De lignin (term från latin lignum, som betyder ved eller trä) är en polymer som är typisk för kärlväxter med en tredimensionell, amorf och komplex struktur. I växter fungerar det som ett "cement" som ger styrka och motstånd mot växtstammar, stammar och andra strukturer..
Den är främst belägen i cellväggen och skyddar den mot mekaniska krafter och patogener, och finns också i en liten del inuti cellen. Kemiskt har den ett brett utbud av aktiva centra som gör att de kan interagera med andra föreningar. Inom dessa vanliga funktionella grupper har vi bland annat fenoliska, alifatiska, metoxihydroxyler.
Eftersom lignin är ett mycket komplext och mångsidigt tredimensionellt nätverk har molekylens struktur inte klarlagts med säkerhet. Det är emellertid känt att vara en polymer bestående av koniferylalkohol och andra fenylpropanoida föreningar härledda från de aromatiska aminosyrorna fenylalanin och tyrosin..
Polymerisationen av monomererna som utgör den varierar beroende på art och gör det inte på ett repetitivt och förutsägbart sätt som andra rikliga polymerer av grönsaker (stärkelse eller cellulosa).
Hittills finns endast hypotetiska modeller av ligninmolekylen tillgängliga, och för dess studie i laboratoriet används vanligtvis syntetiska varianter..
Formen för extraktion av lignin är komplex eftersom den är kopplad till andra väggkomponenter och är mycket heterogen.
Artikelindex
Den första personen som rapporterade förekomsten av lignin var den schweiziska forskaren A. P. de Candolle, som beskrev dess grundläggande kemiska och fysiska egenskaper och myntade termen "lignin"..
Lignin är den näst vanligaste organiska molekylen i växter efter cellulosa, huvuddelen av växtcellväggarna. Varje år producerar växterna 20 × 109 ton lignin. Trots dess överflöd har dess studie varit ganska begränsad.
En betydande del av allt lignin (cirka 75%) ligger i cellväggen efter att cellulosastrukturen kulminerar (rumsligt sett). Placeringen av lignin kallas lignifiering och detta sammanfaller med händelserna med celldöd.
Det är en optiskt inaktiv polymer, olöslig i syralösningar men löslig i starka baser, såsom natriumhydroxid och liknande kemiska föreningar..
Olika författare hävdar att det finns en rad tekniska svårigheter relaterade till extraktion av lignin, ett faktum som komplicerar studien av dess struktur..
Förutom tekniska svårigheter är molekylen bundet kovalent till cellulosa och resten av polysackariderna som utgör cellväggen. Till exempel i trä och andra lignifierade strukturer (såsom stammar) är lignin starkt associerat med cellulosa och hemicellulosa..
Slutligen är polymeren extremt varierbar mellan växter. Av dessa nämnda skäl är det vanligt att syntetiskt lignin används för studier av molekylen i laboratorier..
De allra flesta metoderna för extraktion av lignin ändrar dess struktur och förhindrar dess studier. Av alla befintliga metoder verkar det viktigaste vara kraft. Under proceduren separeras ligninet från kolhydraterna med en basisk lösning av natriumhydroxid och natriumsulfid i proportionerna 3: 1..
Således är isoleringsprodukten ett mörkbrunt pulver på grund av närvaron av fenolföreningar, vars medeldensitet är 1,3 till 1,4 g / cm ^.3.
Trots dessa metodiska konflikter är det känt att ligninpolymeren huvudsakligen består av tre fenylpropanoiderivat: koniferila, kumariska och synapilliska alkoholer. Dessa föreningar syntetiseras utgående från de aromatiska aminosyrorna som kallas fenylalanin och tyrosin..
Den totala sammansättningen av ligninramverket domineras nästan helt av de nämnda föreningarna, eftersom begynnande koncentrationer av proteiner har hittats..
Andelen av dessa tre fenylpropanoidenheter är varierande och beror på de studerade växtarterna. Det är också möjligt att hitta variationer i proportionerna av monomererna inom organen hos samma individ eller i de olika skikten i cellväggen..
Det höga förhållandet mellan kol-kol- och kol-syre-kolbindningar genererar en mycket grenad tredimensionell struktur.
Till skillnad från andra polymerer som vi hittar i överflöd i grönsaker (som stärkelse eller cellulosa), polymeriserar inte ligninmonomerer på ett repetitivt och förutsägbart sätt.
Även om bindningen av dessa byggstenar verkar drivas av stokastiska krafter har ny forskning visat att ett protein verkar förmedla polymerisation och bildar en stor upprepande enhet..
Även om lignin inte är en allestädes närvarande komponent av alla växter, uppfyller det mycket viktiga funktioner relaterade till skydd och tillväxt..
För det första ansvarar det för att skydda hydrofila komponenter (cellulosa och hemicellulosa) som inte har den typiska stabiliteten och styvheten hos lignin..
Eftersom det exklusivt finns på utsidan fungerar det som ett skyddande hölje mot snedvridning och kompression, vilket gör att cellulosen är ansvarig för draghållfastheten.
När väggkomponenterna blir våta förlorar de mekanisk hållfasthet. Av denna anledning är närvaron av lignin med den vattentäta komponenten nödvändig. Det har visats att den experimentella reduktionen av andelen lignin i träet är relaterad till minskningen av de mekaniska egenskaperna hos samma.
Lignin skydd sträcker sig också till potentiella biologiska agens och mikroorganismer. Denna polymer förhindrar penetrering av enzymer som kan försämra vitala cellulära komponenter.
Det spelar också en grundläggande roll för att modulera transporten av vätska till alla växtstrukturer..
Bildningen av lignin börjar med en deamineringsreaktion av aminosyrorna fenylalanin eller tyrosin. Aminosyrans kemiska identitet är inte särskilt relevant, eftersom bearbetningen av båda leder till samma förening: 4-hydroxycinnamat.
Denna förening utsätts för en serie kemiska reaktioner av hydroxylering, överföring av metylgrupper och reduktion av karboxylgruppen tills en alkohol erhålls..
När de tre ligninprekursorerna som nämns i föregående avsnitt har bildats antas det att de oxideras till fria radikaler för att skapa aktiva centra för att främja polymerisationsprocessen..
Oavsett vilken kraft som främjar unionen skapar monomererna varandra genom kovalenta bindningar och skapar ett komplext nätverk.
På grund av molekylens kemiska egenskaper är lignin lösligt i lösningar av vattenhaltiga baser och het bisulfit.
Nedbrytningen av lignin som förmedlats av närvaron av svampar har studerats omfattande av bioteknik för blekning och behandling av resterna som framställts efter tillverkning av papper, bland andra användningsområden..
Svampar som kan bryta ned lignin kallas vita rötsvampar, i motsats till brunruttsvampar som attackerar cellulosamolekyler och liknande. Dessa svampar är en heterogen grupp och deras mest framstående representant är arten Phanarochaete chrysosporium.
Genom oxidationsreaktioner - indirekt och slumpmässigt - bryts gradvis bindningarna som håller monomererna ihop.
Verkan av svampar som angriper lignin lämnar efter sig ett stort antal fenolföreningar, syror och aromatiska alkoholer. Vissa rester kan mineralisera, medan andra producerar humiska ämnen.
Enzymerna som utför denna nedbrytningsprocess måste vara extracellulära, eftersom lignin inte är bundet av hydrolyserbara bindningar..
För växtätare är lignin en fibrös komponent av växter som är osmältbar. Det är, det attackeras inte av de typiska enzymerna i matsmältningen eller av mikroorganismerna som lever i tjocktarmen..
När det gäller näring bidrar det inte till kroppen som konsumerar det. I själva verket kan det minska andelen smältbarhet hos andra näringsämnen.
Enligt vissa författare, även om jordbruksrester kan erhållas i nästan outtömliga mängder, finns det hittills ingen viktig tillämpning för polymeren i fråga.
Även om lignin har studerats sedan slutet av 1800-talet har komplikationer relaterade till dess bearbetning gjort det svårt att hantera. Andra källor föreslår dock att lignin kan utnyttjas och föreslår flera potentiella användningsområden, baserat på de styvhets- och hållfasthetsegenskaper som vi har diskuterat.
För närvarande utvecklas en serie träskyddsmedel baserade på lignin i kombination med en serie föreningar för att skydda den från skador orsakade av biotiska och abiotiska medel..
Det kan också vara en idealisk substans för konstruktion av isolatorer, både termiska och akustiska.
Fördelen med att inkorporera lignin i industrin är dess låga kostnad och dess möjliga användning som ersättning för råmaterial utvecklat från fossila bränslen eller andra petrokemiska resurser. Således är lignin en polymer med stor potential som försöker utnyttjas.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.