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A história histórica da lignina: por que ela é chamada de" alma da madeira "?!
A lignina é um polímero orgânico complexo que forma principalmente um importante material estrutural para os tecidos de suporte das plantas. É particularmente importante na formação das paredes celulares da madeira e da casca, pela sua capacidade de conferir rigidez e resistência à decomposição. Ao compreender a estrutura, a história e as funções biológicas da lignina, exploraremos o seu papel fundamental na natureza e na economia.
A história da lignina
A história da lignina remonta a 1813, quando o botânico suíço A. P. de Candolle mencionou pela primeira vez esta substância. Ele o descreveu como fibroso, inodoro e insolúvel em água e álcool, mas solúvel em soluções levemente alcalinas e precipitado por ácido. Por isso ele a chamou de “lignina”, derivado do latim “lignum”, que significa madeira.
A lignina é um dos polímeros orgânicos mais abundantes na Terra, perdendo apenas para a celulose e a quitina.
A lignina é responsável por 30% do carbono orgânico não fóssil terrestre da Terra e por 20% a 35% do peso seco da madeira. O estudo descobriu que a lignina também existe nas algas vermelhas, sugerindo que o ancestral comum das plantas e das algas vermelhas pode ter tido a capacidade inata de sintetizar lignina. A descoberta também sugere que a função original da lignina pode ter sido fornecer suporte estrutural, como acontece na alga vermelha Calliarthron, apoiando juntas entre partes calcificadas.
Composição e estrutura
A composição da lignina varia entre as espécies. Por exemplo, a composição de uma amostra de álamo tremedor é 63,4% de carbono, 5,9% de hidrogênio, 0,7% de cinzas (composição mineral) e 30% de oxigênio (derivado da diferença), o que é equivalente à fórmula química (C31H34O11)n. A lignina é um polímero altamente heterogêneo reticulado a partir de um pequeno número de precursores, os álcoois de madeira. Existem três tipos principais desses álcoois de madeira reticulados, todos derivados do fenilpropano.
A lignina tem um peso molecular superior a 10.000 u, e sua diversidade estrutural e grau de reticulação têm um impacto significativo em suas propriedades.
Funções biológicas
A lignina preenche as lacunas das paredes celulares, principalmente com os componentes celulose, hemicelulose e pectina, principalmente nos feixes vasculares e tecidos de suporte. A lignina desempenha um papel fundamental na condução de água e nutrientes solúveis em água nos caules das plantas. O componente polissacarídeo das paredes celulares das plantas é altamente hidrofílico e, portanto, altamente permeável à água, enquanto a lignina é mais hidrofóbica.
A função mais comum da lignina é fornecer suporte estrutural às plantas, fortalecendo a madeira.
Significado econômico
A produção comercial global de lignina tem origem na indústria do papel. Em 1988, foram produzidas mais de 220 milhões de toneladas de papel em todo o mundo, a maior parte das quais foi deslignificada. A lignina representa cerca de um terço da massa do precursor da celulose, mas muitas vezes precisa ser removida durante o processo de fabricação do papel porque causa descoloração e perda de resistência do papel. O processo de deslignificação é uma das principais tecnologias da indústria papeleira e apresenta preocupações ambientais significativas.
Biossíntese
A biossíntese da lignina começa no citoplasma com a síntese do álcool glicado da madeira a partir do aminoácido fenilalanina. Este processo compartilha a primeira reação com a via dos fenilpropanóides. Ainda existem muitas questões sem resposta sobre a síntese da lignina, incluindo o papel específico das enzimas oxidases que catalisam a reação de polimerização.
Biodegradação
Em comparação com outros biopolímeros, a lignina é um tanto resistente à degradação, o que a torna mais estável no meio ambiente. Embora alguns fungos sejam capazes de degradar eficientemente a lignina, as bactérias são limitadas na sua capacidade de fazê-lo, principalmente porque os derivados da lignina inibem o crescimento bacteriano.
Química e Análise
Na indústria de papel, a quantificação da lignina geralmente é realizada usando testes de lignina Klason e lignina solúvel em ácido. Esses procedimentos padronizados permitem análise e quantificação eficientes da composição da lignina, ampliando a compreensão de suas propriedades e aplicações.
A história e o papel da lignina não se limitam à sua estrutura química e função. É um elemento intimamente ligado ao meio ambiente, à economia e aos ecossistemas. No futuro, poderemos utilizar este recurso precioso de forma mais eficiente e desenvolver materiais mais ecológicos e tecnologias melhoradas?
