Kemisk uppbyggnad av biomassa III - lignin, extraktivämnen, organiskt material Flashcards
Vad är lignin?
- Unik biomolekyl
- Tillhör ingen större klass kolhydrat (ej kolhydrat eller protein)
- Optiskt inaktiv - racemiskt, trots många optiskt aktiva kol, detta pga lika många av båda virala formerna
- Väldigt många olika typer av bindningar
- etrar och kol-kol bindningar (huvudsakligen)
- nätformat (cellulosa linjär och ogrenad, hemi grenad från huvudkedjan, nätnoder delar sig och går ihop igen)
- biopolymeriseringen => radikal process och inte kondensation (varför den har dessa unika egenskaper)
Lignins biologiska roll
Styvhet till cellvägg
- ved kan beskrivas som kompositmaterial med cellulosa fibriller/fibrill som stärker fibrer i ett amorft lignin/hemi matris
Limmar ihop celler
Gör cellväggen hydrofob
Motståndskraftig mot mikrobiologisk attack
Strukturen är väl anpassat för dessa funktioner
- aromatiska ringar ovh hydroxidgrupperr integrerar bra med kolhydrater. Stora möjligheter för icke-kovalenta bindningar mellan lignin och polysackarider.
- finns också kovalenta bindningar => nätverk som tvärbindar också ger styvhet
Vilka interaktioner finns det mellan lignin och kolhydrater
Vätebindningar
Aromatisk interaktion
Kovalent bindning
Monolignoler (manometer hos lignin), vilka tre finns det? vad skiljer dem åt?
p-coumaryl alkohol (endast OH-grupp) coniferyl alkohol (OH och en OCH3) sinapyl alkohol (OH och två OCH3)
SE BILD PÅ DEM I ANTECKNINGAR.
Monolignolers komposition
Barrved
- p-coumaryl <5%
- coniferyl >95%
- sinapyl 0%
Lövved
- p-coumaryl 0-8%
- coniferyl 25-50%
- sinapyl 46-75%
Gräslignin
- p-coumaryl 5-33%
- coniferyl 33-80%
- sinapyl 20-54%
Hur går det till när lignin bildar kovalenta bindningar
En conferyl alkohol radikal med en oparad e i 5 position som närmar sig en fenolisk ändgrupp också radikalen i 5-pos
=> bildar kov bind => rearrangemang (vätet lämnar och flyttar till syret) => 5-5’ bind
Två radikaler möts. En i 5’-pos och en i 4-O-pos => slås ihop => kov bind => omorganisation, vätet flyttas till syret, man får en aromat => 4-O-5’ bind
Quinonmetid
- har resonansstruktur
- zwitterjon (aromatisk) => stabil. Mer gynnsam än man tror
LCC - kom bind mellan polysackarider och lignin
- Får ester eller eter
- OH tar vattnets roll
- Bildas alkohol ? => alfaeter => omlagring => gammaetrar
- Bildas ester? => alfaester => omlagring => gammaestrar
- Kallas LCC
- Fenylglykosidbindning också vanlig
- lignin kan tvärbinda kov bind i ved
- lignin hindrar från att svälla i vatten
- lignin - härdande substans
Hur bildas ligninpolymer?
- Bulkpolymerisation (massa monolignoler om oxideras., först kopplas ihop 2 och 2, sen 4 och 4 osv)
- Ändvis polymerisation (en ändgrupp och monolignoler, monolignolerna kopplar på sig en och en på växande ändgrupp)
- Syntetiskt (oftast bulk)
- Naturligt (oftast ändvis)
Vad gör monolignolsammansättningen?
bestämmer strukturen av lignin
Ligninstrultur i reaktionsved (barrved)
- p-coumaryl alkoholen i barrved (men inte mycket) men det som finns finns i tryckvedsligninet (upp till 30%)
=> mer kondenserat lignin, mer kol-kol bindningar
=> mer motståndskraftigt i kemisk massatillverkning (PROBLEM)
Suberin
- finns i de flesta former av bark (speciellt lövved)
- bark skiljer sig avsevärt
- ligninliknande. har monolignoler som är karboxylsyror
- fettsyror och glycerol som bildar kov bind
- struktur:
aromatisk del som liknar lignin men med gamma-karboxylsyror
långa fettsyror
hydrofob polymer
motståndskraftig - Suberin = korkämne
- vinkork består mycket av denna
Tanniner
- Mer avlägset från lignin (påminner)
- I bark, kärnved, vissa trädarter
- Två typer: hydrolyserbara och kondenserade
oorganiska material
- saltmetaller
- obetydlig mekanisk roll
- metalljoner spelar roll ibland
- kan ge oss olika typer av processproblem
Extraktivämnen
- stor och heterogen
- kan ha olika roller: 1 metabolism (energilagring) OCH 2 försvarssystem mot insekter och mikroorganismer (ex i bark)
- biologiskt aktiva
