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リグニン(lignin)とは、高等植物の木化に関与する高分子のフェノール性化合物で、木質素とも呼ばれる。

◆ 構造

リグニンは、光合成(一次代謝)により同化された炭素化合物が更なる代謝(二次代謝)を受けることで合成されるフェニルプロパノイドのうち、p-クマリルアルコール・コニフェニルアルコール・シナピルアルコールという 3 種類のリグニンモノマーが、酵素(ラッカーゼ・ペルオキシダーゼ)の触媒の元で一電子酸化されフェノキシラジカルとなり、これがランダムなラジカルカップリングで高度に重合することにより三次元網目構造を形成した、巨大な生体高分子である。その構造は複雑で、いまだにはっきりとはわかっていない。

生体高分子としては反応性が乏しく、リグニンを分解する事が可能な生物は白色腐朽菌のみであるが、白色腐朽菌などにより低分子化されたリグニンは Sphingomonas paucimobilis SYK-6 などのバクテリアにより分解され、無機化することが知られている。

◆ 存在

リグニンは木材中の20%–30%を占めており、高等植物では生育に伴い、道管・仮道管・繊維などの組織でリグニンが生産される。生産されたリグニンはヘミセルロースと同じくセルロースミクロフィブリルに付着していく。まず細胞間層で堆積が始まり、徐々に一次壁、二次壁へと沈着する。同時にヘミセルロースも堆積し、木化してゆく。構造はランダムでアモルファスである。木部の組織はリグニン構造だけ残存して殆どの細胞は死細胞となり、通導・樹体支持を担う。腐朽・食害への抵抗性を有する。

◆ 栄養学的な位置付け

栄養学の分野ではピュアココア(ココア豆からカロリーの高いココアバターを絞ったもの。ココアパウダーとしてチョコレートの主原料になる)などに含まれている食物繊維としてのリグニンは難消化のため、腸管内の残留物の排出に役立つので、肥満等の各種成人病の防止やダイエットに役立つとされ機能の研究が進んでいる。

◆ 利用

リグニンの利用方法として、大きなものの一つが、木材からのパルプ・製紙工程における熱源を兼ねた黒液としての利用である。木材から紙パルプを作ることは、木材からリグニンを可溶化等により除去する作業ともいえる。

リグニンは、バニリンや接着剤の原料として利用されているほか、硫黄を加えて加熱することでメタンチオール・ジメチルスルフィド・ジメチルスルホキシドなどを生産するプラントが稼動している種田健造, "リグニンの含硫黄アルカリ処理による利用(1)-DMS製造法の発展-" [外部リンク]http://www.fpri.asahikawa.hokkaido.jp/rsgetu/07342034001.pdf。

一方、近年になって、積極的に可溶化を利用した、新たな利用方法も試みられている。

例えば、三重大学が72%硫酸中フェノール溶液での加水分解や、明治大学が水のみによる高温高圧での加水分解の手法で低分子化したリグニンの可溶化による、リグニンの再利用方法を開発している。

◆バイオレメディエーションへの応用

リグニンは、土壌汚染を引き起こすダイオキシン類と分子構造が似ている。このため、腐朽した木材からリグニンを分解する酵素群を持つ白色腐朽菌を採取して、ダイオキシン類に汚染された土壌の浄化に利用するバイオレメディエーション技術が研究されている。

◆ 参考文献

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・リグニン page1