リグニンとセルロースの違い

植物の細胞壁は、一次壁と二次壁から構成されている。一次細胞壁は、グルコース多糖類であるセルロースの多層構造で構成されている。セルロースは地球上で最もありふれた有機化合物であり、植物体の33％がセルロースでできている。紙、医薬品、繊維などさまざまな材料の製造に使用される重要な商業化合物である。リグニンは、セルロースに次いで地球上に多く存在する化合物で、主に木本植物に含まれている。リグニンとセルロースの主な違いは、セルロースが炭水化物のポリマーであるのに対し、リグニンは非炭水化物の芳香族ポリマーであること...

主な違い - リグニンとセルロースの違い

植物の細胞壁は、一次壁と二次壁から構成されている。一次細胞壁は、グルコース多糖類であるセルロースの多層構造で構成されている。セルロースは地球上で最もありふれた有機化合物であり、植物体の33％がセルロースでできている。紙、医薬品、繊維などさまざまな材料の製造に使用される重要な商業化合物である。リグニンは、セルロースに次いで地球上に多く存在する化合物で、主に木本植物に含まれている。リグニンとセルロースの大きな違いは、セルロースが炭水化物のポリマーであるのに対し、リグニンは非炭水化物の芳香族ポリマーであることである。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. リグニンとは 3. セルロースとは 4. リグニンとセルロースの類似点 5. 横並びの比較-リグニンとセルロースの表形式 6. まとめ

リグニンは何ですか？

リグニンとは、4-ヒドロキシフェニルプロパン酸の酸化的カップリングによって形成される芳香族ポリマーの大群を総称するものである。維管束植物や一部の藻類に構造化合物として存在する有機高分子である。維管束植物では、リグニンは二次肥厚と二次細胞壁形成のための重要な構造化合物である。これは、樹木の幹の樹皮や木材に剛性を与え、細胞壁の多糖類を微生物の分解から守ることで耐腐朽性を付与するものである。

リグニンは維管束植物の茎の透水係数に重要な役割を果たす。植物の細胞壁に含まれるセルロースなどの多糖類ポリマーは、親水性のため水を透過しやすい。リグニンは芳香族であるため、より疎水性が高く、多糖類間に架橋を形成して細胞壁が水を取り込む際のバリアとなる。これは、植物の維管束が障壁なく水を流すための有効な手段である。

図01：リグニンの構造

リグニンは構造化合物であると同時に、炭素循環を駆動する重要な化合物であり、枯れた植物をゆっくりと分解する役割を担っている。植物性バイオマスのバイオ燃料への変換において、大きな制約要因となっている。

植物バイオマスからのリグニンの除去は、商業的な観点から複雑で高価なプロセスである。そのため、リグニンの沈着が少ない植物を作ることや、より化学的に消化しやすいリグニンを開発することを目的として、多くの研究が行われてきた。

セルロースは何ですか？

セルロースはβ-グルカンからなる高分子で、地球上で最も多く存在する有機分子である。セルロースは主に植物に含まれ、植物の細胞壁の40％はセルロースでできています。植物細胞壁の異なるレベルに配置され、一次壁と二次壁に分けられる。セルロースの構造は、直鎖状のβ-グルコース鎖がβ1-4エチル2糖結合で結ばれたものである。水酸基（-OH）は各鎖から四方八方に突出しており、隣接するβ-グルコース鎖間の結合を強めている。この架橋の結果、セルロース構造の引張強度が増加する。この高い引っ張り強度が、浸透圧で水が入ったときに細胞が破裂するのを防いでいるのだ。細胞の形状は、セルロース束の配列に依存する。

図02：セルロースの化学構造

セルロースは、構造化合物としての主要な機能に加えて、多くの動物、バクテリア、菌類にとって重要な食物源である。セルロースは、セルラーゼという酵素によってブドウ糖に分解される。セルロースはブドウ糖の原料として優れているが、人間はセルラーゼを持たないため利用することができない。牛などの哺乳類は、セルロースを分解する能力を持つ腸内細菌によってセルロースを消化します。商業的には、セルロースは製紙、繊維、製薬などの産業で重要な化合物である。

リグニンとセルロースの共通点

すべての植物には、リグニンとセルロースが含まれています。
植物の細胞壁の主成分である。
この2つの化合物は、植物に構造的な硬さを与えることに関与している。
有機化合物である。