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Lignina

Lignina
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Concepto:Constituyente intercelular incrustante o cementante de las células fi­brosas de los vegetales. Se concentra en la lámela media y funciona prácticamente co­mo relleno para impartir rigidez al tallo de la planta
Lignina. Es el constituyente intercelular incrustante o cementante de las células fi­brosas de los vegetales. Se concentra en la lámela media y funciona prácticamente co­mo relleno para impartir rigidez al tallo de la planta. El segundo elemento en importancia de la composición vegetal.

Definición

La palabra lignina proviene del término latino lignum, que significa madera; así, a las plantas que contienen gran cantidad de lignina se las denomina leñosas. La Lignina se encarga de engrosar el tallo.

Caracteristicas generales

La lignina está formada por la extracción irreversible del agua de los azúcares, creando compuestos aromáticos. Los polímeros de lignina son estructuras transconectadas con un peso molecular de 10.000 uma. La lignina representa el 30 % de los componentes del vegetal. Si se eliminan las celulosas, los carbohidratos, los azúcares, las sales inorgánicas y las proteínas, solo resta esa sustancia péptica que será preciso separar por medio de procesos químicos para obtener la pulpa. La eliminación de la lignina y de los demás elementos no fibrosos, se realiza en un digestor y en un medio alcalino desintegrante como la soda cáustica. Una vez completado el proceso llamado de cocción o lixiviación, los vegetales deben sufrir un lavado exhaustivo y un posterior tratamiento mecánico para liberar totalmente las células individuales. La palabra lignina viene del latín lignum, leño, sustancia compleja y de composición variable que acompaña a la celulosa en las membranas internas de los vegetales secos. Las ligninas son polímeros mixtos, de moléculas grandes ramificadas y resistentes, tanto al ataque de las substancias químicas como a la acción de los microorganismos. Sin embargo, la lignina es disuelta por los reactivos sódicos y por el cloro, que la convierten en subproducto soluble en el agua.

Propiedades físicas

Las ligninas son polímeros insolubles en ácidos y solubles en álcalis fuertes como el hidróxido de sodio, que no se digieren ni se absorben y tampoco son atacados por la microflora del colon. Pueden ligarse a los ácidos biliares y otros compuestos orgánicos (por ejemplo, colesterol), retrasando o disminuyendo la absorción en el intestino delgado de dichos componentes. El grado de lignificación afecta notablemente a la digestibilidad de la fibra. La lignina, que aumenta de manera ostensible en la pared celular de la planta con el curso de la maduración, es resistente a la degradación bacteriana, y su contenido en fibra reduce la digestibilidad de los polisacáridos fibrosos.

Masa Molecular

Las masas moleculares de los derivados solubles de la lignina se sitúan en una franja bastante amplia. En la literatura podemos apreciar valores inferiores a 103 hasta valores por encima de 106, tanto para lignosulfonatos como para ligninas alcalinas. De una cierta fórmula la molécula de lignina puede ser reducida a un tamaño suficientemente pequeño para ser considerada un compuesto químico que exhibe comportamiento de los compuestos solubles o suficientemente grande para tener el comportamiento de un alto polímero o un coloide. La mayoría de los valores de masa molecular para ligninas aisladas está en la franja de 1.000 a 1.200, dependiendo de la intensidad de la degradación química y/o condensación ocurrida durante el aislamiento. Considerando la masa molecular del fenil-propano (unidad formador) con 184, el grado de polimerización de las ligninas aisladas se encuentra en la franja de 5 a 60.

Transición Vítrea

La temperatura de fusión cristalina es la temperatura en la cual un polímero cristalino se funde, en tanto que la temperatura de transición vítrea es la temperatura en la cual un polímero amorfo comienza a ablandarse. Debajo de la temperatura e polímero presenta las características de un vidrio (rigidez, etc). La lignina siendo un polímero amorfo posee un punto de transición vítrea (o de ablandamiento) que varía considerablemente conforme el origen y el método utilizado para su aislamiento, generalmente variando entre la temperatura de 135 a 190 ºC siendo influenciado esto por la humedad. Una de las causas de variación es la masa molecular, cuanto mayor fuese esta, más alta es la temperatura de ablandamiento. El agua también posee un efecto significativo en la temperatura de ablandamiento de la lignina, esta decrece con el aumento del tenor de humedad.

Propiedades químicas

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Estuctura química.

La lignina es el polímero natural más complejo en relación a su estructura y heterogeneidad. Por esta razón no es posible describir una estructura definida de la lignina; sin embargo, se han propuesto numerosos modelos que representan su estructura. La molécula de lignina presenta un elevado peso molecular, que resulta de la unión de varios ácidos y alcoholes fenilpropílicos (cumarílico, coniferílico y sinapílico).1 El acoplamiento aleatorio de estos radicales da origen a una estructura tridimensional, polímero amorfo, característico de la lignina.

Base Estructural

La base estructural de la lignina es el fenil-propano, teniendo enlazado al anillo bencénico un número variable de grupos hidroxílicos y metoxílicos. Esos grupos hacen con que el fenil propano tome la forma de radicales químicos bien definidos. Así es que en la lignina que se presenta en la madera de las gimnospermas predominan radicales de:guaiacil-propano (metoxi–3-hidroxi-4-fenil-propano]]); mientras que en las angiosperas predominan radicales de: siringil-propano (dimetoxi-3-5-hidroxi-4-fenil-propano).

Grupos Funcionales

  • Grupos metoxílicos (OCH3). Es el grupo funcional más característico de la lignina y a pesar de aparecer también en las poliosas, cerca del 90% de los grupos metoxílicos de madera son de la lignina.

De forma general, la lignina de las coníferas presenta en torno del 16% de OCH3 (0,95/unidad de fenil-propano) y de las latifoliadas cerca del 22% (1,40/unidades de fenil-propano).

  • Grupos Hidroxílicos (OH).Los grupos hidroxílicos que encontramos presentes en las ligninas representan alrededor del 10% de su peso (1,1/unidad de fenil-propano) tanto para árboles coníferas como para latifoliadas. Estos grupos en general son de naturaleza fenólica o alcohólica (alcoholes primarios, secundarios y terciarios).
  • Otros Grupos Funcionales. En la lignina se presentan otros grupos funcionales entre los cuales se destacan los grupos carboxílicos (COOH) en torno de 0,05/unidad de fenil-propano y grupos carboxílicos (CO), 0,1% a 0,2/unidad de fenil-propano.

Función en las plantas

Este componente de la madera realiza múltiples funciones que son esenciales para la vida de las plantas,algunas de estas son:

  • Aumenta la rigidez de la pared celular
  • Une las células unas con otras
  • Reduce la permeabilidad de la pared celular al agua
  • Protege la madera contra microorganismos (siendo esencialmente fenólica, la lignina actúa como un fungicida).

Comercialización

Sólo existen dos tipos de lignina comercialmente disponibles: las ligninas sulfonadas y las kraft ligninas. La capacidad de elaboración de productos de lignina en el mundo oriental es aproximadamente de 1,4 y 106 t/año. Sólo una compañía produce kraft ligninas; las restantes producen ligninas sulfonadas. Los productos de lignina han empezado a tener una importancia creciente en distintas aplicaciones industriales.

Otros usos

La utilización de la lignina en el tratamiento de diferentes patologías es una tendencia mundial que se ha consolidado en la última década. En Cuba se ha desarrollado un derivado de la lignina de bagazo el LIGMED-A registrado para el tratamiento de las diarreas en el cerdo cría y otras especies animales. El LIGMED-A no es tóxico, presenta una efectividad terapéutica comparable con la de otros fármacos usados en el tratamiento anti-diarreico, no se requieren condiciones para su conservación, presenta actividad germicida frente a un número de microorganismos y capacidad atrapadora de radicales superóxido. Actualmente se complementan los estudios con vistas a la introducción en el tratamiento del síndrome diarreico en humanos y se diversifican los usos de este.

Fuentes