Гол ялгаа – Лигнин ба целлюлоз
Ургамлын эсийн хана нь анхдагч болон хоёрдогч хананаас бүрдэнэ. Анхдагч эсийн хана нь глюкозын полисахарид болох целлюлозын олон давхаргаас тогтдог. Целлюлоз бол дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл органик нэгдэл юм. Бүх ургамлын бодисын 33% нь целлюлозоос бүрддэг. Энэ нь цаас, эм, нэхмэл эдлэл зэрэг янз бүрийн материалыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг арилжааны чухал нэгдэл юм. Лигнин бол дэлхий дээрх хамгийн элбэг байдаг хоёр дахь нэгдэл бөгөөд зөвхөн целлюлозоор давж гардаг; энэ нь ихэвчлэн модлог ургамалд байдаг. Лигнин ба целлюлозын гол ялгаа нь целлюлоз нь нүүрс усны полимер, лигнин нь нүүрсустөрөгчийн бус үнэрт полимер юм.
Лигнин гэж юу вэ?
Лигнин гэдэг ерөнхий нэр томъёо нь 4-гидроксифенилпропаноидуудын исэлдэлтийн холболтын үр дүнд угсарсан ароматик полимерүүдийн томоохон бүлгийг тодорхойлдог. Эдгээр нь судасны ургамал, зарим замагт бүтцийн нэгдлүүд хэлбэрээр агуулагддаг органик полимерууд юм. Судасны ургамалд лигнин нь хоёрдогч өтгөрөлт, эсийн хоёрдогч хана үүсэх үед чухал бүтцийн нэгдэл болдог. Энэ нь ишний холтос, модны хатуулагийг хангаж, эсийн хананы полисахаридуудыг бичил биетний эвдрэлээс хамгаалж, ялзралд тэсвэртэй болгодог.
Лигнин нь ургамлын ишний ус дамжуулах үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ургамлын эсийн хананд агуулагдах целлюлоз гэх мэт полисахаридын полимерууд нь гидрофиль шинж чанартай тул ус нэвтрүүлдэг. Ароматик шинж чанартай тул лигнин нь илүү гидрофобик шинж чанартай бөгөөд полисахаридын хооронд хөндлөн холбоос үүсгэн эсийн хананд ус шингээхэд саад болдог. Энэ нь ургамлын судасны эдийг ямар ч саадгүй ус дамжуулах үр дүнтэй замыг бий болгодог.
Зураг 01: Лигниний бүтэц
Бүтцийн нэгдлээс гадна лигнин нь нүүрстөрөгчийн эргэлтийг хөдөлгөдөг чухал нэгдэл бөгөөд үхсэн ургамлын удаан задардаг бодис юм. Энэ нь ургамлын биомассыг био түлш болгон хувиргахад саад болдог гол хүчин зүйл юм.
Арилжааны тал дээр ургамлын биомассаас лигнинийг зайлуулах нь төвөгтэй бөгөөд өртөг өндөртэй үйл явц юм. Иймээс лигнин бага хэмжээгээр агуулагддаг ургамлыг бий болгож, химийн бодисын шингэцэд илүү өртөмтгий лигниний хэлбэрийг бий болгохын тулд энэ хэтийн төлөвийн талаар олон судалгаа хийж байна.
Целлюлоз гэж юу вэ?
Целлюлоз нь β глюкозоос тогтсон полимер бөгөөд дэлхий дээрх хамгийн элбэг органик молекул юм. Целлюлоз нь ихэвчлэн ургамалд агуулагддаг бөгөөд ургамлын эсийн хананы 40% нь целлюлозоос бүрддэг. Энэ нь ургамлын эсийн хананд өөр өөр давхаргад байрладаг бөгөөд анхдагч болон хоёрдогч хананд хуваагддаг. Целлюлозын бүтэц нь β 1-4 глиозидын холбоогоор холбогдсон шугаман β глюкозын гинжээс бүрдэнэ. Гинж бүрээс бүх чиглэлд гарч буй гидроксил бүлгүүд (-OH) байгаа нь зэргэлдээх глюкозын β гинж хоорондын холбоог нэмэгдүүлдэг. Энэхүү хөндлөн холбоосын улмаас целлюлозын бүтцийн суналтын бат бэх нэмэгддэг. Энэхүү өндөр суналтын бат бэх нь осмосоор дамжин эсэд ус орох үед эсийг тэсрэхээс сэргийлдэг. Целлюлозын багцын байрлалаас хамааран эсийн хэлбэрийг тодорхойлно.
Зураг 02: Целлюлозын химийн бүтэц
Целлюлоз нь бүтцийн нэгдлийн үндсэн үүрэг гүйцэтгэхээс гадна зарим амьтан, бактери, мөөгөнцрийн хүнсний чухал эх үүсвэр болдог. Целлюлоз нь целлюлаза ферментийн нөлөөгөөр глюкоз болж хувирдаг. Хэдийгээр целлюлоз нь глюкозын сайн эх үүсвэр боловч хүний системд целлюлаза фермент байхгүй тул хүн үүнийг ашиглаж чадахгүй. Үхэр шиг хөхтөн амьтад целлюлозыг задлах чадвартай гэдэсний бичил биетүүдээр шингээдэг. Худалдааны тал дээр целлюлоз нь цаас, нэхмэл, эмийн үйлдвэрүүдэд чухал нэгдэл юм.
Лигнин ба целлюлозын ижил төстэй зүйл юу вэ?
- Лигнин ба целлюлоз нь бүх ургамалд байдаг.
- Эдгээр нь ургамлын эсийн эсийн хананы үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
- Хоёр нэгдэл нь үйлдвэрийн бүтцийн хатуу байдлыг хангахад оролцдог.
- Эдгээр нь органик нэгдлүүд юм.
Лигнин ба целлюлозын ялгаа юу вэ?
Лигнин ба целлюлоз |
|
| Лигнин нь ургамалд агуулагддаг нүүрс усгүй үнэрт полимер юм. | Целлюлоз нь ургамалд агуулагддаг нүүрс усны (β глюкоз) полимер юм. |
| Байршил | |
| Лигнин нь ургамал хоёрдогч өтгөрөлттэй тулгарах үед үндсэндээ хоёрдогч эсийн хананд байдаг. | Целлюлоз нь эсийн анхдагч хананд байдаг. |
| Бүтэц | |
| Лигнин гурван хэмжээст. | Целлюлоз нь шугаман глюкозын β гинж бүхий шугаман бүтэц юм. |
| Загалмайн холболт | |
| Лигнин нь фенол полимерүүдийн хооронд хөндлөн холбоостой. | Целлюлоз нь зэргэлдээх -OH β глюкозын гинжин хэлхээний хооронд хөндлөн холбоостой. |
| Бонд | |
| Лигнин нь эфирийн холбоо эсвэл эфирийн холбоо үүсгэдэг. | Целлюлоз нь устөрөгчийн холбоо буюу β 1-4 гликозид үүсгэдэг. |
| Устай харьцах | |
| Лигнин нь гидрофобик. | Целлюлоз нь ус шингээх чадвартай. |
Хураангуй – Лигнин ба целлюлоз
Целлюлоз ба лигнин нь ургамлын эсийн хананы бүтцийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Целлюлоз нь β глюкозын полимер бөгөөд эсийн анхдагч хананд байдаг. Лигнин нь анхилуун үнэрт полимер бөгөөд хоёрдогч өтгөрөлтөд тусалдаг бөгөөд үндсэндээ хоёрдогч эсийн хананд байдаг. Энэ бол лигнин ба целлюлозын ялгаа юм. Өөр өөр химийн болон физик шинж чанаруудаас шалтгаалан тэдгээр нь ургамлын судасны тогтолцооны олон янзын үйл ажиллагаанд оролцдог.
