. 이는 석유 산업에서 시추 진흙을 걸쭉하게 하는 데 사용될 수 있다. 식품 산업에서는 드레싱과 소스와 같은 제품에 잔탄이 사용된다.[14]

알긴산염은 환경 친화성 및 지속 가능한 생체 고분자로서 높은 산업화 수준이라는 특성으로 인해 항균성 섬유 개발에 중요한 역할을 한다.[15]

5. 탄수화물의 기하 구조

6. 탄수화물 일반 정보

탄수화물은 구조와 기능에 따라 다양하게 분류된다. 기본적인 개념은 다음과 같다.


  • 기하 구조:
  • * 아노머: 고리 구조 형성 시 새로 생성되는 입체 중심 탄소(아노머 탄소)의 입체 배열이 다른 이성질체.
  • * 에피머: 여러 개의 입체 중심 중 단 하나의 입체 배열만 다른 이성질체.
  • * 변광회전: 단당류 용액의 광회전능이 시간이 지남에 따라 변하는 현상.


헤미셀룰로스는 다당류의 일종으로, 식물 세포벽의 주요 구성 성분 중 하나이다. 흔히 셀룰로스와 연관되지만, 구성하는 당의 종류와 구조적인 특징에서 차이를 보인다. 셀룰로스는 오직 포도당 단위체로만 구성된 긴 사슬 형태인 반면, 헤미셀룰로스는 다양한 종류의 당 단위체로 이루어져 있다. 여기에는 5탄당인 자일로스와 아라비노스, 6탄당인 포도당, 만노스, 갈락토스, 그리고 6탄당 탈산당인 람노스 등이 포함될 수 있다. 일반적으로 D-펜토스 당이 주를 이루며, 소량의 L-당이 포함되기도 한다. 자일로스가 가장 흔한 구성 성분이지만, 침엽수에서는 만노스가 더 풍부하게 존재할 수 있다. 또한, 글루쿠론산이나 갈락투론산과 같이 산성을 띠는 당 유도체도 헤미셀룰로스 구조의 일부를 형성할 수 있다.[16][4]

구조적으로 헤미셀룰로스는 셀룰로스보다 짧은 사슬 길이를 가진다. 헤미셀룰로스 사슬은 대략 500개에서 3,000개의 당 단위체로 구성되는 반면, 셀룰로스 중합체는 7,000개에서 15,000개의 포도당 분자로 이루어진다.[3] 또한, 셀룰로스는 가지가 없는 선형 구조이지만, 헤미셀룰로스는 가지를 가진 분지형 구조를 형성할 수 있다. 이러한 헤미셀룰로스는 식물 세포벽 내에서 셀룰로스 미세섬유 사이에 묻혀 일종의 기질을 형성하며, 펙틴과 함께 셀룰로스 섬유들을 서로 연결하는 네트워크 구조를 만드는 데 기여한다.

헤미셀룰로스는 주 사슬의 구성, 곁사슬의 종류와 결합 방식, 그리고 식물 내에서의 분포 양상 등 구조적 특징에 따라 크게 네 가지 그룹으로 분류할 수 있다.[4]

# 자일란: 자일로스를 주축으로 하는 헤미셀룰로스. 글루쿠로노자일란, 아라비노자일란 등이 여기에 속한다.

# 만난: 만노스를 주축으로 하는 헤미셀룰로스. 글루코만난 등이 있다.

# 혼합 결합 β-글루칸: 포도당이 β-1,3 결합과 β-1,4 결합으로 혼합되어 연결된 형태.

# 자일로글루칸: 포도당으로 이루어진 주 사슬에 자일로스 곁사슬이 결합된 형태.

참조

[1] 논문 Hemicelluloses https://www.ncbi.nlm[...] 2010
[2] 논문 Enzymatic Synthesis of Xylan Microparticles with Tunable Morphologies 2022-07-13
[3] 논문 The hierarchical structure and mechanics of plant materials 2013
[4] 서적 Polysaccharides I : structure, characterisation and use Springer 2005
[5] 논문 Hemicelluloses 2010-06-02
[6] 백과사전 Wood Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA 2000-06-15
[7] 서적 Cellulose and Hemicellulose Synthesis and Their Regulation in Plant Cells Springer International Publishing 2019
[8] 논문 Hemicellulose biosynthesis 2013
[9] 웹사이트 Sulfite Process - an overview {{!}} ScienceDirect Topics https://www.scienced[...] 2022-09-08
[10] 서적 Hemicelluloses Elsevier 1993
[11] 서적 Oxygen Barrier Films Based on Xylans Isolated from Biomass American Chemical Society 2007
[12] 서적 Hemicelluloses: Major Sources, Properties and Applications Elsevier 2008
[13] 논문 Beta Glucan: Supplement or Drug? From Laboratory to Clinical Trials 2019
[14] 논문 Applications of Xanthan Gum in Fluid-Loss Control and Related Formation Damage 2000
[15] 논문 Role of alginate in antibacterial finishing of textiles 2017
[16] 서적 Hemicellulose Springer 2005
[17] 논문 Pressurized hot water extraction of bioactives 2015
[18] 논문 Hemicellulose extraction by hot pressurized water pretreatment at 160°C for 10 different woods: Yield and molecular weight http://uvadoc.uva.es[...] 2018-03-01
[19] 웹사이트 Hot water extraction of hemicelluloses from aspen wood chips of different sizes :: BioResources https://bioresources[...] 2020-04-24
[20] 논문 Hemicellulose extraction by hot pressurized water pretreatment at 160 °C for 10 different woods: Yield and molecular weight https://research.abo[...] 2018-03
[21] 논문 Hemicellulose Extraction of Mixed Southern Hardwood with Water at 150 °C: Effect of Time 2008-09-17
[22] 논문 Effect of Wood Chip Size on Hemicellulose Extraction and Technological Properties of Flakeboard 2017-10
[23] 서적 Plant Physiology 4th Edition Sinauer Associates 2006-07-01


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