ลิกนิน

ลิกนิน (อังกฤษ: lignin) เป็นชั้นของพอลิเมอร์ธรรมชาติเชิงซ้อนที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของโครงสร้างพืชมีท่อลำเลียงและสาหร่ายบางชนิด ลิกนินเป็นหนึ่งในส่วนประกอบสำคัญของผนังเซลล์เนื่องจากมีคุณสมบัติแข็งเกร็งและไม่เน่าเปื่อยง่าย ลิกนินถูกกล่าวถึงครั้งแรกในปี ค.ศ. 1813 โดยโอกุสแต็ง ปีรามัส เดอ ก็องดอล นักพฤกษศาสตร์ชาวสวิส ผู้ตั้งชื่อตามคำภาษาละติน lignum ที่แปลว่าไม้

ตัวอย่างของโครงสร้างที่เป็นไปได้ของลิกนิน ในภาพนี้ (ไม่นับโซ่ข้างที่เป็นคาร์โบไฮเดรต) มี 28 มอนอเมอร์ (ส่วนใหญ่เป็นคอนิเฟอริลแอลกอฮอล์) มีคาร์บอน 278 อะตอม, ไฮโดรเจน 407 อะตอม และออกซิเจน 94 อะตอม

ลิกนินถือเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติที่พบมากที่สุดในโลกเป็นอันดับสองรองจากเซลลูโลส เป็นพอลิเมอร์เชื่อมโยงข้ามที่มีมวลโมเลกุลเกิน 10,000 หน่วยมวลอะตอม มีคุณสมบัติเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่เป็นไฮโดรโฟบิก ลิกนินมีมอนอเมอร์คือมอนอลิกนอลสามชนิดได้แก่ พาราคูมาริลแอลกอฮอล์ คอนิเฟอริลแอลกอฮอล์ และซินาพิลแอลกอฮอล์ มอนอลิกนอลเหล่านี้รวมตัวในรูปฟีนิลโพรพานอยด์สามแบบคือ p-hydroxyphenyl (H), guaiacyl (G) และ syringyl (S) โดยพืชเมล็ดเปลือยมีลิกนินที่ประกอบด้วยแบบ G เป็นส่วนใหญ่ ขณะที่พืชใบเลี้ยงคู่ส่วนใหญ่เป็นแบบผสมระหว่าง G กับ S ส่วนพืชใบเลี้ยงเดี่ยวเป็นแบบผสมกันทั้งสามแบบ พืชแต่ละชนิดมีองค์ประกอบของลิกนินแตกต่างกันไป ตัวอย่างเช่นแอสเพน (หมู่ Populus sect. Populus) ประกอบด้วยคาร์บอน 63.4%, ออกซิเจน 30%, ไฮโดรเจน 5.9% และเถ้า 0.7% ลิกนินสามารถเขียนในรูปสูตรเคมีทั่วไปคือ (C₃₁H₃₄O₁₁)_n

ลิกนินทำหน้าที่หลายอย่างในพืช เช่น เติมช่องว่างในผนังเซลล์ระหว่างเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และเพกทิน, รองรับเซลล์เทรคีด เซลล์เวสเซลในไซเลม และเซลล์สเคลอรีดในสเคลอเรนไคมา, จับกับเฮมิเซลลูโลสและพอลิแซ็กคาไรด์อื่น ๆ เพื่อเสริมความแข็งแรงให้ผนังเซลล์ ลิกนินมีส่วนสำคัญในการลำเลียงน้ำในลำต้นพืชโดยทำงานร่วมกับเยื่อเลือกผ่านที่ยอมให้น้ำแพร่ผ่าน ขณะที่ตัวลิกนินเองเป็นไฮโดรโฟบิกซึ่งไม่จับกับโมเลกุลน้ำจึงลำเลียงน้ำไปตามไซเลมได้ การพบลิกนินในพืชมีท่อลำเลียงทำให้เกิดข้อสันนิษฐานว่าลิกนินมีหน้าที่เดิมคือลำเลียงน้ำ อย่างไรก็ตามบางส่วนชี้ว่าลิกนินพบในสาหร่ายสีแดงซึ่งเป็นพืชไม่มีท่อลำเลียงเช่นกัน จึงเป็นไปได้ว่าลิกนินมีหน้าที่เดิมคือเป็นโครงสร้างป้องกัน การผลิตลิกนินเป็นผลพลอยได้จากการผลิตกระดาษเชิงอุตสาหกรรม โดยลิกนินจะถูกแยกระหว่างการผลิตเพราะจะทำให้กระดาษเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่อเก่า ลิกนินถูกใช้เป็นสารหล่อลื่น สารลดแรงตึงผิว สารเคลือบผิว สารหน่วงไฟ และปัจจุบันมีการศึกษาเพื่อพัฒนาเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ

อ้างอิง

1. Martone, Pt; Estevez, Jm; Lu, F; Ruel, K; Denny, Mw; Somerville, C; Ralph, J (Jan 2009). "Discovery of Lignin in Seaweed Reveals Convergent Evolution of Cell-Wall Architecture". Current Biology. 19 (2): 169–75. doi:10.1016/j.cub.2008.12.031. ISSN 0960-9822. PMID 19167225.
2. E. Sjöström (1993). Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. Academic Press. ISBN 978-0-12-647480-0.
3. Yinghuai, Zhu; Yuanting, Karen Tang; Hosmane, Narayan S. (January 23, 2013). "Applications of Ionic Liquids in Lignin Chemistry". IntechOpen. doi:10.5772/51161. สืบค้นเมื่อ August 23, 2020.
4. K. Freudenberg & A.C. Nash (eds) (1968). Constitution and Biosynthesis of Lignin. Berlin: Springer-Verlag.CS1 maint: extra text: authors list (link)
5. W. Boerjan; J. Ralph; M. Baucher (June 2003). "Lignin biosynthesis". Annu. Rev. Plant Biol. 54 (1): 519–549. doi:10.1146/annurev.arplant.54.031902.134938. PMID 14503002.
6. Hsiang-Hui King; Peter R. Solomon; Eitan Avni; Robert W. Coughlin (Fall 1983). "Modeling Tar Composition in Lignin Pyrolysis" (PDF). Symposium on Mathematical Modeling of Biomass Pyrolysis Phenomena, Washington, D.C., 1983. p. 1.
7. Chabannes, M.; และคณะ (2001). "In situ analysis of lignins in transgenic tobacco reveals a differential impact of individual transformations on the spatial patterns of lignin deposition at the cellular and subcellular levels". Plant J. 28 (3): 271–282. doi:10.1046/j.1365-313X.2001.01159.x. PMID 11722770.
8. K.V. Sarkanen & C.H. Ludwig (eds) (1971). Lignins: Occurrence, Formation, Structure, and Reactions. New York: Wiley Intersci.CS1 maint: extra text: authors list (link)
9. Labeeuw, Leen; Martone, Patrick T.; Boucher, Yan; Case, Rebecca J. (May 21, 2015). "Ancient origin of the biosynthesis of lignin precursors". Biology Direct. doi:10.1186/s13062-015-0052-y. สืบค้นเมื่อ August 23, 2020.
10. Woodward , Aylin (September 22, 2018). "Why Do Book Pages Turn Yellow Over Time?". Live Science. สืบค้นเมื่อ August 23, 2020.
11. Neeraj Mandlekar; และคณะ (March 21, 2018). "An Overview on the Use of Lignin and Its Derivatives in Fire Retardant Polymer Systems". IntechOpen. doi:10.5772/intechopen.72963. สืบค้นเมื่อ August 23, 2020. Explicit use of et al. in: |author= (help)
12. Abengoa (2016-04-21), The importance of lignin for ethanol production, สืบค้นเมื่อ 2016-08-10.