लिग्निन: संरचना, कार्य, निष्कर्षण, गिरावट, उपयोग करता है - जीवविज्ञान - 2025

लिग्निन (लैटिन शब्द Lignum, जिसका अर्थ है लकड़ी या लकड़ी से) एक बहुलक ही संवहनी पौधे, आयामी अनाकार और जटिल संरचना है। पौधों में यह "सीमेंट" के रूप में कार्य करता है जो पौधे के तने, चड्डी और अन्य संरचनाओं को ताकत और प्रतिरोध देता है।

यह मुख्य रूप से कोशिका भित्ति में स्थित है और इसे यांत्रिक शक्तियों और रोगजनकों से बचाता है, जो कोशिका के अंदर एक छोटे से अनुपात में भी पाया जाता है। रासायनिक रूप से इसमें विभिन्न प्रकार के सक्रिय केंद्र हैं जो उन्हें अन्य यौगिकों के साथ बातचीत करने की अनुमति देते हैं। इन सामान्य कार्यात्मक समूहों के भीतर हमारे पास फेनोलिक, स्निग्ध, मेथॉक्सी हाइड्रॉक्सिल, अन्य हैं।

लिग्निन का संभावित मॉडल। स्रोत: वास्तविक नाम: करोल गालबप्.विक्की: करोल ००ons युआन: करोल ००ee-मेल: kamikaze007 (at) tlen.pl

क्योंकि लिग्निन एक अत्यधिक जटिल और विविध त्रि-आयामी नेटवर्क है, अणु की संरचना निश्चितता के साथ स्पष्ट नहीं की गई है। हालांकि, यह एक बहुलक माना जाता है जो कॉनफेरील अल्कोहल और सुगंधित अमीनो एसिड फेनिलएलनिन और टाइरोसिन से प्राप्त अन्य फेनिलप्रोपेनाइड यौगिकों से बनता है।

मोनोमर्स का बहुलककरण जो इसे बनाता है वह प्रजातियों के आधार पर भिन्न होता है, और यह सब्जियों के अन्य प्रचुर मात्रा में पॉलिमर (स्टार्च या सेलूलोज़) की तरह दोहराव और अनुमानित तरीके से नहीं करता है।

अब तक, लिग्निन अणु के केवल काल्पनिक मॉडल उपलब्ध हैं, और प्रयोगशाला में इसके अध्ययन के लिए वे आमतौर पर सिंथेटिक वेरिएंट का उपयोग करते हैं।

लिग्निन के निष्कर्षण का तरीका जटिल है, क्योंकि यह दीवार के अन्य घटकों से बंधा हुआ है और बहुत ही विषम है।

खोज

लिगिन की उपस्थिति की रिपोर्ट करने वाला पहला व्यक्ति स्विस में जन्मे वैज्ञानिक एपी डी कैंडोल थे, जिन्होंने इसके मौलिक रासायनिक और भौतिक गुणों का वर्णन किया और "लिग्निन" शब्द गढ़ा।

मुख्य विशेषताएं और संरचना

लिग्निन, सेल्यूलोज के बाद पौधों में दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में कार्बनिक अणु है, जो पौधे कोशिका की दीवारों का बहुसंख्यक घटक है। हर साल पौधे 20 × 10 ⁹ टन लिग्निन का उत्पादन करते हैं। हालांकि, प्रचुरता के बावजूद, इसका अध्ययन काफी सीमित रहा है।

सभी लिग्निन (लगभग 75%) का एक महत्वपूर्ण अनुपात सेल की दीवार में स्थित है, सेल्यूलोज संरचना समाप्त होने के बाद (स्थानिक रूप से बोलना)। लिग्निन की नियुक्ति को लिग्निफिकेशन कहा जाता है और यह सेल की मृत्यु की घटनाओं के साथ मेल खाता है।

यह एक वैकल्पिक रूप से निष्क्रिय बहुलक है, जो एसिड समाधानों में अघुलनशील है, लेकिन मजबूत क्षारों में घुलनशील है, जैसे सोडियम हाइड्रॉक्साइड और इसी तरह के रासायनिक यौगिक।

लिग्निन के निष्कर्षण और लक्षण वर्णन में कठिनाइयाँ

विभिन्न लेखकों का तर्क है कि लिग्निन के निष्कर्षण से संबंधित तकनीकी कठिनाइयों की एक श्रृंखला है, एक तथ्य जो इसकी संरचना के अध्ययन को जटिल बनाता है।

तकनीकी कठिनाइयों के अलावा, अणु सहसंयोजक सेल्यूलोज से बंधा होता है और शेष पॉलीसेकेराइड जो कोशिका भित्ति बनाते हैं। उदाहरण के लिए, लकड़ी और अन्य लिग्निफाइड संरचनाओं (जैसे उपजी) में, लिग्निन सेल्यूलोज और हेमिकेलुलोज के साथ दृढ़ता से जुड़ा हुआ है।

अंत में, बहुलक पौधों के बीच अत्यंत परिवर्तनशील है। वर्णित इन कारणों के लिए, प्रयोगशालाओं में अणु के अध्ययन के लिए सिंथेटिक लिग्निन का इस्तेमाल किया जाना आम है।

सबसे अधिक इस्तेमाल किया निष्कर्षण तरीकों

लिग्निन निष्कर्षण विधियों का विशाल बहुमत इसकी संरचना को संशोधित करता है, इसके अध्ययन को रोकता है। सभी मौजूदा तरीकों में से, सबसे महत्वपूर्ण क्राफ्ट होना प्रतीत होता है। प्रक्रिया के दौरान, लिग्निन को 3: 1 अनुपात में सोडियम हाइड्रॉक्साइड और सोडियम सल्फाइड के मूल समाधान के साथ कार्बोहाइड्रेट से अलग किया जाता है।

इस प्रकार, इन्सुलेशन उत्पाद फिनोलिक यौगिकों की उपस्थिति के कारण एक गहरे भूरे रंग का पाउडर है, जिसका औसत घनत्व 1.3 से 1.4 ग्राम / सेमी ^{3 है} ।

फेनिलप्रोपानोइड्स से प्राप्त मोनोमर्स

इन पद्धतिगत संघर्षों के बावजूद, यह ज्ञात है कि लिग्निन बहुलक में मुख्य रूप से तीन फेनिलप्रोपेनाइड डेरिवेटिव होते हैं: कॉनिफ़ेरिलिक, कौमारिक और सिनैपिलिक अल्कोहल। इन यौगिकों को फेनिलएलनिन और टायरोसिन नामक सुगंधित अमीनो एसिड से शुरू करके संश्लेषित किया जाता है।

लिगिन ढांचे की कुल संरचना लगभग पूरी तरह से उल्लिखित यौगिकों द्वारा हावी है, क्योंकि प्रोटीन की पर्याप्त सांद्रता पाई गई है।

इन तीन फेनिलप्रोपेनाइड इकाइयों का अनुपात परिवर्तनशील है और अध्ययन की गई पौधों की प्रजातियों पर निर्भर करता है। एक ही व्यक्ति के अंगों के भीतर या कोशिका भित्ति की अलग-अलग परतों में मोनोमर्स के अनुपात में भिन्नताएँ खोजना संभव है।

लिग्निन की त्रि-आयामी संरचना

कार्बन-कार्बन और कार्बन-ऑक्सीजन-कार्बन बॉन्ड का उच्च अनुपात एक अत्यधिक शाखित त्रि-आयामी संरचना उत्पन्न करता है।

सब्जियों (जैसे स्टार्च या सेलुलोज) में प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले अन्य पॉलिमर के विपरीत, लिग्निन मोनोमर्स एक दोहराव और पूर्वानुमान में बहुलकीकरण नहीं करते हैं।

यद्यपि इन बिल्डिंग ब्लॉक्स के बंधन को स्टॉचस्टिक बलों द्वारा संचालित किया गया प्रतीत होता है, हाल के शोध में पाया गया है कि एक प्रोटीन पोलीमराइजेशन को मध्यस्थता करने के लिए प्रकट होता है और एक बड़ी पुनरावृत्ति इकाई बनाता है।

विशेषताएं

हालांकि लिग्निन सभी पौधों का एक सर्वव्यापी घटक नहीं है, यह सुरक्षा और विकास से संबंधित बहुत महत्वपूर्ण कार्यों को पूरा करता है।

सबसे पहले, यह हाइड्रोफिलिक घटकों (सेलुलोज और हेमिकेलुलोज) की रक्षा के लिए जिम्मेदार है, जिसमें लिग्निन की विशिष्ट स्थिरता और कठोरता नहीं है।

जैसा कि यह विशेष रूप से बाहर पर पाया जाता है, यह विकृति और संपीड़न के खिलाफ एक सुरक्षात्मक म्यान के रूप में कार्य करता है, जिससे सेल्यूलोज को तन्य शक्ति के लिए जिम्मेदार माना जाता है।

जब दीवार के घटक गीले हो जाते हैं, तो वे यांत्रिक शक्ति खो देते हैं। इस कारण से, जलरोधी घटक के साथ लिग्निन की उपस्थिति आवश्यक है। यह दिखाया गया है कि लकड़ी में लिग्निन के प्रतिशत की प्रयोगात्मक कमी उसी के यांत्रिक गुणों की कमी से संबंधित है।

लिग्निन की सुरक्षा भी संभव जैविक एजेंटों और सूक्ष्मजीवों तक फैली हुई है। यह बहुलक उन एंजाइमों के प्रवेश को रोकता है जो महत्वपूर्ण सेलुलर घटकों को नीचा दिखा सकते हैं।

यह संयंत्र के सभी संरचनाओं में तरल के परिवहन को संशोधित करने में एक मौलिक भूमिका निभाता है।

संश्लेषण

लिग्निन का निर्माण अमीनो एसिड फेनिलएलनिन या टाइरोसिन की एक विक्षोभ प्रतिक्रिया के साथ शुरू होता है। अमीनो एसिड की रासायनिक पहचान बहुत प्रासंगिक नहीं है, क्योंकि दोनों के प्रसंस्करण में एक ही यौगिक होता है: 4-हाइड्रोक्सीसिनमेट।

इस यौगिक को हाइड्रॉक्सिलेशन की रासायनिक प्रतिक्रियाओं, मिथाइल समूहों के हस्तांतरण और अल्कोहल प्राप्त होने तक कार्बोक्सिल समूह की कमी के अधीन किया जाता है।

जब पिछले अनुभाग में उल्लिखित तीन लिग्निन अग्रदूतों का गठन किया गया है, तो यह माना जाता है कि पॉलिमराइजेशन प्रक्रिया को बढ़ावा देने के लिए सक्रिय केंद्र बनाने के लिए, उन्हें मुक्त कणों के ऑक्सीकरण किया जाता है।

बल के बावजूद जो संघ को बढ़ावा देता है, सहसंयोजक बंधनों के माध्यम से एक दूसरे के लिए मोनोमर्स और एक जटिल नेटवर्क बनाते हैं।

पतन

रासायनिक क्षरण

अणु की रासायनिक विशेषताओं के कारण, लिग्निन जलीय आधारों और गर्म बिस्ल्फाइट के समाधान में घुलनशील है।

फंगल-मध्यस्थता एंजाइमी गिरावट

कागज के निर्माण के बाद उत्पादित अवशेषों के विरंजन और उपचार के लिए जैव प्रौद्योगिकी द्वारा फफूंद की उपस्थिति से लिगिन की मध्यस्थता की गिरावट का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है।

कवक जो लिग्निन को नीचा दिखाने में सक्षम होते हैं, उन्हें सफेद सड़ांध कवक कहा जाता है, जो भूरे रंग की सड़ांध कवक के विपरीत होते हैं जो सेल्यूलोज अणुओं और इस तरह के आक्रमण करते हैं। ये कवक एक विषम समूह हैं और उनका सबसे प्रमुख प्रतिनिधि फेनारोचेटे क्राइसोस्पोरियम प्रजाति है।

ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के माध्यम से - अप्रत्यक्ष और यादृच्छिक - बांड जो एक साथ मोनोमर्स को पकड़ते हैं, धीरे-धीरे टूट जाते हैं।

लिगिन पर हमला करने वाले कवक की कार्रवाई फेनोलिक यौगिकों, एसिड और सुगंधित अल्कोहल की एक महान विविधता को पीछे छोड़ देती है। कुछ अवशेष खनिज कर सकते हैं, जबकि अन्य विनम्र पदार्थ का उत्पादन करते हैं।

इस गिरावट की प्रक्रिया को अंजाम देने वाले एंजाइम को बाह्य होना चाहिए, क्योंकि लिग्निन हाइड्रोलाइज़ेबल बॉन्ड द्वारा बाध्य नहीं है।

पाचन में लिग्निन

शाकाहारी लोगों के लिए, लिग्निन पौधों का एक रेशेदार घटक है जो पचने योग्य नहीं है। यही है, यह पाचन के विशिष्ट एंजाइमों या बृहदान्त्र में रहने वाले सूक्ष्मजीवों द्वारा हमला नहीं किया जाता है।

पोषण के संदर्भ में, यह शरीर के लिए कुछ भी योगदान नहीं करता है जो इसका सेवन करता है। वास्तव में, यह अन्य पोषक तत्वों की पाचनशक्ति के प्रतिशत को कम कर सकता है।

अनुप्रयोग

कुछ लेखकों के अनुसार, हालांकि कृषि अवशेष लगभग अटूट मात्रा में प्राप्त किए जा सकते हैं, अब तक प्रश्न में बहुलक के लिए कोई महत्वपूर्ण आवेदन नहीं है।

हालांकि 19 वीं सदी के उत्तरार्ध से लिग्निन का अध्ययन किया गया है, इसके प्रसंस्करण से संबंधित जटिलताओं ने इसे संभालना मुश्किल बना दिया है। हालांकि, अन्य स्रोतों से पता चलता है कि लिग्निन का दोहन किया जा सकता है और कई संभावित उपयोगों का प्रस्ताव किया जा सकता है, जिस कठोरता और ताकत के गुणों के आधार पर हमने चर्चा की है।

वर्तमान में, लकड़ी के परिरक्षकों की एक श्रृंखला को लिग्निन के आधार पर यौगिकों की एक श्रृंखला के साथ विकसित किया जा रहा है, ताकि इसे जैविक और अजैविक एजेंटों के कारण होने वाले नुकसान से बचाया जा सके।

यह थर्मल और ध्वनिक दोनों के लिए इन्सुलेटर के निर्माण के लिए एक आदर्श पदार्थ भी हो सकता है।

लिगिन को उद्योग में शामिल करने का लाभ इसकी कम लागत और जीवाश्म ईंधन या अन्य पेट्रोकेमिकल संसाधनों से विकसित कच्चे माल के प्रतिस्थापन के रूप में इसका संभावित उपयोग है। इस प्रकार, लिग्निन एक पॉलीमर है जिसमें बड़ी क्षमता होती है जिसका फायदा उठाया जाता है।

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