Home › De meertalige Index van het Archief › Lignine

Lignine

Lignine (soms „lignen„) is een complex chemische samenstelling het meest meestal voortgekomen uit hout en een integraal deel van celwanden van installaties.^[1] De termijn werd langs voorgelegd in 1819 DE Candolle en is voortgekomen uit het Latijnse woord lignum,^[2] het betekenen van hout. Het is het overvloedigst organisch polymeer op Aarde daarna cellulose, niet aanwendend 30% vanfossiel organische koolstof^[3] en vormend van een kwart aan een derde van de droge massa van hout. samenstelling heeft verscheidene ongebruikelijke eigenschappen als biopolymeren, in het bijzonder zijn ongelijksoortigheid in het niet hebben van een bepaalde primaire structuur.

Biologische functie

De lignine vult de ruimten in celwand tussen cellulose, hemicellulose en pectine componenten, vooral binnen tracheids, sclereids en xylem. Het is covalent verbonden met hemicellulose en crosslinks daardoor verschillende installatiepolysacchariden, verlenend mechanische sterkte aan celwand en door uitbreiding de installatie als geheel.^[4] Het is binnen bijzonder overvloedig compressie hout, maar merkwaardig schaars binnen spannings hout.

De lignine speelt een essentiële rol in binnen het leiden van water installatie stammen. polysaccharide componenten van installatie celwanden zijn hoogst hydrofiel en zo permeabel aan water, terwijl de lignine meer is hydrophobic. Het crosslinking van polysacchariden door lignine is een hindernis voor waterabsorptie voor de celwand. Aldus, de lignine het voor het vasculaire weefsel van de installatie mogelijk maakt om water efficiënt te leiden.^[5] De lignine is aanwezig alles bij elkaar vasculaire installaties, maar niet binnen bryophytes, steunend het idee dat de originele functie van lignine werd beperkt tot watervervoer.

De lignine is onverteerbaar door zoogdier en andere dierlijke enzymen, maar wat paddestoelen en bacteriën kan het polymeer biologisch afbreken. De details van de reactieregeling van worden de biologische afbraak niet volledig tot op heden begrepen. Deze reacties hangen van het type van houten bederf - in paddestoelen af één van beiden bruine verrotting, zachte verrotting of witte verrotting. De enzymen in kwestie kunnen tewerkstellen vrije basissen voor depolymerisatiereacties.^[6] Zijn de goed begrepen lignolytic enzymen mangaan peroxidase, lignineperoxidase en cellobiose dehydrogenase. Voorts wegens zijn het cross-linking met de andere celwandcomponenten, minimaliseert het de toegankelijkheid van cellulose en hemicellulose aan microbiële enzymen. Vandaar, wordt de lignine over het algemeen geassoci�ërd met verminderde verteerbaarheid van het overschot al installatiebiomassa, de hulp waartegen verdedigt ziekteverwekkers en ongedierte.^[5]

De peroxidase van de lignine (ook „ligninase“, Het aantal van de EG 1.14.99) is a hemoprotein van de wit-verrottingspaddestoel Chrysosporium van Phanerochaete met een verscheidenheid van lignine-degraderende reacties, allen afhankelijk van waterstofperoxyde om moleculaire zuurstof in reactieproducten op te nemen. Er zijn ook verscheidene andere microbiële enzymen die om in ligninebiologische afbraak, zoals worden verondersteld worden geïmpliceerdn mangaan peroxidase, laccase en cellobiose dehydrogenase.

Ecologische functie

De lignine speelt een significante rol in koolstofkringloop, sekwestrerend atmosferische koolstof in de het leven weefsels van bosrijke eeuwigdurend vegetatie. De lignine is één van de langzaamst ontbindende componenten die van dode vegetatie, een belangrijke fractie van het materiaal bijdragen dat wordt humus aangezien het ontbindt. De resulterende grondhumus verhoogt over het algemeen de fotosynthetische productiviteit van installatiegemeenschappen die op een plaats als plaatsovergangen van gestoorde minerale grond door de stadia groeien van ecologische successie, door verhoogd te verstrekken de capaciteit van de kationenuitwisseling in de grond en het uitbreiden van de capaciteit van vochtigheidsbehoud tussen vloed en droogtevoorwaarden.

Economische betekenis

Hoogst lignified hout is duurzaam en daarom een goede grondstof voor vele toepassingen. Het is ook een uitstekende brandstof, aangezien de lignine meer energie wanneer gebrand dan opbrengt cellulose. Mechanische, of hoge opbrengst pulp gebruikt om te maken krantenpapier bevat het grootste deel van de lignine oorspronkelijk huidig in het hout. Deze lignine is de oorzaak van krantenpapier dat met leeftijd vergeelt.^[2] De lignine moet uit de pulp vóór uitstekende kwaliteit worden verwijderd gebleekt het document kan van het worden vervaardigd.

In sulfiet het verpulveren, wordt de lignine verwijderd uit houten pulp zoals sulfonaat. Deze lignosulfonates heb verscheidene gebruik:^[7]

• Verspreiders in hoge prestaties cement toepassingen, water behandeling formuleringen en textiel kleurstoffen

• Additieven in specialiteit olie gebied toepassingen en landbouw chemische producten

• Grondstoffen voor verscheidene chemische producten, zoals vanilline, DMSO, ethylalcohol, torula gist, xylitol suiker en humusachtig zuur

• Ecologisch duurzaam de agent van de stofafschaffing voor wegen

De eerste onderzoeken van commercieel gebruik van lignine werden binnen gedaan door Marathon Bedrijf Rothschild, Wisconsin (De V.S.), binnen beginnend 1927. De eerste klasse van producten die belofte toonde was leer het looien agenten. De lignine chemische zaken van Marathon werden in werking gesteld vele jaren als Marathon Chemische producten. Het is nu genoemd geworden LignoTech de V.S., Inc., en door bezeten Noors bedrijf, Borregaard, zelf een dochteronderneming van het Noorse conglomeraat Orkla ZOALS.

Lignine die via wordt verwijderd kraftpapier proces (sulfaat dat verpulvert) gewoonlijk wordt gebrand voor zijn brandstofwaarde, die meer dan genoeg energie de molen en zijn bijbehorende processen verstrekt in werking te stellen.

Meer onlangs, is de lignine die uit shrubby wilg wordt gehaald met succes gebruikt om uitgebreid polyurethaanschuim te produceren. ^[8]

Structuur

De lignine is groot, cross-linked, racemisch macromolecule met moleculaire massa's meer dan 10.000u. Het is vrij hydrophobic en aromatisch in aard. graad van polymerisatie in aard is moeilijk te meten, aangezien het tijdens extractie en versplinterd is molecule bestaat uit diverse soorten funderingen die om op een toevallige manier schijnen te herhalen. De verschillende types van lignine zijn beschreven afhankelijk van de middelen van isolatie.^[9]

Er zijn drie monolignol monomeren, methoxylated aan diverse graden: p- coumarylalcohol, coniferyl alcohol, en sinapyl alcohol^[10] (Figuur 3). Deze worden opgenomen in lignine in de vorm van phenylpropanoids p- hydroxyphenyl (h), guaiacyl (G), en syringal respectievelijk (s).^[3] Naaktzadige planten heb een lignine die bijna volledig uit G met kleine hoeveelheden van H. bestaat. Dat van Dicotyledonic angiosperms is vaker wel dan niet een mengsel van G en S (met zeer weinig H), en monocotyledonic de lignine is een mixure van alle drie.^[3] Vele grassen hebben meestal G, terwijl sommige palmen hoofdzakelijk S. hebben.^{[nodig citaat]} Alle lignins bevatten kleine hoeveelheden onvolledig of gewijzigd monolignols, en andere monomeren zijn prominent in nietbosrijke installaties.^[11]

Biosynthese

Lignine biosynthese (Figuur 4) begint in cytosol met de synthese van glycosylated monolignols van aminozuur phenylalanine. Deze eerste reacties worden gedeeld met de phenylpropanoid weg. In bijlage glucose maakt hen en minder in water oplosbaar giftig. Eens vervoerd door cel membraan aan apoplast, wordt de glucose verwijderd en de polymerisatie begint.^{[nodig citaat]} Veel over zijn anabolism niet wordt begrepen zelfs daarna een meer dan eeuw van studie.^[3]

polymerisatie de stap, die een radicaal-radicale koppeling is, is gekatalyseerd door oxydatieve enzymen. Allebei peroxidase en laccase de enzymen zijn aanwezig in installatie celwanden, en het is niet geweten of één of beide groepen aan de polymerisatie deelneemt. Laag - de moleculegewichtoxidatiemiddelen zouden ook kunnen worden geïmpliceerdm. Het oxydatieve enzym katalyse de vorming van monolignol basissen. Deze basissen worden vaak gezegd om te ondergaan uncatalyzed koppeling om de lignine te vormen polymeer, maar deze hypothese is onlangs uitgedaagd.^[12] De alternatieve theorie die een niet gespecificeerde biologial controle impliceert wordt nochtans niet goedgekeurd door de meeste wetenschapper op het gebied.

Pyrolyse

Pyrolyse van lignine tijdens verbranding van hout of houtskool de productie brengt een waaier van producten op, waarvan de kenmerkendste zijn methoxy fenolen. Van die, is het belangrijkst guaiacol en syringol en hun derivaten; hun aanwezigheid kan worden gebruikt om a te vinden rook bron aan een houten brand. In het koken, lignine in de vorm van hardhout is een belangrijke bron van deze twee chemische producten die het kenmerkende aroma en de smaak aan verlenen gerookt voedsel.

Verwijzingen

1. ^ Lebo, Stuart E. Jr.; Gargulak, Jerry D. en McNally, Timothy J. (2001). "Lignine". Kirk ‑ Encyclopedie Othmer van Chemische Technologie. John Wiley & Zonen, Inc. DOI:10.1002/0471238961.12090714120914.a01.pub2. teruggewonnen 2007-10-14. 
2. ^ ^{a B} E. Sjöström (1993). Houten Chemie: Grondbeginselen en Toepassingen. Academische Pers. 
3. ^ ^{a B c D} W. Boerjan, J. Ralph, M. Baucher (Jun 2003). „Bios van de lignine“. Ann. Toer. Installatie Biol. 54: 519-549. doi:10.1146/annurev.arplant.54.031902.134938. 
4. ^ M. Chabannes, et al. (2001). "Ter plaatse de analyse van lignins in transgenic tabak openbaart een differentieel effect van individuele transformaties op de ruimtepatronen van ligninedeposito op de cellulaire en subcellular niveaus ". Installatie J. 28: 271-282. doi:10.1046/j.1365-313X.2001.01159.x. 
5. ^ ^{a B} K.V. Sarkanen & C.H. Ludwig (eds) (1971). Lignins: Voorkomen, Vorming, Structuur, en Reacties. New York: Wiley Intersci. 
6. ^ Carlile, Michael J.; Sarah C. Watkinson (1994). De paddestoelen. Academische Pers. ISBN 0-12-159959-0. 
7. ^ Gebruik van lignine van sulfiet het verpulveren. teruggewonnen 2007-09-10.
8. ^ Groen plastiek dat uit biojoulemateriaal wordt geproduceerd De Persmededeling van de Technologieën van BioJoule, 12 Juli 2007.
9. ^ Lignine en zijn Eigenschappen: Verklarende woordenlijst van de Nomenclatuur van de Lignine. Dialoog/Volume 9, Nummer 1 van Bulletins. Het Instituut van de lignine (Juli 2001). teruggewonnen 2007-10-14.
10. ^ K. Freudenberg & A.C. Nash (eds) (1968). Grondwet en Biosynthese van Lignine. Berlijn: Aanzetsteen-Verlag. 
11. ^ J. Ralph, et al. (2001). „Opheldering van nieuwe structuren in lignins van CAD- en cOMT-Ontoereikende installaties door NMR“. Phytochem. 57: 993-1003. doi:10.1016/S0031-9422 (01) 00109-1. 
12. ^ Davin, L.B.; Lewis, N.G. (2005). „De primaire structuren van de lignine en dirigent plaatsen“. Huidig Advies in Biotechnologie 16: 407-415. doi:10.1016/j.copbio.2005.06.011. 

Externe verbindingen

• De weg van de biosynthese van lignine
• Het instituut van de Lignine Een promotieplaats door een handelsvereniging van ligninefabrikanten en gebruikers.