لیگنین چیست
لیگنین نوعی کلاس از پلیمرهای آلی پیچیده است که در بافتهای پشتیبانی گیاهان عروقی و برخی جلبکها مواد سازه ای کلیدی را تشکیل می دهند. لیگنین ها در شکل گیری دیواره های سلولی ، به ویژه در چوب و پوست ، از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند ، زیرا سفتی وام می دهند و به راحتی پوسیده نمی شوند. ویکیپدیا
لیگنین و سلولز گیاهی
لیگنین یک پلیمر پیچیدهٔ ساخته شده از واحدهای مولکولی فنیلپروپان است که به شکل آمورف و مخلوط با هولوسلولز در گیاهان به صورت لایه‌ای دور سلولز را فرا گرفته‌است. بعد از سلولز لیگنین رایج‌ترین ترکیب در ساختار گیاهان چوبی و غیرچوبی است.
چوب خشک حاوی حدود ۲۵ درصد لیگنین است که در دیواره سلولی و در قسمت خارجی سلول قرار گرفته‌است.
لیگنین به عنوان یک اتصال دهنده دیواره سلولی عمل می‌کند و فیبرهای سلولی حاوی ماتریکس را برای استحکام ساختار چوب به هم متصل می‌نماید. منابع لیگنین فراوانند و اکثراً هم غیرقابل مصرفند.
چوب و پوست درختان که از صنایع الواری به‌جای می‌مانند و همچنین فضولات کشاورزی می‌توانند مقدار بسیار زیادی لیگنین حاصل دهند. منبع کوچک‌تر ولی در دسترس‌تر لیگنین خمیر کاغذ و صنایع چوب است که ذخیره زیادی برای لیگنین است. محتویات لیگنین در گونه‌های مختلف چوب از یک درخت به درخت دیگر و حتی در یک منطقه از یک درخت نسبت به منطقه دیگر از همان درخت متفاوت است.
لیگنین یک پلیمر با وزن مولکولی بیشتر از ۱۰٬۰۰۰ در درختان کاج و احتمالاً کمتر از ۵۰۰۰ در درختان برگ‌ریز می‌باشد که سه منومر اصلی آن کونیفریل الکل، ایزواوژنول و سیرنژیل الکل می‌باشند. مونومر این یک امینو اسید است
زمنبع ویکی پدیا
لیگنین و سلولز گیاهی
شنبه ۲۷ اردیبهشت ۱۳۹۹
گیاهان نه فقط برای تولید غذا، دارو و مواد شیمیایی صنعتی برای ما کاربرد دارند، بلکه ما از مواد گیاهی به خاطر کیفیت ساختاری آن ها بهره می بریم. گیاهان برای حفظ شکل ظاهری خود و استحکام دیواره های سلولی شان از چهار نوع مولکول استفاده می کنند.
این همان نیرویی است که کمک می کند تا درخت های عظیم الجثه در مقابل نیروی جاذبه مقاومت کنند. این چهار مولکول لیگنین، سلولز، همی سلولز و پکتین هستند که لیگنین بیشترین نقش را در تحکیم دیواره سلولی دارد و مولکول های بعدی در رده های پایین تر هستند.
لیگنین مولکول بسیار بزرگی است که مولکول های زیاد دیگری را به هم متصل می کند. این همان مولکولی است که بافت محکم چوب را تشکیل می دهد. همچنین باعث افزایش قدرت دیواره سلول های گیاهان و سخت شدن ریشه ها در گیاه می شود. سلولز نیز مولکول بزرگی است؛ پلیمری است که از رشته های درازی از هزاران مولکول قند ساده گلوکز تشکیل می شود.
مولکول همی سلولز هم از تعدادی قند ساده تشکیل شده است که به صورت رشته ای به هم متصل هستند. این مولکول بلوری نمی شود و استحکام کمتری دارد. پکتین مولکول بزرگ دیگری است که از قندهای ساده بسیاری که به هم متصل هستند ساخته شده است. سفت بودن میوه های نرسیده به دلیل وجود مولکول پکتین است. با رسیده شدن میوه مولکول های پکتین در هم می شکنند.
سلولز و لیگنین فراوان ترین پلیمرهای ارگانیک روی سیاره زمین هستند. ما از هر دوی این ها در کنار هم در تولیدات چوبی برای ساخت خانه ها و مبلمان و نیز برای تولید کاغذ استفاده می کنیم.
زرد بودن و حالت کهنگی کاغذهای استفاده شده در تولید روزنامه به دلیل وجود لیگنین است. کاغذهای معمولی مانند روزنامه در آفتاب و به دنبال فرایندهای شیمیایی و مکانیکی زرد می شوند؛ در واقع کاغذ از خرده های چوب حاوی ماده ای به نام لیگنین درست می شود که نور خورشید را جذب می‌کند ولی در روند ساخت کاغذ سنتی از الیاف سلولزی استفاده می‌شود و PHآن کاملاً خنثی است.
کاغذهای مرغوب تر و گران‌تر بدون لیگنین هستند، چون تقریباً تمامی مولکول های لیگنین را از آن ها خارج می کنند و فقط سلولز باقی می ماند که عامل سفیدی و قشنگی کاغذهای مرغوب است.
لیگنین عامل اصلی ایجاد رنگ قهوه‌ای در ساختار چوب است. هر چوبی که قهوه‌ای‌تر باشد لیگنین بیشتری دارد که در نباتات به صورت لایه‌ای دور سلولز را فراگرفته‌اند.لیگنین در گونه‌های مختلف چوب از یک درخت به درخت دیگر و حتی در یک قسمت از یک درخت نسبت به قسمت دیگر از همان درخت متفاوت است. لیگنین یک پلیمر با وزن مولکولی بیشتر از ۱۰ هزار در درختان کاج و احتمالاً کمتر از ۵هزار در درختان برگ‌ریز است.
پنبه و کتان، فیبرهای گیاهی هستند که در ساخت پارچه و کاغذ از آن ها استفاده می شود. پارچه های کتانی (که از فیبر کتان ساخته می شوند) را از لیگنین و سلولز درست می کنند. ۹۵ درصد حجم پنبه نیز سلولز است.
*محدثه آذرپور منبع : وب سایت اطلاعات
ریز ساختار چوب
ترکیبات تشکیل دهنده سلول چوب عبارتند از: کربوهیدراتها ، لیگنین ، مواد استخراجی ، ترکیبات معدنی.
کربوهیدراتها
کربوهیدراتهای موجود در چوب ، عمدتا از سلولز و همی‌سلولزها تشکیل شده است.
سلولز
سلولز ، جزء اصلی چوب است. در اغلب گونه‌ها در حدود 40 تا 45% چوب خشک ، سلولز است. سلولز یک هوموپلی ساکارید تشکیل شده از واحدهای گلوکز است. مولکولهای سلولز ، کاملا خطی هستند و تمایل شدید به تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی دارند. در نتیجه ، دسته‌هایی از مولکولهای سلولز با یکدیگر مجتمع می‌شوند و زیرلیفچه ها را تشکیل می‌دهند. از تجمع زیر لیفچه‌ها و از تجمع لیفچه‌ها ، لیف سلولزی تشکیل می‌شود.
بر اثر همین ساختار لیفی و پیوندهای هیدروژنی محکم ، سلولز از مقاومت کششی بالایی برخوردار است و در اغلب حلال‌ها ، نامحول می‌باشد.
همی‌سلولزها: همی‌سلولزها ، هتروساکاریدهایی هستند که معمولا بین 20 تا 30% نسبت وزنی چوب خشک را تشکیل می‌دهند و همچون سلولز به عنوان ماده ساختمانی در دیواره سلول عمل می‌کنند. در اثر اسید ، بسادگی به اجزای تکپاری خود آبکافت می‌شوند. همی‌سلولزهای سوزنی برگان عبارتند از: گالاکتوگلوکامانان ، آرابینوگلوکورونوزایلان ، آرابینوگالاکتان ، نشاسته و مواد پکتیکی.
همی‌سلولزهای پهن برگان عبارتند از: گلوکورونوزایلان ، گلوکومانان ، نشاسته و مواد پکتیکی.
لیگنین‌ها
لیگنین ، بسپاری متشکل از واحدهای فنیل پروپان است و با اتصال‌هایی از نوع اتصال‌های استری یا اتری گلیکوزیدی با کربوهیدراتها ، پیوند برقرار می‌کنند. پس از خارج ساختن پلی ساکاریدها به وسیله آبکافت از چوب عاری از مواد استخراجی و عصاره ای ، لیگنین به صورت توده نامحلولی باقی می‌ماند. همچنین می‌توان لیگنین را آبکافت کرد و از چوب خارج نمود یا آن را به به مشتقات محلول تبدیل کرد.
مواد استخراجی
تعداد زیادی از اجزای شیمیایی موجود در چوب که در کل بخش کوچکی را تشکیل می‌دهند، در حلالهای آلی خنثی یا در آب انحلال پذیرند. این اجزا را مواد استخراجی می‌گویند. در ترشحات بیرون زده از درخت که بر اثر آسیب‌های مکانیکی یا حمله حشرات و قارچها تراوش می‌کنند نیز ترکیب‌های مشابهی مشاهده می‌شود. مواد استخراجی را به دو دسته چربی دوست و آب دوست تقسیم می‌کنند و غالبا اصطلاح “رزین” را برای مجموعه عصاره های چربی دوست (به استثنای فنل‌ها) قابل حل در حلالهای غیر قطبی و غیر قابل حل در آب بکار می‌برند.
ترکیب‌های عصاره‌ای ، مواد اولیه خام ارزشمندی در ساخت مواد شیمیایی بشمار می‌آیند و در فرایندهای تولید خمیر و کاغذ هم تاثیرگذار می‌باشند. برای ادامه اعمال بیولوژیک درخت ، انواع مواد عصاره‌ای مورد نیاز است. به عنوان مثال ، چربی‌ها منبع انرژی سلولهای چوب هستند در حالی که ترپنوئیدها ، اسیدهای رزینی و مواد فنلی ، چوب را در برابر آسیب‌های بیولوژیکی یا حمله حشرات محافظت می‌کنند.
اندکی یون های فلزی ، معمولا بخش عاملی آنزیم‌ها را که در بیوسنتز به عنوان کاتالیزور عمل می‌کنند، تشکیل می‌دهند. مواد استخراجی چوب عبارتند از:
ترپنوییدها و استروییدها: که در کانالهای رزینی یافت می‌شوند.
چربی‌ها و موم‌ها: در سلولهای پارانشیم پره چوبی یافت می‌شوند.
عصاره‌های فنلی: عمدتا در چوب درون و در پوست متمرکزند.
ترکیب‌های معدنی چوب: چوب دارای اندکی ترکیب‌های معدنی است که به صورت خاکستر اندازه گیری می‌شود و به ندرت از 1% نسبت به وزن چوب خشک تجاوز می‌کند. خاکستر ، معمولا شامل نمک‌هایی از قبیل کربنات‌ها ، سیلیکات‌ها ، اگزالات‌ها و فسفات‌هاست. فراوانترین یون‌های فلزی در خاکستر عبارتند از: کلسیم ، پتاسیم و منیزیم. مقدار یون‌های فلزات آهن و منگنز در حدود 110ppm است و مقدار یون‌های سایر فلزات حتی کمتر از 10ppm است.
منبع : وب سایت رشد
