LIGNIN
PENGERTIAN o
Lignin merupakan polimer non karbohidrat yang tak larut dalam air. Lignin merupakan senyawa turunan alcohol kompleks yang menyebabkan dinding sel tanaman menjadi keras. Lignin merupakan heteropolimer yang sebagian besar monomernya phidroksifenilpropana dan semua lignin termasuk koniferil alcohol.
o
Lignin atau zat kayu adalah salah satu zat komponen penyusun tumbuhan tumbuhan.. Komposisi
bahan penyusun ini berbeda-beda bergantung jenisnya. Lignin terutama terakumulasi pada batang tumbuhan berbentuk pohon dan semak semak.. Pada batang batang,, lignin berfungsi sebagai bahan pengikat komponen penyusun lainnya, sehingga suatu pohon bisa berdiri tegak (seperti semen pada sebuah batang beton). o
Biasanya Lignin terdapat pada Sayuran (Buncis), Cerealia, kacang-kacangan, Buahbuahan (Peach, Apricot, Plum, Ceri)
o
Figure 1. Struktur Lignin
STRUKTUR KIMIA o
Berbeda dengan selulosa yang terbentuk dari gugus karbohidrat karbohidrat,, struktur kimia lignin sangat kompleks dan tidak berpola sama. Gugus aromatik ditemukan pada lignin, yang saling dihubungkan dengan rantai alifatik alifatik,, yang terdiri dari 2-3 karbon karbon.. Proses pirolisis lignin menghasilkan senyawa kimia aromatis berupa fenol fenol,, terutama kresol kresol..
o
Lignin adalah polimer yang banyak cabangnya dan banyak memiliki ikatan silang. Lignin bukan merupakan senyawa karbohidrat, maka karena itu lignin telah lama diperdebatkan masih bisa dikategorikan serat atau tidak.
o
Lignin termasuk senyawa aromatik yang tersusun dari polimer fenil propan. Lignin bersama-sama holoselulosa (merupakan gabungan antara selulosa dan hemiselulosa) berfungsimembentuk jaringan tanaman, terutama memperkuat sel-sel kayu. Kandungan lignin tidak sama, tergantung jenis dan umur tanaman.
o
As a biopolymer biopolymer,, lignin is unusual because of its heterogeneity and lack of a defined primary structure.
o
Lignin is a cross-linked racemic macromolecule with molecular masses in excess of 10,000 u. It is relatively hydrophobic and aromatic in nature. The degree of polymerisation in nature is difficult to measure, since it is fragmented during extraction and the molecule consists of various types of substructures that appear to repeat in a haphazard manner.
STRUKTUR FISIK o
seulosa dan lignin sebagai penyusun dinding sel akan meningkat jumlahnya seiring peningkatan jumlah floemnya. Selulosa dan lignin merupakan penentu kualitas serat. Wickens (2001) menyatakan bahwa besarnya kadar selulosa, lignin dan pektin pada serat mempengaruhi kualitas serat.
o
Lignin fills the spaces in the cell wall between cellulose cellulose,, hemicellulose hemicellulose,, and pectin components, especially in xylem tracheids tracheids,, vessel elements and sclereid cells. It is covalently
linked
to
hemicellulose
and,
therefore,
crosslinks
different
plant
polysaccharides,, conferring mechanical strength to the cell wall and by extension the polysaccharides plant as a whole. o
Lignin plays a crucial part in conducting water in plant stems. The polysaccharide components of plant cell walls are highly hydrophilic and thus permeable to water, whereas lignin is more hydrophobic hydrophobic.. The crosslinking of polysaccharides by lignin is an obstacle for water absorption to the cell wall. Thus, lignin makes it possible for the plant's vascular tissue to conduct water efficiently.
LIGNIN SEBAGAI SERAT
o
Bersifat inert terhadap enzim pencernaan
o
Insoluble Dietary Fiber (IDS)
Lignin merupakan sumber utama IDS yang mempunyai efek bulking, dan tidak difermentasi. Bulking fibers menyerap air selama pergerakannya didalam system pencernaan, melancarkan BAB. IDS dapat mempercepat pergerakan dari makanan melewati system pencernaan. Keuntungan dari IDS adalah untuk meningkatkan bulk (sifat higroskopis pasif), melembutkan kotoran dan memperpendek waktu transit didalam usus.
o
Non-Fermentable Fiber
Lignin bersifat kebal dengan fermentasi yang biasa terjadi di usus karena tidak dapat dicerna oleh bakteri usus. Lignin akan membatasi akses dari bakteri kedalam sel karena lignin terdapat di dinding sel, maka karena itu fermentasi tak dapat terjadi. Tetapi partikel-partikel yang tidak larut ini dapat berfungsi untuk menyediakan tempat untuk tumbuhnya bakteri dalam proses fermentasi.
PERAN LIGNIN DALAM SISTEM PENCERNAAN o
Mencegah divertikulosis
o
Lignin sebagai serat dapat menyerap asam empedu. Penyerapan dari asam empedu adalah salah satu tujuan dari mekanisme penurunan kadar kolesterol oleh serat pangan. Peningkatan ereksi asam lemak akan membuat peningkatan metabolism kolesterol didalam hati, sehingga akan menurunkan kadar kolestrol serum. Telah dibuktikan serat secara efektif dapat berperan sebagai agen penurun kadar kolesterol.
Metabolit Lignin Lignin atau zat kayu adalah salah satu zat komponen penyusun tumbuhan. Komposisi tumbuhan. Komposisi bahan penyusun ini berbeda-beda bergantung jenisnya. Lignin terutama terakumulasi pada batangt pada batangtumbuhan umbuhan berbentuk pohon berbentuk pohon dan semak. dan semak. Pada Pada batang, batang, lignin lignin berfungsi sebagai bahan pengikat komponen penyusun lainnya, sehingga suatu pohon bisa berdiri tegak (seperti semen pada sebuah batang beton). Berbeda dengan selulosa dengan selulosa yang terbentuk dari gugus karbohidrat, gugus karbohidrat, struktur kimia lignin sangat kompleks dan tidak berpola sama. Gugus aromatik Gugus aromatik ditemukan pada lignin, yang saling dihubungkan dengan rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon. 2-3 karbon. Proses pirolisis Proses pirolisis lignin menghasilkan senyawa senyawa kimia aromatis berupa fenol, berupa fenol, terutama kresol. terutama kresol. Lignin
Lignin mengisi ruang di dinding sel antara komponen selulosa, hemiselulosa, dan pektin, terutama di tracheid, dan sel- sel xilem sclereid. Hal ini kovalen k ovalen terkait dengan hemiselulosa dan, k arenanya, crosslinks polisakarida tanaman yang berbeda, menganugerahkan kekuatan mekanis pada dinding sel dan dengan ekstensi tanaman sebagai keseluruhan. Hal ini terutama melimpah di kayu kompresi tetapi langka di kayu ketegangan. Lignin memainkan bagian penting dalam melakukan air di batang tanaman. Komponen polisakarida dari dinding sel tumbuhan sangat hidrofilik sehingga permeabel untuk air, sedangkan lignin lebih hidrofobik. Para silang dari polisakarida dengan lign in merupakan kendala un tuk penyerapan air k e dinding sel. Jadi, lignin mem ungkinkan untuk jaringan vaskular tanam an untuk melakukan air secara efisien. Lignin adalah hadir di semua tumbuhan vaskular, tetapi tidak dalam bryophytes, mendukung gagasan bahwa fungsi asli dari lignin dibatasi untuk mengangkut air.Namun, itu hadir dalam alga merah,
yang tampaknya menunjukkan bahwa nenek moyang tanaman dan ganggang merah juga disintesis lignin. Ini akan menunjukkan bahwa fungsi aslinya adalah struktural; memainkan peran ini dalam alga merah Calliarthron, di mana ia mendukung sendi antara segmen kalsifikasi. Lignin memainkan peran penting dalam siklus karbon, karbon penyerapan atmosfer ke dalam jaringan hidup vegetasi berka yu abadi. Lignin adalah salah satu komponen yang paling lambat membusuk mem busuk vegetasi mati, kontribusi sebagian besar dari bahan yang menjadi humus seperti terurai. Humus tanah yang dihasilkan, secara umum, meningkatkan produktivitas fotosintesis komunitas tumbuhan yang tumbuh di sebuah situs sebagai transisi situs dari tanah mineral terganggu melalui tahapan suksesi ekologis, dengan menyediakan kapasitas tukar kation meningkat dalam tanah dan memperluas kapasitas retensi kelembaban antara banjir dan kekeringan. Sangat lignified kayu tahan lama dan karena itu bahan baku yang baik untuk banyak aplikasi. Hal ini juga merupakan bahan bakar yang sangat baik, karena lignin menghasilkan energi lebih ketika dibakar daripada selulosa. Pulp mekanik, atau yield tinggi digunakan untuk membuat kertas berisi sebagian besar lignin awalnya hadir dalam kayu. Lignin ini bertanggung jawab untuk kertas yang menguning dengan usia. Lignin harus dihilangkan dari pulp sebelum kertas berkualitas tinggi dikelantang dapat diproduksi dari itu. Dalam sulfit pulping, l ignin dihilangkan dari pulp kayu sebagai sulf onat. Lignosulfonates ini mem iliki beberapa kegunaan:
Dispersan dalam aplikasi semen kinerja tinggi, formulasi pengolahan air dan pewarna tekstil Aditif
dalam
aplikasi
lapangan
khusus
minyak
dan
bahan
kimia
pertanian
Bahan baku untuk beberapa bahan kimia, seperti vanili, DMSO, etanol, gula xylitol, dan asam humat Lingkungan berkelanjutan penindasan debu agen untuk jalan Penyelidikan pertama ke penggunaan komersial dari lignin dilaporkan oleh Marathon Corporation di Rothschild, Wisconsin (AS), mulai pada tahun 1927. Kelas pertama dari produk yang menunjukkan janji yang penyamakan kulit agen. Bahan kimia lignin bisnis Marathon itu dioperasikan selama bertahun-tahun sebagai Kimia Marathon. Hal ini sekarang dik enal sebagai LignoTech USA, Inc, dan dimiliki oleh perusahaan Borregaard Norwegia, sendiri merupakan anak perusahaan dari konglomerat Norwegia Orkla AS. Lignin dihapus melalui proses kraft (pembuatan pulp sulfat) biasanya dibakar untuk nilai bahan bakar, menyediakan energi untuk menjalankan pabrik dan proses yang terkait. Baru-baru ini, lignin diekstrak dari semak willow telah berhasil digunakan untuk menghasilkan busa poliuretan diperluas. Pada tahun 1998, sebuah perusahaan Jerman, Tecnaro, mengembangkan proses untuk mengubah lignin menjadi zat, yang disebut Arboform, yang berperilaku identik dengan plastik untuk injection molding. Oleh karena itu, dapat digunakan dalam wadah plastik untuk beberapa aplikasi. Ketika item tersebut akan dibuang, dapat dibakar seperti kayu. Lignin adalah cross-linked rasemat makromolekul dengan massa molekul lebih dari 10.000 u. Hal ini relatif hidrofobik dan aromatik di alam. Derajat polimerisasi di alam adalah sulit untuk mengukur, karena terfragmentasi selama ekstraksi dan molekul terdiri dari berbagai jenis substruktur yang muncul untuk mengulang secara serampangan. Berbagai jenis lignin t elah dijelaskan tergantung pada cara isolasi. Ada tiga monomer m onolignol, methoxylated untuk berbagai derajat: p- coumaryl alkohol, alkohol conif eryl, dan alkohol sinap yl. Lignols ini dimasukkan ke dalam lignin d alam bentuk phenylpropanoids phidroksifenil (H), guaiacyl (G), dan syringal (S), masing-masing. Gymnosperma memiliki lignin yang terdiri hampir seluruhnya dari G dengan jumlah kecil dari H Itu dari angiosperma dicotyledonous ini. lebih sering
daripada tidak campuran G dan S (dengan H sangat sedikit), dan monocotyledonous lignin adalah campuran dari ketiganya. Banyak rumput. telah sebagian besar G, sementara beberapa pohon telah terutama. Semua lignin mengandung sejumlah kecil monolignols tidak lengkap atau dimodifikasi, dan monomer-monomer lain yang menonjol di non-kayu tanaman.
Thioglycolysis adalah teknik analitis untuk kuantisasi lignin. Lignin struktur juga dapat dipelajari dengan simulasi komputasi. Biosintesis lignin dimulai pada sitosol dengan sintesis monolignols glikosilasi dari asam amino fenilalanin. Reaksi-reaksi pertama bersama dengan jalur fenilpropanoid. Glukosa melekat membuat mereka larut dalam air dan kurang toksik. Setelah diangkut melalui membran sel ke apoplast, glukosa akan dihapus dan polimerisasi dimulai. Banyak tentang anabolisme adalah tidak dipahami bahkan setelah lebih dari satu abad penelitian. Langkah polimerisasi, yang merupakan radikal-radikal kopling, dikatalisis oleh enzim oksidatif.Kedua enzim peroksidase dan lakase yang hadir dalam dinding sel tanaman, dan tidak diketahui apakah salah satu atau kedua kelompok berpartisipasi dalam polimerisasi tersebut. Oksidan berat molekul rendah juga mungkin terlibat. Enzim oksidatif mengkatalisis pembentukan radikal monolignol. Radikal sering dikatakan menjalani kopling uncatalyzed untuk membentuk polimer lignin, tetapi hipotesis ini telah ditantang baru. Teori alternatif yang melibatkan kontrol biologis yang tidak ditentukan Namun tidak diterima secara luas. Biodegradasi lignin akan ak an mengakibatkan m engakibatkan ker usakan barang kayu, terutama t erutama bangunan. Namun biodegradasi lignin merupakan prasyarat untuk pengolahan biofuel dari bahan baku tanaman.Setup pengolahan saat ini menunjukkan beberapa residu bermasalah setelah pengolahan isi dicerna atau terdegradasi. Para meningkatkan degradasi lignin akan mendorong output dari pengolahan biofuel untuk mendapatkan yang lebih baik atau faktor efisiensi yang lebih baik. Lignin dicerna oleh enzim hewan, tetapi beberapa jamur (seperti pelana Dryad) dan bakteri dapat mensekresikan ligninases (juga bernama lignases) yang dapat terurai polimer. Rincian biodegradasi yang belum dipahami dengan baik. Jalur tergantung pada jenis pembusukan kayu - dalam jamur busuk coklat baik, busuk lunak, atau membusuk putih. Enzim yang terlibat dapat menggunakan radikal bebas untuk reaksi depolimerisasi, lignolytic enzim peroksidase Nah dipahami adalah mangan, peroksidase lignin dan dehidrogenase cellobiose.. Selanjutnya, karena yang silang dengan komponen k omponen dinding sel lain, itu meminimalkan aksesibilitas selulosa dan hemiselulosa untuk enzim mikroba. Oleh karena itu, secara umum dikaitkan dengan lignin cerna berkurang dari biomassa tanaman secara keseluruhan, yang membantu bertahan melawan patogen dan hama. Degradasi lignin dibuat oleh m ikro-organisme seperti jamur dan bakteri. Lignin peroksidase (j uga "ligninase", EC nomor 1.14.99) adalah hemoprotein dari chrysosporium jamur busuk putih Phanerochaete dengan berbagai merendahkan lignin-reaksi, semua tergantung pada hidrogen peroksida untuk memasukkan molekul oksigen ke dalam produk reaksi. Ada juga beberapa enzim mikroba lainnya yang diyakini terlibat dalam biodegradasi lignin, seperti peroksidase mangan, lakase, dan dehidrogenase Cellobiose (akseptor). Lignin terkait bahan kimia dapat diproses lebih lanjut oleh bakteri. Misalnya, Gram-negatif aerobik bakteri tanah Sphingomonas paucimobilis mampu mendegradasi lignin-senyawa kimia terkait bifenil. Pirolisis lignin selama pembakaran produksi kayu atau arang menghasilkan berbagai produk, di mana yang paling karakteristik adalah metoksi fenol. Dari mereka, yang paling penting adalah guaiacol dan syringol dan turunannya; kehadiran mereka dapat digunakan untuk melacak sumber asap untuk kayu api. Dalam memasak, lignin dalam bentuk kayu merupakan sumber penting dari kedua bahan kimia, yang memberikan aroma karakteristik dan rasa untuk makanan yang diasap, seperti barbekyu.
Lignin peroksidase umumnya dianggap menjadi katalisator utama untuk depolimerisasi oksidatiflignin oleh jamur busuk putih. Namun, beberapa jamur busuk putih lignin peroksidase kurangnya.Sebaliknya, lakase memproduksi banyak, meskipun potensi redoks laccases dikenal dua untuk langsung mengoksidasi nonfenolik komponen lignin. Pycnoporus cinnabarinus adalah salah satu contoh dari jamur yang memproduksi lakase yang mendegradasi lignin yang sangat efisien. Untukmengatasi penghalang potensial redoks, P. cinnabarinus menghasilkan, metabolit 3hydroxyanthranilate yang dapat menengahi oksidasi substrat non-fenolik oleh lakase. Ini adalah deskripsi pertama tentang bagaimana lakase bisa berfungsi dalam sistem biologis untukdepolimerisasi lengkap lignin.
