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木質素的歷史故事：為何它被稱為“木材的靈魂”？！
木質素（Lignin）是一種複雜的有機聚合物，主要形成植物支撐組織的重要結構材料。它在木材和樹皮的細胞壁形成中尤其重要，因其賦予剛性和抗腐爛的能力。通過了解木質素的結構、歷史與其生物功能，我們將探索其在自然界與經濟中的關鍵角色。
木質素的歷史
木質素的歷史可以追溯到1813年，瑞士植物學家A. P. de Candolle首次提到這一物質。他將其形容為纖維狀、無味且在水和酒精中不溶，但在弱鹼性溶液中溶解，並可通過酸沉澱出來。於是，他命名為“lignine”，源自拉丁語“lignum”，意指木材。
木質素是地球上最豐富的有機聚合物之一，僅次於纖維素和幾丁質。
木質素在地球的陸地非化石有機碳中佔30%，在木材乾重中佔20%至35%。研究發現，紅藻類中也存在木質素，這暗示著植物與紅藻類的共同祖先可能具備合成木質素的先天能力。此次發現也表明，木質素最初的功能可能是提供結構支持，正如在紅藻Calliarthron中的角色一樣，支持著鈣化部分之間的接合。
構成與結構
木質素的組成因物種而異。例如，一個白楊樣本的組成都為63.4%碳、5.9%氫、0.7%灰分（礦物成分），以及30%的氧（由差異得出），相當於化學式(C31H34O11)n。木質素是一種由少數前體木醇交聯而成的高度異質性聚合物。這些交聯的木醇主要有三種，皆來自苯丙烷。
木質素的分子量超過10,000 u，其結構的多樣性和交聯程度對其性質產生重大影響。
生物功能
木質素填充在細胞壁中，特別是與纖維素、半纖維素和果膠成分間的空隙，尤其在維管束和支撐組織中。木質素對植物莖部的水分及水溶性營養物質傳導起著關鍵作用。植物細胞壁的多糖成分具有高度親水性，因此對水的滲透性良好，而木質素則更具疏水性。
木質素的最常見功能是通過強化木材為植物提供結構支持。
經濟意義
木質素的全球商業生產源於造紙業。1988年，全球生產的紙張超過2.2億噸，其中大部分是脫木質素的。木質素約佔纖維素前體的三分之一質量，但在造紙過程中會導致紙張變色和強度下降，因此通常需要去除。脫木質素的過程是造紙業的核心技術之一，並且帶來了顯著的環境關切。
生物合成
木質素的生物合成始於細胞質中，由氨基酸苯丙氨酸合成醣化的木醇。這一過程和苯丙烷途徑共享首步反應。關於木質素的合成過程仍有許多未解之謎，包括催化聚合反應的氧化酶的具體作用。
生物降解
與其他生物聚合物相比，木質素對降解具有一定的抵抗力，這使得它在環境中的穩定性增加。雖然某些真菌能夠有效地降解木質素，但細菌在此方面的能力有限，主要因為木質素衍生物會抑制細菌的生長。
化學與分析
在造紙行業中，木質素的定量通常使用Klason木質素和酸溶性木質素測試。這些標準化程序能夠有效地分析和量化木質素的組成，進一步推動對其性能及應用的認識。
木質素的歷史和角色不僅限於其化學結構和功能，它更是一個與環境、經濟和生態系統密切相連的元素。未來，我們是否能夠更有效地利用這一寶貴資源，開發出更環保的材料和改進的技術？
