**셀룰로스**, 또는 **셀룰로오스**는 수백에서 수천 개의 D-포도당 단위체들이 β(1→4) 글리코사이드 결합으로 연결된 선형 사슬이 중첩된 격자형의 다당류로, 화학식이 (C

셀룰로스의 몇 가지 다른 결정질 구조가 알려져 있으며, 이는 셀룰로스 가닥 사이와 가닥 내의 수소 결합의 위치에 따라 달라진다. 천연의 셀룰로스는 I 로 구성된다. 재생 셀룰로스 섬유의 셀룰로스는 셀룰로스 II이다. 셀룰로스 I의 셀룰로스 II 로의 전환은 비가역적이며, 이는 셀룰로스 I 이 준안정적이며, 셀룰로스 II 가 안정하다는 것을 나타낸다. 다양한 화학적 처리로 셀룰로스 III 및 셀룰로스 IV 구조를 생성할 수 있다.

셀룰로스의 많은 특성들은 셀룰로스 사슬의 길이나 중합도, 하나의 중합체 분자를 구성하는 포도당 단위체의 수에 의존한다. 목재 펄프의 셀룰로스는 300~1,700개의 포도당 단위체로 구성된 사슬 길이를 갖는다. 면화, 기타 식물 섬유, 세균의 셀룰로스는 800~10,000개의 포도당 단위체로 구성된 사슬 길이를 갖는다. 셀룰로스의 분해로 인해 매우 짧은 사슬 길이를 갖는 분자는 셀로덱스트린으로 알려져 있다. 긴 사슬의 셀룰로스와는 달리, 셀로덱스트린은 일반적으로 물과 유기 용매에 용해된다.

셀룰로스는 44.44%의 탄소, 6.17%의 수소, 49.39%의 산소를 함유한다. 셀룰로스의 화학식은 (C)n 이고, 여기서 n은 중합도이며, 포도당 잔기의 수를 나타낸다.

식물로부터 유래된 셀룰로스는 일반적으로 헤미셀룰로스, 리그닌, 펙틴 및 다른 물질들과의 혼합물로 발견되며, 세균의 셀룰로스는 상당히 순수하고, 더 높은 수분 함량을 갖고 있고, 보다 긴 사슬 길이로 인해 인장 강도가 더 크다.

셀룰로스는 슈바이처 시약, 큐프리에틸렌다이아민, 카드뮴에틸렌다이아민, N-메틸모르폴린 N-옥사이드, 염화 리튬/다이메틸아세트아마이드에 용해된다.

셀룰로스는 결정성 및 비결정성 부위로 구성된다. 강산으로 처리함으로써, 비결정성 부위가 분해될 수 있고, 이로 인해 많은 바람직한 특성을 가진 새로운 물질인 나노셀룰로스를 생성할 수 있다.

## 가공

### 분석
셀룰로스 함유 물질을 고려할 때, 20 °C에서 17.5% 수산화 나트륨 용액에 용해되지 않는 탄수화물 부분은 α-셀룰로스이며, 이는 진정한 셀룰로스이다. 추출물의 산성화는 β-셀룰로스를 침전시킨다. 염기에 용해되지만 산으로 침전되지 않는 부분은 γ-셀룰로스이다.

셀룰로스는 1969년 업드그라프(Updegraff)가 기술한 방법을 사용하여 분석될 수 있는데, 여기서 섬유질은 리그닌, 헤미셀룰로스, 자일로산을 제거하기 위해 아세트산 및 질산에 용해된다. 생성된 셀룰로스는 황산에서 안트론과 반응할 수 있다. 생성된 착색 화합물을 약 635 nm 파장에서 분광광도법으로 분석한다.

또한 셀룰로스는 산성 세제 섬유와 산성 세제 리그닌의 차이로 나타난다.

또한 발광 접합된 올리고티오펜(oligothiophene)은 형광 현미경 또는 형광분석법을 사용하여 셀룰로스를 검출하는데 사용될 수도 있다.

### 생합성
식물에서 셀룰로스는 로제트 말단 복합체에 의해 세포막에서 합성된다. 로제트 말단 복합체는 개개의 셀룰로스 사슬을 합성하는 셀룰로스 생성효소(cellulose synthase)를 포함하는 약 25 nm 직경의 헥사머 단백질 구조이다. 각각의 로제트 말단 복합체는 세포막에 떠 있고, 세포벽으로 미세섬유(microfibril)를 회전시킨다.

로제트 말단 복합체는 미지의 화학양론에서 CesA 유전자에 의해 발현되는 적어도 세 가지 다른 셀룰로스 생성효소를 포함한다.

셀룰로스 합성은 사슬의 개시와 신장이 필요하며, 두 과정은 별개이다. CesA 글루코실트랜스퍼레이스(CesA glucosyltransferase)는 스테로이드 프라이머, β-시토스테롤-β-글루코사이드(β-sitosterol-β-glucoside), UDP-포도당을 사용하여 셀룰로스 중합을 개시한다. 셀룰로스 생성효소는 UDP-포도당 전구체를 사용하여 성장하는 셀룰로스 사슬을 신장시킨다. 셀룰레이스는 성숭한 사슬에서 프라이머를 잘라내는 기능을 갖고 있다.

셀룰로스는 미삭동물(tunicate)에 의해 특히 해초강에서 합성된다(셀룰로스는 역사적으로 "tunicine (tunicin)"으로 불렸었다).

### 분해 (효소적 분해)
셀룰로스의 분해는 셀룰로스를 셀로덱스트린이라 불리는 작은 다당류로 분해하거나 포도당 단위체로 완전하게 분해하는 과정으로 가수분해 하는 반응이다. 셀룰로스 분자들은 서로 강하게 결합하고 있기 때문에, 셀룰로스 분해는 다른 다당류의 분해와 비교했을 때 상대적으로 힘들다.

대부분의 포유류들은 셀룰로스와 같은 식이 섬유를 소화할 수 있는 능력이 제한되어 있다. 소와 양 같은 일부 반추동물들은 제일위(rumen)에서 공생하는 혐기성 세균(''Cellulomonas'' 와 같은)을 포함하고 있으며, 이러한 세균은 셀룰로스를 분해할 수 있는 셀룰레이스라고 불리는 효소를 생산한다. 반추동물의 분해 산물들은 세균의 증식을 위해 사용된다. 세균 덩어리는 나중에 반추동물의 소화계(위와 소장)에서 소화된다. 말들은 셀룰로스를 소화시키기 위해 셀룰레이스를 생산하는 공생 세균을 통해 후장에서 발효시켜 셀룰로스를 먹이로 이용한다. 이와 유사하게 어떤 흰개미들은 후장에 셀룰레이스를 생산하는 특정 편모성 원생동물을 포함하는 반면 다른 흰개미들은 세균을 포함하거나 셀룰레이스를 생성할 수 있다.

셀룰로스의 글리코사이드 결합을 분해하는데 사용되는 효소는 내부에 작용하는 셀룰레이스와 외부에 작용하는 글루코시데이스를 포함하는 글리코시데이스이다. 이러한 효소는 일반적으로 독케린(dockerin)과 탄수화물 결합 모듈을 모함할 수 있는 다효소 복합체(multienzyme complex)의 일부로 분비된다. 게다가 헤미셀룰로스는 분지형인 반면 셀룰로스는 비분지형이다.

## 유도체
셀룰로스의 하이드록시기(-OH)는 부분적으로 또는 완전하게 다양한 시약과 반응하여 주로 셀룰로스 에스터 및 셀룰로스 에터와 같은 유용한 특성을 갖는 유도체들을 생성할 수 있다. 원칙적으로 현재의 산업 관행에서 항상 그렇지는 않지만, 셀룰로스 중합체는 재생가능한 자원이다.

에스터 유도체는 다음과 같다.

셀룰로스 아세테이트 및 셀룰로스 트라이아세테이트는 다양한 용도를 갖는 필름 및 섬유 형성 재료이다. 나이트로셀룰로스는 처음에는 폭발물로 사용되었으며 초기 필름 형성 물질이었다. 장뇌와 함께 나이트로셀룰로스는 셀룰로이드를 제공할 수 있다.

에터 유도체는 다음과 같다.

카복시메틸셀룰로스 나트륨은 제약 제제의 부형제로 사용되기 위한 크로스카멜로스 나트륨(E468)을 제공하기 위해 가교를 형성할 수 있다.

## 활용
산업용 셀룰로스는 주로 목재 펄프 및 면화에서 얻어진다. 크라프트법(kraft process)은 식물 물질의 주요 성분인 리그닌과 셀룰로스를 분리하는 공정이다.