木质素

自然界中第三丰富的天然大分子有机物质
木质素(Lignin),简称“木素”,是一种广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元,是通过醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子。[1]按照木质素所含结构单元的不同,可将其分为3种类型,即紫丁香基木质素(Syringyl Lignin,S-木质素)、愈疮木基木质素(Guaiacyl Lignin,G-木质素)和对羟基苯基木质素(Para-hydroxy-phenyl Lignin,H-木质素)。[5]原木木质素是一种白色或接近无色的不溶性固体物质,通常见到的木质素的颜色在浅黄色和深褐色之间,相对密度为1.35~1.50,在水或大部分有机溶剂中均不溶解。木质素具有较高的热值,其燃烧热一般大于100kJ/g。[3]
1838年,法国化学家和植物学家帕扬(P.Payen)发现木质素,20世纪初,克拉森木质素定量法实现了木质素的定量研究,松柏醇起源学说解释了木质素的生物合成。20世纪四五十年代,木质素通过“乙醇分解实验”及“脱氢聚合实验”实现了其分解和聚合。[3]木质素是植物细胞壁木质纤维素成分中最常见的芳香族有机化合物[6]主要存在于木和草类植物中。[3]木质素单体过氧化物酶漆酶催化氯化,然后耦合成木质素。[7]自然界中木质素的生物分解是一个好氧的共代谢(aerobic and co-metabolic)过程,[8]最终氧化成为一氧化碳和水。[9]
木质素作为一种天然高分子材料,无毒且可生物降解[3]在生物医药领域有良好的应用,可用作药物载体、抗菌材料、药物分散剂和组织工程等。在工业领域,工程塑料纺织工业和木材工业等方面均有广泛应用。如采用不同方法提取的木质素通过化学反应和物理共混制得的复合材料均可用作塑料使用;在纺织工业,木质素可作为分散剂、均染剂、乳化稳定剂等。木质素在环境领域亦有众多应用,如木质素可以作为絮凝剂用于水处理[3]

发现历史

木质素在植物生长发育及工农业生产中具有重要作用,人类利用植物中的纤维素已有几千年的历史。[10]