Lignina

La lignina è un pesante e complesso polimero organico costituito per lo più da composti fenolici^[1]. Si trova principalmente nella parete cellulare di alcune cellule vegetali. Le lignine sono per quantità i secondi biopolimeri sintetizzati sulla Terra dopo la cellulosa. La biomassa formata da cellulose e lignine rappresenta circa il 70% della biomassa totale.

La parola lignina proviene dal termine latino lignum, che significa "legno", per questo motivo le piante che contengono una grande quantità di lignina sono denominate legnose.

È composta da una struttura polimerica di unità fenilpropaniche. Quindi anche la lignina, al pari della cellulosa e delle emicellulose, è un polimero la cui molecola, molto complessa e a struttura tridimensionale, è formata da una sola unità, il fenilpropano, ripetuta numerosissime volte. Essa svolge in tutti i vegetali la funzione di legare e cementare tra loro le fibre per conferire ed esaltare la compattezza e la resistenza della pianta. È anche conosciuta come materiale incrostante, poiché ricopre le fibre. Pertanto i procedimenti di estrazione della cellulosa da un vegetale richiedono un attacco della lignina per disgregarne la molecola e allontanarne i frammenti mediante dissoluzione.

La via biosintetica che porta alla lignina parte dall'amminoacido fenilalanina che per mezzo dell'enzima fenilalanina ammoniaca liasi si trasforma in acido cinnamico. Una serie di idrossilazioni, metilazioni e infine riduzioni, tutte enzimaticamente catalizzate, porta ai tre monomeri precursori: alcol p-cumarilico, alcol coniferilico, e alcol sinapilico. La copolimerizzazione radicalica casuale dei tre precursori, catalizzata dall'enzima perossidasi, porta alla formazione di un polimero a struttura disordinata, tridimensionale, ramificata, insolubile in acqua e nei solventi più comuni: la lignina. I polimeri di lignina sono strutture complesse con un peso molecolare di 10.000 uma.

La lignina appartiene alla classe dei cosiddetti composti fenilpropanoidi, ossia non ha alcun carattere di carboidrato, bensì rientra nella classe dei composti aromatici. Esistono vari tipi di lignina in dipendenza dalle piante in cui si forma: nella composizione della lignina delle piante erbacee, principalmente delle graminacee, prevale tra i precursori l'alcol cumarilico. L'alcol coniferilico è invece il precursore più abbondante della lignina delle conifere, e infine la lignina delle angiosperme legnose (latifoglie) deriva soprattutto dall'alcol sinapilico. Dopo i polisaccaridi la lignina è il polimero organico più abbondante nel mondo vegetale.

Questo componente del legno permette di realizzare molte funzioni essenziali alla vita della piante. Per esempio ha una funzione molto importante nel trasporto interno di acqua, nutrienti e metaboliti. Fornisce rigidezza alle pareti cellulari e permette la connessione tra le diverse cellule del legno, creando un materiale molto resistente agli urti, alle compressioni e alle flessioni. I tessuti lignificati resistono molto bene agli attacchi dei microrganismi, non permettendo la penetrazione di enzimi distruttivi nella parete cellulare.

Il reattivo specifico per la lignina è una soluzione di floroglucinolo acidificata con acido cloridrico con cui le pareti lignificate assumono un colore rosso intenso.