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la lignine est un lourd et complexe polymère organique Il se compose principalement de des composés phénoliques.[1] Il se trouve principalement dans paroi cellulaire quelques-uns cellule plante. Les lignines sont des quantités secondes biopolymères synthétisés sur Terre après cellulose. La biomasse formée par les celluloses et lignines représente environ 70% de la biomasse totale.

Le mot vient de la lignine latine Lignum, ce qui signifie bois et pour cette raison, les plantes qui contiennent de grandes quantités de lignine sont appelés ligneux.

Il est composé d'un polymère d'unités de structure fenilpropaniche. Par conséquent aussi la lignine comme la cellulose et l'hémicellulose, est un polymère dont la molécule, très complexe et la structure tridimensionnelle est formée par une seule unité, le phénylpropane, répété de nombreuses fois. Il joue dans toutes les plantes de la fonction de cravate et cimenter ensemble les fibres pour conférer et d'améliorer la compacité et la résistance de la plante. Lignines est également connu comme matériau incrustant, puisqu'il couvre les fibres. Par conséquent, les procédés d'extraction de cellulose à partir d'un légume nécessitent une attaque de la lignine pour disgregarne la molécule et allontanarne fragments par dissolution.

La voie de biosynthèse conduisant à la partie de la lignine phénylalanine dall'aminoacido qui, au moyen de la lyase enzyme phénylalanine ammoniac est transformé en l'acide cinnamique. Une série de hydroxylations, des méthylations, et enfin la réduction, tout à catalyse enzymatique, conduit aux trois monomères précurseurs: alcool cumarilico, coniférylique alcool, et l'alcool sinapilico. La copolymérisation radicalaire aléatoire des trois précurseurs, catalysée par l'enzyme peroxydase, conduit à la formation d'un polymère de structure désordonnée, en trois dimensions, ramifiés, insolubles dans l'eau et les solvants les plus courants: la lignine. la polymères lignine sont des structures complexes avec un poids moléculaire de 10 000 uma.

La lignine appartient à la classe dite des composés phénylpropanoïdes, à-dire n'a pas de caractère de glucides, mais tombe dans la classe des composés aromatiques. Il existe différents types de lignine en fonction des plantes dans lesquelles il est formé: dans la composition de la lignine de plantes herbacées, principalement des graminées, est majoritaire parmi les précurseurs cumarilico alcool. L'alcool coniférylique est le précurseur au lieu le plus abondant de la lignine de conifères, et enfin la lignine des angiospermes ligneux (arbres à feuilles larges) tire principalement l'alcool sinapilico. après la polysaccharides La lignine est le polymère organique le plus abondant dans le monde végétal.

Ce composant de bois vous permet d'effectuer de nombreuses fonctions essentielles dans la vie des plantes. Par exemple, il a une fonction très importante dans le transport interne de l'eau, des nutriments et des métabolites. Il offre une rigidité aux parois cellulaires et permet la connexion entre les différentes cellules du bois, créant ainsi un matériau très résistant aux chocs, compression et à la flexion. Les tissus lignifiés très bien résister à l'attaque des micro-organismes, ne permettant pas la pénétration des enzymes destructrices dans la paroi cellulaire.

Le réactif spécifique de la lignine est une solution de phloroglucinol acidifiée avec HCl avec lequel les parois lignifiées prennent une couleur rouge intense.

chimie

lignine
Exemple d'une structure possible de lignine

La molécule de la lignine a un poids moléculaire élevé, et est obtenu à partir de l'union de différents acides et alcools fenilpropilici (cumarilico, coniférylique et sinapilico). Le couplage aléatoire de ces radicaux donne lieu à une structure en trois dimensions, un polymère amorphe.

En résumant les lignines sont des polymères constitués de trois types différents de monomères:

  • l 'alcool paracoumarylique
  • l 'alcool coniféryl (Alcool 4-hydroxy-3-metossicinnamilico)
  • l 'alcool sinapylique (Alcool 4-hydroxy-3,5-dimetossicinnamilico).

La partie de chaque monomère varie de manière importante en fonction de:

  • famille de plantes (angiospermes, gymnospermes, etc.)
  • l'espèce
  • l'organe
  • le tissu biologique.

propriété

La lignine est déposé dans la paroi secondaire de la cellule légumes et d'être très résistant à la compression peut donner beaucoup de solidité. Lignines possède également le pouvoir pour imperméabiliser les cellules, car elle est hydrophobe. des cellules de tissus qui servent de support pour la plante (sclérenchyme), Ou servir à transporter de l'eau et des minéraux (xylème) Ont des parois de la lignine imprégné (lignifiées).

La lignification est un processus fondamental de 'évolution des plantes terrestres. Est-ce que, en fait, permet la croissance de la hauteur des plantes ligneuses. Cette capacité nous a permis d'avoir une position debout qui a favorisé l'énergie lumineuse reçue. Toutes ces acquisitions était une condition sine qua non pour le développement des plantes dans l'environnement terrestre. La capacité de formation des lignines de l'usine a commencé au début du mois paléozoïque et il en vedette trachéophytes (Voir la Flora Rhynie).

Les lignines sont des polymères insolubles dans l'acide, mais soluble dans les bases fortes concentré chaud, sont non digestible, ni absorbable ils ne sont pas attaqués par la microflore côlon. Ils peuvent se lier à des acides biliaires et d'autres composés organiques (par exemple, la cholestérol), Le ralentissement ou la diminution de l'absorption dans l'intestin grêle de ces composants.

Le degré de lignification affecte de manière décisive la digestibilité de la fibre. La lignine, ce qui augmente dans une large mesure dans la paroi de la cellule au cours de la maturation de la plante est résistant à la dégradation bactérienne et la digestibilité des polysaccharides fibreux diminue à son augmentation dans les fibres.

Biodégradation de lignine

En dépit de la lignine trouvée récalcitrants attaque enzymatique, certains des micro-organismes Ils ont développé des voies enzymatiques fois à la dégradation de ce polymère. Le procédé de biodégradation est en grande partie le travail de certains champignons appartenant au groupe des champignons de la pourriture blanche (champignons pourriture blanche, comme polypore écailleux) Et la pourriture brune (champignons brun pourriture). Cependant, d'autres micro-organismes, tels que certains bactéries Ils sont impliqués dans la décomposition du bois, alors qu'il est indigeste par les animaux, en l'absence des enzymes nécessaires pour dégrader le polymère. La biodégradation du mécanisme de lignine implique la formation de les radicaux libres produits par des enzymes telles que la peroxydase de manganèse et peroxydase de lignine. Ce dernier a été la première enzyme impliquée dans la biodégradation de la lignine à découvrir et a été isolé à partir du champignon de la pourriture blanche Phanerochaete chrysosporium. Une autre enzyme impliquée dans la biodégradation de la lignine est la protéine dépendante de la multirame laccase. Les enzymes capables de dégrader la lignine donnent lieu à une série de réactions qui font usage de le peroxyde d'hydrogène comme source d'oxygène pour la production d'une grande variété de composés oxydants (tels que le radical cationique alcool veratrilico) capable de diffuser dans le substrat ligneux et briser les liens de la lignine pour former des composés aromatiques de bas poids moléculaire (en plus de le dioxyde de carbone et eau), Qui peut entrer plus facilement la métabolisme Cellulaire et donc assimilables par le micro-organisme. En fin de compte, la dégradation de la lignine est en fait médiée indirectement par des enzymes comme la véritable action oxydante est donnée par les molécules des radicaux produits par les mêmes enzymes[2].

développements commerciaux

Du point de vue commercial, ils utilisent seulement deux types de lignine: la soufre lignines et lignine kraft. La capacité de traitement des produits de la lignine dans le monde oriental est d'environ 1,4 ¥ 106 tonnes / an. Une seule entreprise produit lignine kraft; les lignines restants produisent du soufre. Les produits de lignine commencent à avoir une importance croissante dans les différentes applications industrielles.

  • Les lignines sont très recherchés pour le bois de feu, ayant un pouvoir calorifique important.
  • Au contraire, ils sont considérés comme un élément d'obstacle dans le processus de fabrication de bois papier, comme il est nécessaire d'employer des solvants chimiques spéciaux pour blanchir les particules de la lignine, qui, cependant, avec le passage du temps et en particulier avec l'exposition au soleil ont tendance à retrouver leur coloration jaunâtre. En outre, les produits chlorés teneur en substances qui permettent l'extraction de la lignine (délignification) A partir de la pâte à papier rendre ce processus très polluant[3].
  • Enfin, étant très digeste sont peu recherchés dans la culture des plantes fourragères.

Pour les raisons exposées ci-dessus, de nombreuses études sont en cours (principalement par transformations génétiques), Le but de produire des plantes moins riches en lignine pour la fabrication du papier (mais il serait beaucoup plus avantageux d'utiliser des plantes déjà appropriés à cet effet, à savoir une mauvaise lignine et de cellulose riches, comme le cannabis[4], qui contient jusqu'à 1/7 de la lignine par rapport à la plupart des arbres[5]), Ou, à l'inverse, avec un taux de lignine plus élevé pour le chauffage au bois.

Il mène une recherche visant à améliorer la production de biocarburants en modifiant la structure de la lignine [1].

notes

  1. ^ (FR) UICPA Livre d'Or, « lignines »
  2. ^ Margaret E Brown, Michelle Chang CY, Explorer la dégradation de la lignine bactérienne, en Current Opinion in Chemical Biology, 19, Avril 2014, pages 1-7.
  3. ^ Article sur Focus.it
  4. ^ Assocanapa - Coordination nationale pour Canapicoltura, sur www.assocanapa.org. Récupéré 29 Octobre, ici à 2015.
  5. ^ ITIS E. Mattei, Urbino, bois et ses dérivés (PDF) emattei-urbino.it.

Articles connexes

  • bois

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