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木质素的历史故事：为何它被称为“木材的灵魂”？！
木质素（Lignin）是一种复杂的有机聚合物，主要形成植物支撑组织的重要结构材料。它在木材和树皮的细胞壁形成中尤其重要，因其赋予刚性和抗腐烂的能力。通过了解木质素的结构、历史与其生物功能，我们将探索其在自然界与经济中的关键角色。
木质素的历史
木质素的历史可以追溯到1813年，瑞士植物学家A. P. de Candolle首次提到这一物质。他将其形容为纤维状、无味且在水和酒精中不溶，但在弱碱性溶液中溶解，并可通过酸沉淀出来。于是，他命名为“lignine”，源自拉丁语“lignum”，意指木材。
木质素是地球上最丰富的有机聚合物之一，仅次于纤维素和几丁质。
木质素在地球的陆地非化石有机碳中占30%，在木材干重中占20%至35%。研究发现，红藻类中也存在木质素，这暗示着植物与红藻类的共同祖先可能具备合成木质素的先天能力。此次发现也表明，木质素最初的功能可能是提供结构支持，正如在红藻Calliarthron中的角色一样，支持着钙化部分之间的接合。
构成与结构
木质素的组成因物种而异。例如，一个白杨样本的组成都为63.4%碳、5.9%氢、0.7%灰分（矿物成分），以及30%的氧（由差异得出），相当于化学式(C31H34O11)n。木质素是一种由少数前体木醇交联而成的高度异质性聚合物。这些交联的木醇主要有三种，皆来自苯丙烷。
木质素的分子量超过10,000 u，其结构的多样性和交联程度对其性质产生重大影响。
生物功能
木质素填充在细胞壁中，特别是与纤维素、半纤维素和果胶成分间的空隙，尤其在维管束和支撑组织中。木质素对植物茎部的水分及水溶性营养物质传导起着关键作用。植物细胞壁的多糖成分具有高度亲水性，因此对水的渗透性良好，而木质素则更具疏水性。
木质素的最常见功能是通过强化木材为植物提供结构支持。
经济意义
木质素的全球商业生产源于造纸业。 1988年，全球生产的纸张超过2.2亿吨，其中大部分是脱木质素的。木质素约占纤维素前体的三分之一质量，但在造纸过程中会导致纸张变色和强度下降，因此通常需要去除。脱木质素的过程是造纸业的核心技术之一，并且带来了显著的环境关切。
生物合成
木质素的生物合成始于细胞质中，由氨基酸苯丙氨酸合成糖化的木醇。这一过程和苯丙烷途径共享首步反应。关于木质素的合成过程仍有许多未解之谜，包括催化聚合反应的氧化酶的具体作用。
生物降解
与其他生物聚合物相比，木质素对降解具有一定的抵抗力，这使得它在环境中的稳定性增加。虽然某些真菌能够有效地降解木质素，但细菌在此方面的能力有限，主要因为木质素衍生物会抑制细菌的生长。
化学与分析
在造纸行业中，木质素的定量通常使用Klason木质素和酸溶性木质素测试。这些标准化程序能够有效地分析和量化木质素的组成，进一步推动对其性能及应用的认识。
木质素的历史和角色不仅限于其化学结构和功能，它更是一个与环境、经济和生态系统密切相连的元素。未来，我们是否能够更有效地利用这一宝贵资源，开发出更环保的材料和改进的技术？
