Đề tài: Tìm hiểu về cellulose, hemicellulose, lignin và ứng dụng thực tiễn của chúng

ƯỜ

Ạ Ọ

TR

Ộ NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I

Ọ

Ỹ

Ệ

Ậ VI N K THU T HÓA H C

o0o

Đ tàiề

Ể

Ề

TÌM HI U V CELLULOSE, HEMICELLULOSE, LIGNIN V

Ờ Ố

Ứ

Ự

Ụ

Ủ

Ễ

CÁC NG D NG TH C TI N C A NÓ TRONG Đ I S NG.

ả

ướ

ễ

ị

Gi ng viên h

ẫ ng d n:

Sinh viên: Nguy n Th Nhung

ị

ươ

TS. Giang Th Ph

ng Ly

MSSV: 20175039

ớ

L p: HH.02

Hà N i ộ

Ờ Ả Ơ L I C M N

ờ ầ ử ờ ả ơ ấ ế ị L i đ u tiên, em xin g i l i c m n chân thành nh t đ n TS. Giang Th Ph ươ ng

ả ậ ướ ọ ậ ể ẫ ộ Ly gi ng viên đã t n tình h ng d n em trong quá trình h c t p, tìm hi u b môn

ạ ươ ư ệ ể ậ Hóa Sinh đ i c ng cũng nh trong vi c hoàn thành bài ti u lu n. Cô đã giúp em

ứ ữ ề ế ể ắ ậ ọ tích lũy thêm th t nhi u ki n th c đ làm hành trang v ng ch c trong bài h c và

ộ ố ứ ấ ữ ế ể ậ ọ ệ cu c s ng. Nh ng ki n th c y làm cho em càng hi u thêm Hóa h c th t là di u

ự ế ẫ ẹ ủ ứ ế ạ ố ỳ k . Tuy nhiên, v n ki n th c th c t v n còn h n h p c a mình nên trong quá trình

ữ ể ế ấ ậ ậ ỏ làm bài ti u lu n em không tránh kh i nh ng thi u sót. Em r t mong nh n đ ượ c

ậ ủ ữ ủ ế ể ể ượ nh ng ý ki n đóng góp, phê bình c a cô đ bài ti u lu n c a em đ ệ c hoàn thi n

h n. ơ

ề ứ ề ố ẹ ữ ố ờ ỏ L i cu i cùng, em xin kính chúc cô luôn nhi u s c kh e và nh ng đi u t t đ p

ấ ẽ ồ nh t s luôn đ ng hành cùng cô.

Ụ

M C L C

Ụ Ả DANH M C CÁC HÌNH NH

Ơ Ồ Ụ DANH M C CÁC S Đ

Ụ Ả DANH M C CÁC B NG

Ờ Ở Ầ L I M Đ U

Ộ N I DUNG

ƯƠ

Ể

Ề

NG I. TÌM HI U V CELLULOSE, HEMICELLULOSE,

LIGNIN…...…..……………………………………………………………………….1

I. CELLULOSE……………………………………………………………………….1

ồ 1.1. Ngu n ố g c và ặ đ c ể đi m ấ c u trúc ủ c a

cellulose………………………………….1

ự ồ ố ủ 1.1.1. Ngu n g c và s hình thành c a cellulose ……………………………………...1

ử ấ ạ 1.1.2. C u t o phân t cellulose ……………………………………………………..…

ủ ấ 1.1.3. Hình thái c u trúc c a cellulose ……………………………………………...

….5

ấ ậ ủ ……………………………………………….…… 1.2. Tính ch t v t lý c a cellulose

ủ ả ẩ 1.2.1. Kh năng hút m c a cellulose… ………………………………………....

……..6

ươ ủ ở ả 1.2.2. Kh năng tr ng n , hòa tan c a cellulose… ……………………………...

…....6

ươ ậ …………………………………………… 1.3. Các ph ng pháp thu nh n cellulose

ọ ủ ả ứ ………………………………………….… 1.4. Các ph n ng hóa h c c a cellulose

ả 1.4.1. Kh năng ế ti p ậ c n và ả ph n

ng…ứ ……………………………………………….8

ứ 1.4.2. ả Ph n ng ủ th y phân ủ c a

cellulose…………………………………………….....8

ứ 1.4.3. ả Ph n ng oxi hóa c aủ

cellulose………………………………………………….9

ứ 1.4.4. ả Ph n ng ớ v i ề ki m ủ c a

cellulose………………………………………………...9

ứ 1.4.5. ả Ph n ng nhi ệ t phân c aủ

cellulose………………………………………….......9

2. HEMICELLULOSE................................................................................................11

………………………………………………………………………..11 ổ 2.1. T ng quát

ặ ấ ạ ……………………………………………………………… ể 2.2. Đ c đi m c u t o.

ứ 2.3. ả Ph n ng hóa ọ h c ủ c a

hemicellulose…………………………………………..13

ủ ủ ể ặ ỗ ứ 2.4. Đ c đi m hemicellulose c a c a g c ng và g ỗ

m mề …………………………13

ố ủ 2.5. ộ M t s hemicellulose ch ế y u ủ c a

gỗ…………………………………………..14

2.5.1. Xylan …………………………………………………………………………...14

2.5.2. Mannan…............................................................................................................14

3. LIGNIN……………………………………………………………………………15

………………………………………………………………………..15 ổ 3.1. T ng quát

ự ệ 3.1.1. Khái ni m. Lignin t nhiên và phân l p… ậ ……………………………………..15

ự ố 3.1.2. Vai trò và s phân b lignin trong th c v t… ự ậ …………………………………16

ươ ậ 3.1.3. Các ph ng pháp phân l p lignin… …………………………………………...17

3.2. Tính ấ ch t ậ v t

lý…………………………………………………………….........18

ả 3.2.1. Kh năng hòa tan… …………………………………………………………….18

ủ ệ ấ 3.2.2. Tính ch t keo và đi n ly c a dung d ch… ị ……………………………………..18

3.2.3. ế Bi n ạ d ng

nhi tệ ………………………………………………………………...19

3.3. Tính ấ ch t hóa ọ h c ủ c a lignin.

…………………………………………………..19

ầ ấ ả ơ 3.3.1. B n ch t th m và thành ph n nguyên t … ố …………………………………....19

3.3.2. ơ Đ n ị v ấ c u

trúc ………………………………………………………………...20

. 3.4. ứ Ch c năng sinh ọ h c

…………………………………………………………....21

ọ ……………………………………………………………… ủ 3.5. Phân h y sinh h c

ƯƠ

Ễ

Ủ

Ự

Ứ

Ữ

Ụ

NG II. NH NG NG D NG TH C TI N C A CELLULOSE

HEMICELLULOSE, LIGNIN TRONG Đ I Ờ

S NGỐ .....................................23

1. CELLULOSE ……………………………………………………………………..23

2. HEMICELLULOSE………………………………………………………………

3. LIGNIN.…………………………………………………………………………...26

Ế Ậ …………………………………………………………………………..28 K T LU N

Ả Ệ TÀI LI U THAM KH O

Ụ

Ả

DANH M C CÁC HÌNH NH

Hình 1. Bông …………………………………………………………...…………...1

Hình 2. ợ S i cellulose trong

ỗ g ……………………………………………………….1

ấ ở ế Hình 3. C u trúc cellulose vách t bào……………………………………………

Hình 4. Liên ế k t hidro trong ỗ chu i

cellulose………………………………………..3

ự ụ ậ ướ ử ể ệ Hình 5. Cellulose trong th c v t ch p d i kính hi n vi đi n t …………..

………..4

ữ ế ọ Hình 6. Minh h a liên k t gi a hemicellulose và cellulose……………….

……….12

ố Hình 7. ộ M t s ể ti u ơ đ n ị v ủ c a

hemicellulose……………………………………..12

ự ậ ấ Hình 8. C u trúc ligin trong th c v t………………………………………………

Ơ Ồ

Ụ

DANH M C CÁC S Đ

ọ ủ ấ ạ ơ ồ ử S đ 1. C u t o hóa h c c a phân t

cellulose……………………………………..2

ơ ồ ấ ạ ạ ủ ơ ể ệ S đ 2. M ch cellulose th hi n theo c u hình d ng gh ế 4C1 c a các đ n v ị

m tắ

xích……………………………………………………………………………...3

ơ S ồ đ 3 . Nhi ệ t phân

cellulose……………………………………………………..10

ơ ồ ầ S đ 4. Hexoza và pentoza có trong thành ph n hemicellulose. …………………

ơ ồ ơ ơ ả S đ 5. ị Các đ n v ắ m t xích c ủ b n c a

lignin…………………………………...16

ơ ồ ơ ủ S đ 6. ị Đ n v ắ m t xích c a lignin phenyl

propan……………………………….21

ơ ồ ả ắ ạ ằ ọ S đ ự 7. S mô t ệ ng n g n m ch propan b ng ký hi u

C3……………………….21

Ụ

Ả

DANH M C CÁC B NG

ộ ố ứ ủ ả ộ ợ B ng 1. M c đ trùng h p trung bình c a m t s cellulose…………………..

…….4

ủ ả ầ ọ ộ ố ậ ứ ệ B ng 2. Thành ph n hóa h c c a m t s ể v t li u ch a cellulose đi n

hình…………5

ứ ả ộ ươ ướ ủ ệ ậ B ng 3. M c đ tr ng trong n ẫ c c a v t li u cellulose và d n

ấ xu t……………..7

Ờ Ở Ầ L I M Đ U

ấ ạ ủ ế ầ ậ ấ ọ Lignocellulose là tên g i chung cho thành ph n v t ch t ch y u c u t o nên các

ủ ế ế ự loài th c v t ầ ậ , trong đó các thành ph n ch y u x p theo th t ứ ự ỉ ệ ả t l ầ gi m d n

ầ ơ ả ủ ộ là cellulose, hemicellulose và lignin. Lignocellulose, m t thành ph n c b n c a sinh

ự ậ ượ ạ ọ ồ ố ợ ồ kh i th c v t đ c t o ra thông qua quá trình quang h p là ngu n sinh h c d i dào,

ố ừ ể ề ạ ấ ư ệ ồ ữ có th tái t o và b n v ng nh t. Các sinh kh i t ỏ tàn d cây tr ng nông nghi p, c ,

ả ừ ả ắ ữ ề ấ ấ ị ế ệ ồ ỗ g , ch t th i r ng và ch t th i r n đô th là b n v ng, ti t ki m chi phí, ngu n tài

ự ế ệ ạ ồ ọ ệ nguyên tái t o d i dào cho ngành công nghi p sinh h c lignocellulose d ki n. Vi c

ệ ạ ằ ế ệ ạ ọ ệ thay th nhiên li u hóa th ch hi n t i b ng nhiên li u sinh h c lignocellulose có th ể

ể ượ ả ể ự ể ả ả làm gi m đáng k l ng khí th i nhà kính trong khí quy n và gi m thi u s nóng

ộ ợ ủ ế ượ ồ ầ lên toàn c u. M t l i th khác c a năng l ấ ng lignocellulose bao g m tính ch t

ệ ằ ả ớ ườ trung tính CO2, phát th i carbon b ng không, thân thi n v i môi tr ả ng, không nh

ưở ứ ế ỗ ạ ự ơ ữ ệ ề ạ h ng đ n chu i th c ăn, mang l i s đa d ng hóa nông nghi p và nhi u h n n a.

ổ ậ ủ ữ ề ể ậ ặ ấ ọ Nh n th y nh ng đ c đi m n i b t c a lignocellulose, em đã ch n đ tài : “Tìm

ứ ụ ể ề ế ự ủ hi u v cellulose, hemicellulose, lignin và ng d ng thi ờ t th c c a nó trong đ i

ể ọ ườ ủ ế ủ ữ ể ề ầ ơ ồ ố s ng” đ m i ng i hi u h n v nh ng thành ph n ch y u c a ngu n tài nguyên

ữ h u ích này.

Ộ

N I DUNG

ƯƠ

Ể

Ề

NG I. TÌM HI U V CELLULOSE, HEMICELLULOSE, LIGNIN

I. CELLULOSE

ổ ế ữ ấ ộ ự Cellulose là m t trong nh ng polysaccarit ph bi n nh t trong t nhiên. Bông là

ượ ứ ấ ơ ậ ệ ự v t li u t nhiên có hàm l ng cellulose cao nh t. X bông thô ch a 95% cellulose.

ầ ạ ồ ấ ơ Ph n còn l i g m protein, sáp, pectin và các ch t vô c .

ộ ố ự ậ ế ợ ừ ệ ấ ẩ ắ ỗ T nguyên li u g và m t s th c v t khác, qua n u, t y tr ng và k t h p làm

ể ượ ả ượ giàu, ta cũng có th thu đ ẩ c các s n ph m có hàm l ng cellulose cao.

ể ể ứ ệ ề ỗ Đ hi u rõ v nguyên li u cellulose bông hay cellulose g , tre, n a… chúng ta

ộ ố ấ ề ơ ả ể ề ầ c n tìm hi u m t s v n đ c b n v cellulose.

ồ ố ủ ặ ấ ể 1.1. Ngu n g c và đ c đi m c u trúc c a cellulose.

ự ồ ố ủ 1.1.1. Ngu n g c và s hình thành c a cellulose.

ổ ế ữ ộ ự Cellulose là m t trong nh ng polisaccarit ph bi n trong t nhiên, có m t ặ ở ầ h u

ả ủ ớ ự ậ ượ ừ ị ế h t trong th c v t, qu , c v i hàm l ộ ừ ng khác nhau tùy thu c t ng loài, t ng v trí.

Bông: 9598%

ỗ G : 3555%

Rong, rêu: 1020%

ợ

ỗ Hình 1. Bông. Hình 2. S i cellulose trong g .

ướ ử ộ Kích th c phân t cellulose là khác nhau tùy thu c vào:

ưở ủ ờ Th i gian sinh tr ự ậ ng c a th c v t

ị V trí

ươ ậ Ph ng pháp thu nh n

ự ấ ầ ế ự ậ Cellulose là thành ph n xây d ng nên c u trúc t bào th c v t.

ấ

ở

ế

Hình 3. C u trúc cellulose

vách t

bào.

ử ế ạ ạ ằ ờ Các phân t ế ớ cellulose n m c nh nhau liên k t v i nhau nh các liên k t hidro t o

ợ ườ ợ ạ ả thành các bó s i microfibril, có đ ng kính kho ng 3,5nm. Các vi s i l ế ớ i liên k t v i

ợ ớ ạ ọ ườ ơ nhau t o thành vi s i l n h n hay còn g i là mixen có đ ng kính 20nm.

ử ấ ạ 1.1.2. C u t o phân t cellulose.

6H10O5)n ho cặ

ứ ự ủ ệ Công th c (th c nghi m) c a cellulose có th vi ể ế ướ ạ t d i d ng (C

ể ằ ả ậ ợ [C6H7O2(OH)3]n. B c trùng h p n có th n m trong kho ng 5000 14000.

ủ ộ ự ớ ắ ườ ằ Đ đa phân tán c a cellulose t nhiên không l n l m. Ng i ta cho r ng, cellulose ở

ự ậ ạ ở ớ ứ ấ ớ ơ ấ ủ ế l p s c p c a t bào th c v t có d ng đa tán, còn l p th c p chúng t n t ồ ạ ở i

ớ ạ ầ ơ ể ạ ộ ồ ạ d ng g n v i tr ng thái đ n tán. ẳ Cellulose là m t polisaccarit đ ng th m ch th ng

ượ ề ấ ạ ắ ơ đ ồ c c u t o theo nguyên t c đa phân g m nhi u đ n phân đó là các phân t ử

β ế ớ ờ ế glucose liên k t v i nhau nh các liên k t (1,4)glucoside. Các nhóm hydroxyl ở

ỗ ơ ế ớ ị ắ ử ở ị m i đ n v m t xích liên k t v i nguyên t cacbon v trí 2,3,6.

ọ ủ

ấ ạ

ơ ồ

ử

S đ 1. C u t o hóa h c c a phân t

cellulose.

ị ắ ơ ở ề ệ ườ ấ ạ Các đ n v m t xích cellulose đi u ki n th ng có c u hình d ng gh ế 4C1 ng ứ

ướ ạ ủ ớ ự ị v i s đ nh h ng xích đ o c a các nhóm hydroxyl.

ơ ồ

ạ

ấ

ạ

ơ ị ắ

ủ

ể ệ S đ 2. M ch cellulose th hi n theo c u hình d ng gh

ế 4C1 c a các đ n v m t xích.

ẽ ơ ủ ặ ấ ỗ ạ C u trúc c a cellulose càng ch t ch h n khi các chu i cellulose này l ế i liên k t

ế ế ằ ườ ộ ề ớ v i nhau b ng các liên k t hidro. Các liên k t hidro này tăng c ắ ng đ b n ch c

ơ ể ơ ườ ắ ứ ế ậ ộ ỉ ủ c a cellulose h n. Trong c th ng i và đ ng v t ch có enzim c t đ t liên k t α

β ở ử ỡ ộ (1,4)glucoside phân t tinh b t mà không phá v các liên k t ế (1,4)glucoside.

ạ ỉ ở ấ ộ ố ẩ Lo i enzim này ch có n m và m t s loài vi khu n.

ỗ

ế

Hình 4. Liên k t hidro trong chu i cellulose.

ở ự ậ ạ ạ ạ ợ Cellulose th c v t t o thành các d ng s i và chúng đan xen vào nhau t o thành

ể ặ ẽ ươ ố ắ ệ ở ệ ắ ế ấ c u trúc tinh th ch t ch và t ấ ng đ i r n ch c. C u trúc này hi n di n vách t

ớ ướ ữ bào v i nh ng kích th c khác nhau.

ự ậ

ụ ướ

ệ ử

Hình 5. Cellulose trong th c v t ch p d

ể i kính hi n vi đi n t

ứ ộ

ộ ố

ủ

ợ

ả

B ng 1. M c đ trùng h p trung bình c a m t s cellulose.

ợ

ỗ

ấ Cellulose Bông ạ G các lo i Gai ệ D t lanh ấ ộ B t gi y Rayon Gi y bóng kính ứ ộ M c đ trùng h p 1000015000 600010000 10000 9000 50020000 300500 300

ọ ầ Thành ph n hóa h c

ề ộ ỗ ử ủ Cellulose là m t polyme đi u hòa không gian: chu i phân t ấ ạ c a nó có c u t o

ề ấ ả ử ố ứ ộ ấ đi u hòa và t t c các nguyên t cacbon không đ i x ng nhau theo m t c u hình

ẽ ặ ả ấ ị ch t ch nh t đ nh nào c .

ứ ự ắ ộ ơ ỗ Cellulose là m t polyme phân c c: m i m t xích đ n phân ch a ba nhóm r ượ u

ượ ề ậ ả ậ ấ ộ ồ g m m t nhóm r u b c nh t và hai nhóm b c hai, chúng khác nhau v kh năng

ả ứ ọ ph n ng hóa h c.

ủ ấ 1.1.3. Hình thái c u trúc c a cellulose.

ấ ặ ư ộ ươ ử Cellulose có m t tính ch t đ c tr ng là nó có các t ộ ng tác n i phân t và các

ữ ử ỗ ứ ộ ươ t ng tác gi a các phân t . Nó thu c nhóm polyme chu i c ng.

ử Phân t cellulose là:

ứ ạ ồ • Polyme m ch c ng, không có tính đàn h i, co dãn

ề ẻ • Không m m d o khi tăng nhi ệ ộ t đ

• Khó hòa tan (hòa tan r t ít)ấ

Ở ạ ạ ắ ỗ ị tr ng thái r n, các chu i cellulose có d ng kéo dài, còn trong các dung d ch

ạ ạ ố ự ừ ộ chúng l i t o thành t ng cu n, phân b t do trong dung môi.

ế ạ ạ ử ượ ạ ở ự ủ ể ủ Bi n d ng c a các đ i phân t ắ c t o ra b i s xoay chuy n c a các m t đ

ế ế ạ ổ ỗ glucopiranoza quanh các liên k t glucozit. Các bi n đ i này t o cho chu i cellulose

ạ ử ế ậ ợ ạ ộ ẻ đ d o dai. Khi các m ch phân t cellulose liên k t t p h p l i thành chùm bó thì

ứ ộ ậ ự ướ ữ ẽ ạ m c đ tr t t ị và đ nh h ự ng s khác nhau. Khu v c mà nh ng m ch phân t ử ằ n m

ị ướ ấ ạ ế ạ ạ ắ ố ồ sít nhau, đ nh h ấ ng gi ng nhau (tr ng thái c u t o, tr ng thái s p x p đ ng nh t)

ể ự ạ ử ự ọ g i là khu v c tinh th . Ng ượ ạ c l i khu v c mà m ch phân t ế cách xa nhau, liên k t

ế ộ ắ ộ ỗ ị ướ ự ữ ọ ị bó r ng, s p x p l n x n không đ nh h ng g i là khu v c vô đ nh hình. Gi a vùng

ể ị ớ ườ ể ả tinh th và vô đ nh hình không có ranh gi ệ i rõ r t, th ế ng tr i qua vùng chuy n ti p.

ấ ậ ủ 1.2. Tính ch t v t lý c a cellulose.

ấ ắ ợ ị ắ Cellulose là ch t r n hình s i, màu tr ng, không mùi, không v , không tan trong

ướ ữ ơ ả ườ n c, ngay c khi đun nóng, không tan trong các dung môi h u c thông th ng nh ư

ete, benzen...

ộ ố ậ ệ

ọ ủ

ứ

ể

ả

ầ

B ng 2. Thành ph n hóa h c c a m t s v t li u ch a cellulose đi n hình.

Ngu nồ

Cây phong ỗ ề G m m Bã mía ơ ừ X d a ắ B p ngô Thân cây ngô Bông Cây lanh Cellulose 4347 4044 40 3243 45 35 95 71 Thành ph n %ầ Hemicellulose 2535 2529 30 1020 35 25 2 21 Lignin 1624 2531 20 4349 15 35 1 2

ủ ẩ ả 1.2.1. Kh năng hút m c a cellulose.

ố ổ ề ả ẩ ớ ớ ơ So v i 1 s t ng h p, ẩ ợ cellulose có kh năng hút m l n h n nhi u (hàm m có

ể ạ ớ th đ t t i 300%, trong khi PE, PP có w = 57%).

ạ ộ ẩ Có hai lo i đ m:

ự ượ ướ ằ ở ỗ ử ộ ẩ Đ m t do: l ng n c n m trong l phân t , trong các chùm bó hay các l ỗ

ư ậ ả ượ ẩ ậ ả ố mao qu n. Nh v y đây là l ng m t n t ồ ạ ở ạ i d ng v t lí trong các kho ng tr ng,

ứ ượ ề ả ố ố ề ướ ậ ệ v t li u càng x p thì kho ng tr ng càng nhi u, càng ch a đ c nhi u n c.

ế ượ ộ ẩ ể ằ ặ ạ ẩ ử Đ m liên k t: l mg m n m trong lòng tinh th ho c các m ch phân t . Đây là

ồ ạ ẩ ệ ự ữ ế ấ ạ ượ l ng m t n t i trong d ng hoá lí do có xu t hi n l c liên k t H gi a nhóm OH

ạ ử ớ ướ ủ c a m ch phân t cellulose v i n c.

ị ươ ẩ ả ở ờ ậ ệ Khi hút m v t li u cellulose b tr ng n , nh vào kh năng này làm tăng tính

ủ ậ ệ ủ ề ệ ạ ẫ ộ m m m i, tính d n đi n và nhu m màu c a v t li u c a cellulose.

ươ ủ ở ả 1.2.2. Kh năng tr ng n , hòa tan c a cellulose.

ừ ế ừ ự ạ ộ ỉ Cellulose là m t polyme v a phân c c m nh v a k t tinh cao, ch hoà tan trong

ộ ố ế ố ề ặ ở ả m t s ít dung môi. S dĩ kh năng hoà tan kém là do y u t v m t nhi ệ ộ t đ ng

ị ắ ự ữ ề ế ấ ồ ổ ơ ọ h c: c u hình c ng k nh, t ng các l c liên k t hidro gi a các đ n v m t xích và

ữ ử ậ ớ ạ gi a các m ch phân t ỉ ả cellulose quá l n. V y nên quá trình hòa tan cellulose ch x y

ộ ẫ ra khi ΔG tr n l n âm.

ứ ắ ạ ố ị ạ ư M ch cellulose v n c ng nh c, trong dung d ch nó cũng co rúm l ứ i nh ng m c

ứ ư ể ể ề ạ ắ ấ ố ẫ b t đ i v n cao, c ng nh c, không uy n chuy n nh nhi u lo i polyme khác nên

ư ậ ề ươ ệ ộ ị ổ entropy ít thay đ i. Nh v y, v ph ệ n di n nhi t đ ng, cellulose khó b hòa tan.

ể ườ ử ụ ồ ị Đ hòa tan cellulose ng ấ i ta s d ng dung d ch đ ngamoniac (hóa ch t

ủ ơ ồ ị Schweizer (Svayz ) hay cuoxam) là dung d ch amoniac c a hidroxyt đ ng tetraamin.

ự ươ ủ ể ươ ữ ể ươ S tr ng c a cellulose có th là tr ng gi a các tinh th và tr ng trong tinh

ể ự ươ ữ ấ ươ ọ th . S tr ể ả ng gi a các tinh th x y ra khi ch t gây tr ng l ố ả t vào kho ng tr ng

ặ ọ ữ ể ủ ấ ị ở gi a các tinh th ho c l t vào vùng vô đ nh hình c a c u trúc cellulose, đó các

ử ế ớ ự ươ ẻ ỏ ủ ướ phân t liên k t v i nhau l ng l o. S tr ng c a cellulose trong n c là ví d v ụ ề

ươ ữ ể tr ng gi a các tinh th .

Ở ỗ ộ ẩ ươ ứ ộ ươ ố ủ ộ m i đ m t ng đ i, m c đ tr ằ ụ ng c a cellulose ph thu c vào cân b ng

ụ ố ớ ộ ả ấ ả ẩ ụ ả ẩ ỗ ấ h p ph nh h p ph . Đ i v i b t cellulose g , kh năng hút m hay nh m còn

ư ụ ọ ủ ụ ẫ ầ ộ ộ ph thu c vào thành ph n hóa h c c a m u cellulose nh ph thu c vào hàm l ượ ng

ạ ệ ơ lignin và hemicellulose còn l i trong x cellulose công nghi p.

ứ ộ ươ ụ ề ẫ ấ ộ M c đ tr ạ ậ ệ ng ph thu c nhi u vào lo i v t li u cellulose và d n xu t.

ứ ộ ươ

ả

ướ ủ ậ ệ

ẫ

ấ

B ng 3. M c đ tr

ng trong n

c c a v t li u cellulose và d n xu t.

ộ ươ ạ ậ ệ Lo i v t li u Đ tr ng %

Bông 18

ậ ợ S i viscoza vô t n 74

ươ ợ S i ph ồ ng pháp đ ng – NH 86

Cellulose triaxetat 10

Cellulose tripropionat 2,5

Cellulose tributyrat 1,8

Cellulose trivalerat 1,6

Cellulose tristearat 1,0

ươ ậ 1.3. Các ph ng pháp thu nh n cellulose.

ỹ ệ ỗ ậ Cellulose k thu t là cellulose thu đ ượ ừ c t ỗ ự ậ nguyên li u th c v t là g và phi g ,

ư ủ ệ ầ ạ ằ b ng cách tách lo i các thành ph n khác c a nguyên li u nh lignin, hemicellulose,

ấ các ch t trích ly.

ự ậ ợ ừ ỗ Cellulose t nhiên có b c trùng h p cao: cellulose t g : 5000 10000 trong khi đó

ấ ả ậ ậ ơ ợ ỹ cellulose k thu t có b c trùng h p trung bình th p h n, kho ng 10002000.

ớ ự ấ ượ ạ ậ ỹ So v i cellulose t nhiên, các d ng cellulose k thu t ch t l ng cao có th đ ể ượ c

ấ ừ ứ ừ ơ ợ ề ắ ả s n xu t t ế nhung tuy t bông, t c t các x s i ng n (có chi u dài vài cm) còn l ạ i

ấ ả ủ ế ơ ợ ả ấ ầ ạ sau khi đã l y ph n x s i bông ch y u trong quá trình s n xu t v i bông các lo i.

ạ ượ ử ụ ế ế ể ạ ọ ườ Lo i cellulose này đ c s d ng cho ch bi n hóa h c. Đ làm s ch, ng i ta x ử

ằ ị ở ệ ộ ẩ ắ lý nhung bông b ng dung d ch NaOH 23% nhi t đ cao và t y tr ng. Ngoài ra,

ả ụ ạ ả ể ạ ậ ỹ cellulose k thu t có th thu sau khi làm s ch v i v n (các lo i v i bông đã qua s ử

ế ả ủ ệ ệ ặ ụ d ng ho c ph th i c a công nghi p d t may).

ậ ừ ỗ ộ ấ ỹ ượ ử ụ ả ấ ấ Cellulose k thu t t g (b t gi y) đ c s d ng cho s n xu t gi y và cactong,

ế ế ộ ề ơ ọ ể ả ấ ầ ọ ấ cho ch bi n hóa h c. Đ s n xu t gi y c n cellulose có đ b n c h c cao, đ ể

ấ ấ ế ầ ế ế ử ụ ẩ ắ ả s n xu t gi y in vi t c n cellulose t y tr ng. Cellulose s d ng cho ch bi n hóa

ả ộ ế ứ ạ ấ ậ ả ợ ọ h c ph i có đ tinh khi t cao ch a ít t p ch t, có b c trùng h p trong kho ng giá tr ị

ứ ứ ầ ế ủ ấ ượ ộ ồ ợ h p lý đáp ng m c tan c n thi ẫ t c a các d n xu t thu đ c, có đ đ ng nh t v ấ ề

ứ ộ ả ứ ợ ậ b c trùng h p và m c đ ph n ng cao.

ọ ủ ả ứ 1.4. Các ph n ng hóa h c c a cellulose.

ả ứ ả ế ậ 1.4.1. Kh năng ti p c n và ph n ng.

ấ ắ ệ ộ ọ Cellulose là m t ch t r n khó hòa tan cho nên các quá trình công ngh hóa h c

ế ể ả ắ ớ ộ ệ ể ề đ u ti n hành v i cellulose r n do đó đ quá trình x y ra m t cách tri t đ thì yêu

ả ượ ươ ở ố ạ ề ệ ế ơ ầ c u x ph i đ c tr ng n t ế ậ t t o đi u ki n cho tác nhân khuy ch tán và ti p c n

ử ạ ớ v i các m ch phân t .

ử ợ ạ ớ ự ậ ạ ạ Các m ch phân t cellulose t p h p l i v i nhau t o thành các khu v c tinh th ể

ự ệ ế ạ ị ề và vô đ nh hình. Hai khu v c này t o đi u ki n khuy ch tán cho tác nhân là khác

ở ạ ạ ỗ ộ nhau. Ngoài ra, trong dung môi cellulose d ng du i hay d ng cu n làm cho kh ả

ư ấ ứ ế ậ ậ ớ ố năng ti p c n v i tác nhân cũng khác nhau. Vì v y gi ng nh b t c polyme nào thì

ụ ế ẽ ề ả ậ ớ ộ ệ ọ ủ kh năng ti p c n v i tác nhân hóa h c c a cellulose s ph thu c vào đi u ki n

ươ ở ơ ợ ư ấ ủ ử tr ng n x s i cũng nh c u hình c a phân t .

ạ ử ứ ả ứ ủ ả ạ M ch phân t ch a 2 lo i nhóm OH nên kh năng ph n ng c a các nhóm OH

ả ứ ụ ả ạ ộ ộ ưở ủ là khác nhau, và tùy thu c lo i ph n ng, ph thu c vào nh h ng c a các nhóm

ứ ậ ả ẩ ượ ứ ị ế ư ổ ị đ nh ch c lân c n. S n ph m có cùng l ng nhóm ch c b bi n đ i nh ng m t đ ậ ộ

ấ ượ ấ ố ả ẩ ầ phân b khác nhau thì tính ch t, ch t l ng s n ph m khác nhau (không c n thi ế t

ể ế ụ ạ ổ ộ và cũng không th bi n đ i 100% nhóm OH trong m ch cellulose). Ph thu c vào

ặ ủ ả ư ự ể ầ ợ tác nhân và s có m t c a xúc tác. Do đó c n ph i l u ý đ tìm tác nhân thích h p

ạ ổ ơ ơ h n, và có b sung xúc tác d ng axit, baz .

ả ứ ể ể ồ ị ể Các ph n ng cellulose có th là đ ng th và d th :

ả ứ ư ủ ả ứ ồ Các ph n ng đ ng th : ể là các ph n ng, nh th y phân cellulose trong môi

ườ ứ ằ ậ ặ ị tr ấ ng axit sulfuric đ m đ c, oxi hóa cellulose b ng oxi trong dung d ch ph c ch t

ả ứ ể ể ờ ồ ượ ả ẩ ồ đ ngamoniac. Nh các ph n ng đ ng th , mà ta có th thu đ c các s n ph m có

ả ứ ị ể ứ ế ơ ớ m c th cao h n, so v i trong các ph n ng d th

ả ứ ả ứ ề ạ ố Ph n ng d th ủ ị ể : Đ i đa s các ph n ng c a cellulose đ u là các quá trình d ị

ở ở ể ắ ặ ỏ ả ứ ớ ể ứ th , t c là hai pha: cellulose th r n ph n ng v i tác nhân khí ho c l ng hay

ị ể ủ ủ ớ ị ả ứ ớ v i dung d ch c a tác nhân. Các quá trình d th c a cellulose khác v i các ph n ng

ấ ấ ị ể ủ d th c a các ch t có phân t ử ượ l ng th p.

ả ứ ủ ủ 1.4.2. Ph n ng th y phân c a cellulose.

β ố ố ở ạ ở ệ ộ ấ ẽ ề ữ ướ Cellulose có m i n i glycozit d ng nên nhi t đ th p s b n v ng d i tác

ủ ướ ở ệ ộ ộ ợ ỏ ộ đ ng c a n c. Khi nhi ể ị ủ t đ cao, cellulose có đ trùng h p n nh có th b th y

ớ ố ộ ậ ả ứ ủ ằ ớ phân v i t c đ ch m cùng v i hemicellulose. Trong ph n ng th y phân b ng axit,

ủ ấ ị ướ ủ ch t xúc tác là proton t n t ồ ạ ướ ạ i d i d ng th y hóa trong các dung d ch n c c a các

axit:

H+ + H2O H↔ 3O+

ả ứ ộ ủ ủ ễ ồ ậ N ng đ c a proton càng cao thì ph n ng th y phân di n ra càng nhanh. Vì v y,

ườ ườ ơ ạ ử ụ ấ ng i ta th ng s d ng các axit vô c m nh làm ch t xúc tác.

ự ế ườ ợ ụ ệ ượ ủ ể ậ Th c t ng i ta l i d ng hi n t ng th y phân đ : thu nh n cellulose t ừ ỗ g lá

3OH, C2H5OH,

ấ ơ ả ế ế ư ậ ọ ộ r ng cho ch bi n hóa h c; thu nh n các hóa ch t c b n nh : CH

ứ ạ ắ ố ạ axit cacbon m ch ng n…hay t o sinh kh i cho th c ăn gia súc.

ủ ả ứ 1.4.3. Ph n ng oxi hóa c a cellulose.

ượ ứ ừ ừ ậ ậ ộ Cellulose là r u đa ch c v a có nhóm OH b c m t, v a có nhóm OH b c hai

2O2, HNO3, Cl2,

ử ễ ị ư nên mang tính kh , d b oxi hóa. Tác nhân oxi hóa nh là NaClO, H

). Nh ng ch có m t s ít tác nhân oxi

ườ ộ ố ư ỉ H3PO4, O3, O2 không khí (trong môi tr ng OH

ươ ố ạ ọ ọ ứ hóa t ọ ọ ng đ i ch n l c, còn l i là các tác nhân oxi hóa không ch n l c. M c đ ộ

ả ứ ả ứ ủ ề ệ ạ ộ ộ ph n ng phá h y m ch tùy thu c vào tác nhân và đi u ki n ph n ng. Tùy thu c

ể ị ắ ủ ạ vào tác nhân và nhóm OH c a cellulose mà m ch cellulose có th b c t làm đ ộ

ả ặ ợ ữ ể ể trùng h p n gi m ho c gi nguyên. Nhóm OH có th chuy n thành nhóm cacbonyl

ả ứ ể ả ắ ặ ộ ớ ho c cacboxyl. Ph n ng có th x y ra trên cùng m t m t xích v i các nhóm OH

ạ ắ ặ ộ ớ ạ trên cùng m t m t xích ho c v i các nhóm OH trên các đo n m ch khác nhau. Khi

ỉ ả ở ẽ ệ ậ ạ ộ ị ấ oxi hóa ch x y ra nhóm OH b c m t thì trong m ch s xu t hi n nhóm đ nh

ả ứ ư ứ ạ ớ ổ ượ ch c m i nh ng m ch không thay đ i. Ph n ng oxi hóa cellulose đ c tăng c ườ ng

ấ ứ ư ể ế ế ắ ạ ờ ạ nh xúc tác kim lo i chuy n ti p nh cacbon, s t, mangan. Các ch t c ch là b c

ấ ố ồ ố ữ ơ và các ch t ch ng oxi hóa ngu n g c h u c .

ả ứ ủ ề ớ 1.4.4. Ph n ng v i ki m c a cellulose.

ề ệ ề ấ ở ướ Trong đi u ki n n u ki m ( nhi ệ ộ ớ t đ t ấ i 170°C, áp su t 810 atm), d i tác

ọ ủ ủ ề ễ ả ứ ụ d ng c a ki m di n ra các ph n ng hóa h c c a cellulose sau:

ự ươ ổ ấ ở ọ S tr ng n và hòa tan mà không thay đ i c u trúc hóa h c.

ỗ ừ ạ ầ ầ ử ả ứ ắ ơ Tách d n các m t đ n phân đ u chu i t đ i phân t cellulose (ph n ng bào

ả ứ ổ ỗ ị ử mòn) và ph n ng làm n đ nh chu i phân t cellulose.

β ủ ế ướ ụ ủ ề Th y phân các liên k t glucozit d i tác d ng c a ki m.

ả ứ ệ ủ 1.4.5. Ph n ng nhi t phân c a cellulose.

ướ ủ ụ ệ ộ ủ ộ D i tác d ng c a nhi ệ ở t nhi ị t đ đ cao, cellulose b depolyme hóa, đ trùng

ả ầ ệ ự ấ ố ự ệ ả ợ h p gi m d n. Quá trình nhi ơ ế ố t phân x y ra theo c ch g c. S xu t hi n g c t do

ố ệ ể ượ ờ ị ươ ế ơ trong kh i nhi t phân có th đ c xác đ nh nh ph ng pháp ESR. C ch nhi ệ t

ể ượ ả ư phân có th đ c mô t nh sau:

ủ ủ ế ạ ạ ầ ị ạ Đ u tiên liên k t glycozit c a cellulose b phân h y, t o thành hai đo n m ch

ố ự ơ ồ ố ự ế ủ ạ ạ ậ mang g c t do ( s đ 3). Ti p đó g c t ộ do O• c a đo n m ch 2 nh n m t

ử ừ ượ ộ ủ ơ ị ắ ậ nguyên t hydro t nhóm hydroxyl r u b c m t c a đ n v m t xích mang g c t ố ự

ủ ạ ạ ờ ở ố ự ạ do C• c a đo n m ch 1. Nh đó, ạ đo n m ch 2, g c t ể do O• chuy n thành nhóm

ở ố ự ạ ạ ộ ơ ị ắ hydroxyl, còn đo n m ch 1 hai g c t ế ợ do trong cùng m t đ n v m t xích k t h p

ế ạ ộ ử ớ v i nhau t o thành liên k t glycozit n i phân t 16.

ủ ơ ị ắ ủ ướ ế ị Sau đó liên k t glycozit 14 c a đ n v m t xích có vòng 16 b phân h y d i tác

ệ ố ự ị ắ ủ ạ ơ ỏ ủ ụ d ng c a nhi t. G c t ậ do c a đ n v m t xích này sau khi tách kh i m ch nh n

ộ ử ể m t nguyên t hydro chuy n thành levoglucozan.

ự ế ệ ượ ỗ ả ế ệ ớ Trong th c t quá trình nhi t phân đ ẩ c ti n hành v i nguyên li u g . S n ph m

ủ ề ế ả ạ ấ ồ ổ ợ ầ bao g m nhi u lo i hóa ch t vì đó là t ng h p k t qu phân h y các thành ph n

ủ ỗ ư khác nhau c a g nh cellulose, hemicellulose, lignin…

ủ ở ư ữ ệ ấ ầ ắ ầ Cellulose b t đ u phân h y ủ ự ế 180°C nh ng nh ng d u hi u đ u tiên c a s bi n

ả ở ệ ộ ấ ậ ấ ơ ổ ề ấ đ i v c u trúc thì x y ra nhi ậ ệ t đ th p h n. Vì v y, quá trình s y các v t li u

ư ợ ế ặ ẫ ấ ấ cellulose nh s i, gi y, cacton ho c các d n xu t cellulose không nên ti n hành ở

ệ ộ ờ nhi t đ quá cao, th i gian dài.

ơ ồ

ệ

S đ 3 . Nhi

t phân cellulose.

2. HEMICELLULOSE.

ổ 2.1. T ng quát.

ủ ỗ ồ ộ Hydrat cacbon c a g bao g m m t polysaccarit chính, là cellulose và các

ầ ấ polysaccarit khác ngoài cellulose. Các polysaccarit này là thành ph n c u thành vách

ỗ ượ ọ ự ượ ạ ế t bào g , đ c g i là hemicellulose. Trong t nhiên, hemicellulose đ c t o thành

ơ ế ạ ổ ợ ờ ớ nh quá trình sinh t ng h p theo c ch khác v i quá trình t o thành cellulose. Cũng

ư ướ nh các polysaccarit tan trong n ữ c, hemicellulose không tan trong các dung môi h u

ườ ườ ử ụ ể ớ ơ c , mà ng i ta th ấ ng s d ng đ tách các ch t trích ly. Khác v i cellulose,

ạ ượ ễ ị ụ ề ở ị hemicellulose l i tan đ c trong dung d ch ki m và d b tác d ng b i axít vô c ơ

ị ủ ứ ễ ơ loãng, t c là chúng d dàng b th y phân h n.

ấ ạ ặ ể 2.2. Đ c đi m c u t o.

ạ ử ấ ạ ừ Đ i phân t hemicellulose và các polysaccarit khác là các polyme, c u t o t các

ắ ơ ứ ặ ử ậ ượ m t đ n phân ch a năm ho c sáu nguyên t cacbon, vì v y chúng đ c g i t ọ ươ ng

ứ ủ ầ ộ ố ng là pentozan và hexozan. Trong thành ph n c a m t s hemicellulose và

ắ ơ ư ể ố polysaccarit khác còn có th có m t đ n phân là metylpentozan. Gi ng nh cellulose,

ủ ế ứ ủ ộ ắ các nhóm ch c ch y u c a các polysaccarit là nhóm hydroxin. M t trong hai m t

ử ứ ắ ầ ầ ẳ ạ ỗ ỗ ơ đ n phân đ u chu i m ch th ng có tính kh . M t đ u chu i này ch a nhóm

ự ủ ế ạ ộ hydroxin t do c a liên k t glucozit, có th t n t ể ồ ạ ướ ạ i d ở i d ng m t andehit m ch h .

ử ượ ấ ạ ừ ố Các phân t hemicellulose đ c c u t o t g c monosaccarit khác nhau, là các

ơ ồ ơ ố g c pentoz , hexoz và axit uronic. Hemi ủ cellulose g m các polysaccarit, khi th y

ủ ế ẫ ấ ạ ượ phân t o thành monosaccarit và d n xu t. Các monosaccarit ch y u đ c trình bày

ở ơ ồ s đ 4:

ơ ồ

ầ

S đ 4. Hexoza và pentoza có trong thành ph n hemicellulose.

Dglucopyranoza 2.

–D mannopyranoza

Dgalatopyranoza 4.

–D xylopyranoza

Dgalactopyranoza 6.

–Darabinofuranoza

ể ầ ẳ ạ ộ ớ ồ ớ Khác v i cellulose là m t polysaccarit đ ng th m ch th ng, ph n l n các

ộ ố ể ạ ạ ợ ấ hemicellulose là các polysaccarit h p th . M t s chúng có d ng m ch nhánh. T t

ề ể ặ ả c các hemicellulose là các polyme không đi u hòa. Đ c đi m này làm cho chúng

ể ấ ộ ị không b tinh th hóa và có đ tan cao. Hemicellulose không có c u trúc tinh th ể

ủ ữ ẽ ặ ạ ắ ơ ợ ớ ch t ch , m ch ng n h n và bao ph bên ngoài, đan chéo gi a các s i cellulose v i

ự ề ữ ủ ẻ ạ ế nhau, cùng cellulose t o ra s b n v ng, d o dai c a vách t bào.

ế ữ

ọ

Hình 6. Minh h a liên k t gi a hemicellulose và cellulose.

ườ ế ớ ỗ ườ ữ ể ạ Các đ ng monome có th liên k t v i nhau t o thành nh ng chu i đ ứ ng ph c

ư ắ ơ ạ t p h n nh mannan, glucomannan, glactomannan… đôi khi chúng còn g n thêm

ể ạ ứ ự ư ụ ạ ươ ố nhóm ch c ví d nh acetyl, methyl đ t o ra s đa d ng và t ứ ạ ng đ i ph c t p

ủ c a hemicellulose.

ộ ố ể ơ ị ủ

Hình 7. M t s ti u đ n v c a hemicellulose.

ợ ủ ệ ả ậ ớ ộ B c trùng h p c a hemicellulose vào kho ng 100200, v i chênh l ch dao đ ng

ề ế ắ ơ ỗ ớ ừ t 30 đ n 300, có nghĩa là chu i hemicellulose ng n h n nhi u so v i cellulose.

ấ ề ồ ộ Hemicellulose không đ ng nh t v phân t ử ượ l ớ ủ ng. Đ đa tán c a chúng cũng l n

ấ ủ ớ ủ ự ạ ề ề ơ h n so v i c a cellulose. S đa d ng v tính ch t c a các polysaccarit gây nhi u

ạ ệ khó khăn trong vi c phân lo i chúng.

ọ ủ ả ứ 2.3. Ph n ng hóa h c c a hemi cellulose.

ị ắ ư ơ Hemicellulose cũng nh cellulose là polysaccarit, trong đó các đ n v m t xích

ứ ả ch a các nhóm hydroxyl. Do đó, hemicellulose cũng là polyhydroxyl, có kh năng

ế ạ ả ứ ấ ẫ tham gia ph n ng th , t o d n xu t ete, este… Tuy nhiên, hemicellulose cũng có

ữ ứ ư ể ế ầ ặ ớ ượ ể nh ng đ c đi m khác v i cellulose. Vì th , ta c n căn c vào u, nh ủ c đi m c a

ể ử ụ ệ ả ớ hemicellulose đ s d ng v i hi u qu cao.

ủ ủ ỗ ứ ỗ ề ể ặ 2.4. Đ c đi m hemicellulose c a c a g c ng và g m m.

ượ ể ỗ ộ Hàm l ng hemicellulose trong g trung bình 2030%, có th dao đ ng trong

ươ ừ ượ ỗ ả kho ng t ố ớ ng đ i l n, t 15% 40%. Hàm l ộ ng hemicellulose trong g cây lá r ng

ự ệ ề ầ ơ ớ trung bình l n h n cây lá kim 1,5 – 2 l n. S chênh l ch v hàm l ượ ng

ậ ặ ộ ộ ố ở hemicellulose trong cùng m t loài cây ho c th m chí trong cùng m t gi ng cây các

ề ưở ể ấ ớ ế ả ị ệ đi u ki n sinh tr ng khác nhau có th r t l n. Ngoài ra, k t qu xác đ nh hàm

ằ ươ ể ấ ượ l ng hemicellulose b ng các ph ng pháp khác nhau cũng có th r t khác bi ệ t

nhau.

ứ ộ ỗ ơ ườ ớ ề G cây lá r ng ch a nhi u pentozan h n (1725%, có tr ợ ng h p lên t i trên

ớ ườ ỉ ộ ựơ ỏ 30%) so v i cây lá kim (513%) và th ng ch m t l ng nh hexozan (0,56%).

ứ ề ỗ ơ Ng ượ ạ c l i, g cây lá kim ch a nhi u hexozan (820%) h n pentozan. Hemicellulose

ầ ớ ủ ế ộ ủ ỗ c a g cây lá r ng ph n l n là xylan (ch y u là glucoronoxylan), các polysaccarit

ộ ượ ế ỉ ủ ỗ ầ ỏ khác ch chi m m t l ứ ng nh . Thành ph n hemicellulose c a g cây lá kim ph c

ồ ơ ạ t p h n, bao g m arabinoglucoronoxylan, glucoronoxylan, glucomannan,

galactoglucomannan, arabinogalactan…

ự ề ố ồ ượ S phân b hemicellulose trong cây không đ ng đ u. Hàm l ng hemicellulose ở

ủ ầ ườ ư ầ ơ ớ cành và ph n trên c a thân cây th ng cao h n so v i các ph n khác, nh ng cũng

ẳ ạ ậ ượ ỗ ấ ị không có quy lu t nh t đ nh. Ch ng h n, hàm l ng pentozan trong g cây là kim

ề ượ ạ ể ả ủ tăng theo chi u cao c a, trong khi đó hàm l ng mannan thì l ặ i gi m. Đ c đi m này

ớ ự ầ ủ ỗ ổ ề ổ ủ liên quan t i s thay đ i v thành ph n c a g theo vòng tu i c a cây. Theo đ ườ ng

ượ ả ướ ừ ỏ kính thân cây, hàm l ng pentozan gi m theo h ng t lõi ra v , trong khi đó hàm

ạ ề ệ ưở ủ ừ ệ ượ l ng mannan l i tăng. Đi u ki n sinh tr ng c a t ng cây riêng bi t, cũng gây

ả ưở ỏ ớ ượ ủ ố nh h ng không nh t i hàm l ự ng c a hemicellulose. S phân b hemicellulose

ộ ỗ ươ ố ồ ề ớ trong g cây lá r ng t ơ ng đ i đ ng đ u h n so v i cây lá kim.

2.5. M t s ủ ế ủ ỗ ộ ố hemicellulose ch y u c a g .

2.5.1. Xylan.

ổ ế ổ ế ấ ộ Xylan là polysaccarit thu c hemicellulose ph bi n ph bi n nh t. Chúng có trong

ộ ố ự ủ ả ậ ỗ ấ ả t t c các loài cây g , hòa th o và m t s loài th c v t khác. Xylan c a các loài

ự ậ ấ ạ ầ ử ữ ở th c v t khác cũng khác nhau b i thành ph n và c u t o phân t . Nh ng khác bi ệ t

ể ượ ử ụ ệ ệ ự ậ này có th đ ấ c s d ng làm d u hi u phân bi t các nhóm th c v t.

ạ ử ủ ủ ế ừ Xylan là các polysaccarit, mà đ i phân t ấ ạ c a chúng c u t o ch y u t ạ các m ch

β ấ ả ố ỗ ủ c a xyloza, đó là các g c Dxylopiranoza. T t c các xylan là các polysaccarit h n

ể ọ ừ ể ủ ậ ồ ộ th , ng ai tr xylan đ ng th c a cây s y alpha (esparto). Đây là m t polysaccarit

β ạ ạ ố ế ớ có m ch nhánh, trong m ch chính các g c Dxylanpiranoza liên k t v i nhau

→ ự ế ậ ạ ồ ủ ằ b ng các liên k t glicozit 1 4. Xylan c a các th c v t khác có m ch chính đ ng

ể ỉ ể ể ạ ẳ ồ th . Các xylan m ch th ng đ ng th ch có trong các loài rong bi n.

2.5.2. Mannan.

ủ ộ Mannan thu c nhóm hecxozan và là polysaccarit chính c a hemi cellulose trong gỗ

ượ ớ ắ ỗ ộ cây lá kim. Hàm l ng mannan trong g cây lá r ng không l n l m. Mannan là các

ạ ử ủ ủ ế ượ ạ ắ ủ ở polysaccarit mà đ i phân t c a chúng ch y u đ c t o b i các m t c a manoza –

ổ ế ộ ể ấ βố ế ấ ồ các g c Dmanopiranoza. Các mannan đ ng th r t hi m th y. Ph bi n r ng rãi

ủ ế ể ạ ỗ ỗ là các mannan h n th , ch y u là m ch nhánh, có chu i polyme chính c u t o t ấ ạ ừ

ữ ọ ơ Dmanoza và Dglucoza, chúng còn g i là glucomannan. Nh ng glucomannan đ n

ủ ỗ ả ấ ộ ỗ ử ủ gi n nh t là các glucomannan c a g cây lá r ng. Chu i phân t ấ ạ c a chúng c u t o

β β ế ớ ằ ố ở b i các g c Dmanopiranoza và Dglucopiranoza liên k t v i nhau b ng các liên

ỗ ử ủ ể ạ ẳ ế k t glicozit. Chu i phân t ặ c a các glucomannan này có th là m ch th ng ho c

β ứ ạ ạ ố ế ố ớ ạ m ch nhánh. M ch nhánh ch a các g c Dmanopiranoza k t n i v i m ch chính

→ → → ỉ ệ ế ặ ả ằ b ng các liên k t 1 2, 1 3 ho c 1 6. T l ộ Man:Glu giao đ ng trong kho ng t ừ

ự ế ộ ố ố ớ 1:1 đ n 2,3:1, trung bình là (1,5…2):1 đ i v i các loài cây lá r ng. S phân b các

ắ ỗ ử ậ ự ấ ạ ề ở ọ m t trong chu i phân t là vô tr t t , trong đó chi u dài các đ an c u t o b i các

ủ ủ ắ ổ ậ m t manoza và glucoza cũng thay đ i. B c trùng phân c a glucomannan c a cây lá

ớ ắ ỏ ừ ế ượ ộ r ng không l n l m và vào kh ang t 6070 đ n 100. Hàm l ng mannan trong g ỗ

ả ộ ừ ạ ươ ớ ố cây lá r ng vào kho ng t 1% 52 (cây b ch d ng) t i 3…4% (trong các gi ng cây

ượ ỗ ỏ ượ ứ ấ khác). Do hàm l ng trong g nh nên các mannan đ c nghiên c u r t ít.

3. LIGNIN.

ự ứ ồ Lignin là polyme t nhiên d i dào th hai trong plantae (sau cellulose), và th ườ ng

ỗ ợ ủ ấ ớ ự ể ạ ế ợ k t h p v i cellulose và hemicellulose đ t o thành c u trúc h tr chính c a th c

ủ ự ầ ỗ ổ ợ ậ v t và s gia tăng toàn c u m i năm c a lignin thông qua sinh t ng h p đ ượ ướ c c

tính là

ượ ệ ờ ệ ố ộ 6 × 1014 t. Lignin đ ậ ọ c coi là m t nguyên li u hóa h c sinh kh i tuy t v i và nh n

ượ ự ậ ệ ề ự đ c nhi u s chú ý trong lĩnh v c v t li u.

ổ 3.1. T ng quát.

ự ậ ệ 3.1.1. Khái ni m. Lignin t nhiên và phân l p.

ấ ợ ử ấ ạ ề ở ạ ị Lignin là h p ch t cao phân t có c u t o không gian ba chi u, tr ng thái vô đ nh

ổ ế ữ ấ ộ ọ ồ ố hình. Lignin là m t trong nh ng polyme có ngu n g c sinh h c ph bi n nh t trong

ư ỉ ồ ạ ầ ự ậ ậ ế ả ở ự t nhiên, nó h u nh ch t n t i trong th c v t b c cao: chi m kho ng 20% cây lá

ở ạ ộ r ng và 30% cây lá kim. Lignin cùng v i ớ cellulose và hemicellulose t o thành t ế

ỗ ấ ứ ạ ủ ấ bào g . C u trúc c a lignin r t ph c t p.

ự ậ

ấ

Hình 8. C u trúc ligin trong th c v t.

ấ ộ ở ự ồ ạ Lignin là m t polyphenol có c u trúc m . Trong t nhiên, lignin t n t ủ ế i ch y u

ế ấ ế ẽ ớ ự ậ ặ đóng vai trò ch t liên k t trong thành t ạ ế bào th c v t, liên k t ch t ch v i m ng

ể ể ấ cellulose và hemicellulose. R t khó đ có th tách lignin ra hoàn toàn. Lignin là

ượ ấ ừ ị ấ ể ơ ơ ị polymer, đ c c u thành t các đ n v phenylpropene, vài đ n v c u trúc đi n hình

ượ ấ ố ượ ề ị ấ ố ượ đ c đ ngh là: guaiacyl, ch t g c r u transconiferyl, syringly, ch t g c r u là

ấ ố ượ transsinapyl, phydroxylphenyl, ch t g c là r u transpcourmany.

ơ ả ủ

ơ ị ắ

ơ ồ

S đ 5. Các đ n v m t xích c b n c a lignin.

ự ở ậ ỗ ượ Lignin t nhiên là lignin trong g , còn lignin phân l p là lignin đ c tách ra t ừ

ự ầ ớ ố ượ ấ ỗ ủ ỗ g . Lignin t ồ nhiên trong g không đ ng nh t. Ph n l n kh i l ng c a nó trong g ỗ

ấ ạ ề ạ ị ờ có c u t o m ng không gian ba chi u, nh đó không b hòa tan trong các dung môi.

ể ự ụ ạ ớ ị ể Đ chuy n lignin t nhiên vào tr ng thái tan trong dung d ch v i m c đích lo i b ạ ỏ

ế ẫ ử ủ ề ạ ầ ả ị ằ hay đi u ch m u th tan trong dung d ch c n ph i phá h y m ng không gian b ng

ư ấ ả ạ ộ ọ ọ các tác đ ng hóa h c khá m nh (hòa tan hóa h c). Cũng nh t t c các polyme có

ạ ướ ệ ạ ử ự ấ ạ c u t o m ng l i, khái ni m đ i phân t lignin t nhiên không có ý nghĩa. Trong

ậ ệ ậ các lignin phân l p phân bi t lignin phân l p tan và không tan trong các dung môi.

ậ ữ ượ ấ ạ ướ Lignin phân l p không tan thì còn gi c c u trúc là m ng l đ ẫ i. Các m u lignin

ữ ạ ậ ử ả ử ủ ạ phân l p tan trong dung môi là nh ng đo n phân t , m ng phân t c a m ng l ướ i

ớ ộ ấ ấ ấ ồ này, nó có c u trúc phân nhánh v i đ phân nhánh r t cao và không đ ng nh t theo

phân t ử ượ l ng.

ự ậ ự ố 3.1.2. Vai trò và s phân b lignin trong th c v t.

ệ ấ ớ ế ự ậ ữ ầ Lignin xu t hi n khá s m trong các t bào th c v t. Trong nh ng ngày đ u tiên

ự ế ớ ủ ầ ế ư sau s phân chia t bào m i c a t ng phát sinh libe thì thành t bào còn ch a có

ư ả ắ ớ ộ ờ ế lignin. Nh ng ngay sau đó kho ng m t th i gian ng n các l p thành t ắ ầ bào b t đ u

ả ứ ậ ộ ế ệ ấ ỗ cho ph n ng nhu m màu nh n bi t lignin. Quá trình xu t hi n lignin hay g hóa

ự ậ ấ ớ ủ ỗ ố ữ ủ ế c a t bào g có vai trò r t l n trong quá trình s ng c a th c v t và gi vai trò quan

ỗ ủ ủ ế ọ ờ tr ng trong quá trình ti n hóa c a chúng. Chính nh có quá trình hóa g c a các mô

ự ậ ự ậ ể ừ ớ ố ế t bào th c v t mà th c v t m i chuy n t hình thái s ng d ướ ướ i n c sang hình thái

ể ừ ạ ề ạ ạ ầ ỗ ạ ố s ng trên c n, chuy n t d ng thân m m sang d ng thân g , và t o ra qu n th ể

ự ậ ư ệ ạ ườ ự ệ ằ ấ th c v t đa d ng, phong phú nh hi n nay. Ng i ta cho r ng s xu t hi n lignin,

ự ế ợ ủ ế ủ ầ ớ ự s tích lũy và s k t h p c a lignin cùng v i các thành ph n khác c a t bào làm

ớ ả ơ ọ ộ ứ ủ ấ ợ ơ cho các bó s i có đ c ng c h c, và cùng v i b n ch t th m c a mình làm cho

ế ỵ ướ ả ươ ở ị thành t bào có tính k n c, kh năng tr ng n kém, không b hòa tan trong n ướ c

ướ ụ ề ữ và b n v ng tr c tác d ng.

ộ Lignin trong cây hình thành mu n h n ơ cellulose và hemicellulose. Hàm l ngượ

ạ ộ ủ ế ả lignin càng cao bao nhiêu thì ho t đ ng c a t ấ bào càng gi m b y nhiêu. Lúc ban

ế ứ ầ ấ ấ ưỡ ầ đ u hình thành thì t bào ch a đ y nguyên sinh ch t, cung c p dinh d ng làm cho

ứ ộ ớ ế ế t bào l n lên, sau đó tùy theo m c đ tích lũy lignin trong thành t ứ ứ bào (t c là m c

ạ ộ ự ủ ỗ ượ ầ ả ộ đ hóa g ) mà s ho t đ ng c a nó và l ấ ng nguyên sinh ch t gi m d n, sau đó

ự ấ ấ ế nguyên sinh ch t m t đi thay vào đó là nh a cây. Lúc này t bào đã hoàn toàn hóa g ỗ

ữ ả ượ ầ ừ ả và khô đi, không còn kh năng phân chia n a. Hàm l ng lignin gi m d n t ngoài

ế ủ ế ộ ớ ữ ế ế vào trong t bào, ph ngoài các t bào là m t l p liên k t gi a các t ớ bào v i nhau,

ế Ở ớ ớ ượ ấ ớ ế ơ ọ g i là l p liên k t. l p này hàm l ế ng lignin r t l n chi m đ n h n 70%. Theo

ứ ự ừ ượ ớ ơ ấ ả ầ ượ th t t ngoài vào trong hàm l ng lignin gi m d n, l p s c p hàm l ng lignin

ủ ớ ứ ấ ư ầ ớ ớ ữ khá cao, phân l p trong c a l p th c p h u nh không còn lignin. Phân l p gi a

ứ ấ ượ ươ ế ố ủ ớ c a l p th c p hàm l ng lignin t ổ ả ng đ i cao, chi m kho ng 4050% trên t ng

ặ ỗ ố s lignin có m t trong g .

ươ ậ 3.1.3. Các ph ng pháp phân l p lignin.

ấ ả ươ ậ ượ T t c các ph ng pháp phân l p lignin đ c chia làm 2 nhóm: nhóm các ph ươ ng

ơ ở ạ ỏ ậ ượ ạ ắ pháp phân l p lignin trên c s lo i b polysaccarit thu đ c lignin d ng r n không

ươ ơ ở ậ ị tan; nhóm các ph ng pháp phân l p trên c s hòa tan lignin vào dung d ch sau đó

ượ ử ậ ẫ ẫ ị ọ ắ l ng đ ng thu đ ậ c các m u th phân l p tan trong dung d ch. M u lignin phân l p

ạ ạ ướ ố ự ộ không tan có câu t o m ng l ớ i gi ng v i lignin t ầ nhiên, m t ph n nào đó còn gi ữ

ấ ố ớ ự ế ư ạ ượ l i đ c hình thái c u trúc gi ng v i lignin t ủ nhiên c a thành t bào, nh ng t ấ t

ơ ố ậ ơ ọ nhiên là t ạ i x p h n. Lignin phân l p tan trong dung môi sau khi cô đ ng, làm s ch

ế ấ ạ ộ ươ ự ề và s y khô có d ng b t. Đi u ch các lignin axit. Các ph ng pháp này d a trên c ơ

ơ ậ ằ ặ ạ ộ ở ủ s th y phân toàn b polysaccarit b ng axit vô c đ m đ c. Có hai lo i lignin axit:

ượ ỗ ằ ử lignin axit sunfo: thu đ c khi x lý g b ng axit sunfuric 6478%; lignin axit

ượ ỗ ằ ử ở ệ ộ ề clohidric thu đ c khi x lý g b ng axit HCl 4042% nhi t đ 15°C Đi u ch ế

ộ ỗ ằ ế ằ ề ồ ử lignin đ ngamiac. Đi u ch b ng cách x lý luôn phiên b t g b ng dung dich axit

ị ạ nóng H2SO4 12% và dung d ch Cu(NH ủ 3)4(OH)2 l nh. Axit xúc tác quá trình th y

ữ ồ ế phân liên k t gi a hemi ị cellulose và lignin, còn dung d ch đ ngamiac thì hòa tan các

ề ế ượ ử ỗ polysaccarit. Đi u ch lignin iot. Lignin iot thu đ ằ c khi x lý g luôn phiên b ng

3H2IO6 và n

ướ ượ ậ ị dung d ch Na c khi đun nóng. Khi đó các nhóm r ủ u b c 2 c a

ắ ạ ứ ị polysaccarit b oxi hóa và đ t liên k t ế ở 2C3 trong m t xích piranoza, t o thành hai C

ở ị ườ ứ ễ ạ ị nhóm anđehit v trí này, đ ng ch a hai nhóm anđehit t o thành d dàng b phá

ướ ử ề ế ả ẩ ạ ằ ủ h y b ng n c nóng t o thành các s n ph m tan. Đi u ch lignin Braun. X lý g ỗ

ở ệ ộ ử ỗ ượ ị ằ b ng dung d ch etanol 95% nhi t đ phòng 20°C. G đem x lý đã đ c lo i b ạ ỏ

ấ ượ ấ ầ ố ớ ự ấ các ch t trích ly. Lignin thu đ c có c u trúc g n gi ng v i lignin t nhiên nh t.

ấ ậ 3.2. Tính ch t v t lý.

Ở ề ệ ườ ườ đi u ki n th ng, lignin không tan trong các dung môi thông th ể ng. Đ phân

ử ử ỏ ơ ượ ị ạ chia các đ i phân t lignin thành các phân t nh h n, hòa tan đ c vào dung d ch

ụ ạ ả ả ấ ườ ợ ầ c n ph i dùng các hóa ch t có tác d ng m nh. Ngay c trong tr ng h p đó, ta

ự ậ ể ệ ỏ cũng không th tách hoàn toàn lignin kh i nguyên li u th c v t.

ả 3.2.1. Kh năng hòa tan.

ấ ợ ử ấ ạ ả Lignin là h p ch t cao phân t có c u t o không gian nên không có kh năng hòa

ở ề ệ ườ ữ ề ệ ặ ỉ ệ tan trong dung môi đi u ki n th ng, ch trong nh ng đi u ki n đ c bi t thì

ấ ạ ị ắ ữ ứ ẳ ầ ạ ơ ẳ ữ nh ng phân ch a ít đ n v m t xích và nh ng ph n có c u t o m ch th ng, ph ng

ớ ị m i b hòa tan.

ụ ả ộ ươ Kh năng hòa tan lignin ph thu c vào ph ỏ ỗ ng pháp tách lignin ra kh i g .

ủ ệ ấ ị 3.2.2. Tính ch t keo và đi n ly c a dung d ch.

ử ứ ự ề ặ Trong phân t lignin có nhi u nhóm ch c phân c c, m t khác lignin thu đ ượ c

ườ ở ạ ẫ ấ ị ướ ử ệ th ng d ng các d n xu t nên trong dung d ch n c phân t lignin mang đi n tích

ụ ư âm, ví d nh :

ủ ữ ệ ạ ặ ị ộ Khi có m t các ion c a dung d ch đi n li thì gi a lignin và cation đó t o nên m t

ỏ ệ Ở ề ệ ệ ệ ấ ồ ộ ị ớ l p v đi n tích kép. ế ủ đi u ki n n ng đ dung d ch đi n li th p thì đi n th c a

ệ ạ ỏ ị ử ẩ ư ớ l p đi n tích kép có giá tr nh nh ng cũng làm cho các m ch phân t đ y nhau làm

ị ươ ả ằ ở ỗ ớ ộ ị cho lignin b tr ng n và có kh năng du i th ng. Khi đ nh t dung d ch tăng, có

ữ ế ệ ể ạ ấ ử ứ ể ề ỉ th xu t hi n các liên k t ngang gi a các m ch phân t . T c là có th đi u ch nh

ệ ộ ộ ị ị ử ị ể ạ ồ n ng đ dung d ch đi n li đ t o ra m t dung d ch mà phân t ộ lignin không b cu n

ệ ạ l ị i là dung d ch đ m.

ấ ị ể ấ ả ớ ộ ị Dung d ch lignin có th làm ch t phân tán do có đ nh t nh t đ nh và có kh năng

ạ ộ ề ặ ho t đ ng b m t.

ế ầ ạ ẳ ả ơ Lignin có kh năng k t dính là do trong thành ph n có nhân th m, m ch th ng,

ố ượ ự ứ ử ớ ư ấ các nhóm ch c phân c c có kh i l ng phân t ể ắ l n nh ch t keo nên có th g n

ữ ử ự ự ế k t nh ng phân t có c c và không c c.

ế ạ ệ 3.2.3. Bi n d ng nhi t.

ố ượ ộ ử ả ộ Lignin là m t polyme có kh i l ng phân t giao đ ng trong kho ng 400020000

ố ượ ự ề ử ư đvC, s khác nhau v kh i l ng phân t ề khá cao nh ng lignin không có tính m m

ư ạ ể ề ở ế ặ ệ ộ ẻ d o nh ng l i có th m m 140160°C, còn n u duy trì ho c nâng nhi t đ cao

ủ ị ơ h n thì lignin b phân h y.

ọ ủ ấ 3.3. Tính ch t hóa h c c a lignin.

ấ ợ ử ấ ạ ặ ơ Lignin là h p ch t cao phân t mang đ c tính th m và có c u t o phân t ử ấ r t

ơ ữ ứ ạ ị ắ ề ể ế ớ ơ ph c t p, v i nhi u ki u liên k t dime. H n n a, các đ n v m t xích phenylpropan

ấ ạ ề ặ ự ứ ư ề ệ ạ ạ l i còn có nhi u lo i nhóm ch c cũng th c hi n v đ c tr ng c u t o. Do đó, lignin

ả ứ ả ứ ả ứ ư ể ế ạ ọ ộ có th tham gia hàng lo t ph n ng hóa h c nh : ph n ng th , ph n ng c ng,

ả ứ ả ứ ư ụ ợ ph n ng oxi hóa, ph n ng ng ng t , trùng h p…

ị ủ ư ở ạ ị Lignin không b th y phân b i axit nh ng l i b oxi hóa nhanh chóng. Lignin

ướ ữ ơ ườ ặ không tan trong n c, các dung môi h u c thông th ng và c H ư ả 2SO4 đ c tr ng

ư ố ủ ề ị ướ ủ ụ nh ng tan t t trong ki m nóng, bifulfit. Lignin b phân h y d i tác d ng c a các

ể ị ể ọ ọ ướ tác nhân hóa h c và sinh h c. Lignin còn có th b chuy n hóa d ủ ụ i tác d ng c a

ẩ ấ n m, vi khu n và các enzym.

ầ ả ấ ơ ố 3.3.1. B n ch t th m và thành ph n nguyên t .

ườ ỉ ể ệ ủ ấ ằ ả ấ ợ Ng ơ i ta cho r ng b n ch t là h p ch t th m c a lignin ch th hi n trong quá

ồ ạ ấ ơ ỗ ớ ả trình phân tách lignin, còn lignin v i b n ch t th m trong g không t n t i.

ấ ạ ừ ố ượ Lignin c u t o t ba nguyên t C, H, O, trong đó hàm l ầ ấ ng cacbon r t cao ( g n

ớ ư ặ ấ 60%) so v i các polysaccarit và t ỷ ệ ươ t l ợ ng quan C:H r t cao, đ c tr ng cho các h p

ấ ữ ở ơ ở ơ ch t th m. T l ỷ ệ ươ t ng quan gi a C:H lignin lá kim là 6065% cao h n lignin

ườ ứ ề ộ cây lá r ng th ơ ng là 5560%, do lignin cây lá kim ch a nhi u nhóm metoxyl h n.

ằ ươ ủ ọ ườ ượ B ng các ph ng pháp phân h y hóa h c khác nhau ng i ta thu đ c các monome

ơ th m khác nhau.

ỉ ố ứ ủ ấ ậ ả ồ ạ ủ ơ Các ch ng minh v t lý b n ch t th m c a lgnin g m có: ch s khúc x c a

ỉ ố ư ả ấ ấ ặ ợ ơ ạ ầ lignin đ c tr ng cho các h p ch t th m là có b n ch t phenol, ch s khúc x g n

ự ạ ấ ổ ự ụ ủ ượ ằ b ng 1,6; các c c đ i h p th trong vùng quang ph c c tím c a lignin thu đ c khi

ủ ươ ớ ự ấ ứ ụ ắ ả ộ đ dài c a các sóng t ấ ng ng v i s h p th các nhóm b t màu mang b n ch t

ả ấ ạ ủ ụ ư ặ ơ ổ ồ th m và các d i h p th trong quang ph h ng ngo i c a lignin đ c tr ng cho vòng

benzen.

ơ ị ấ 3.3.2. Đ n v c u trúc

ấ ạ ị ấ ủ ắ ơ ệ M t xích c u t o monome c a lignin là các đ n v c u trúc phenylpropan, ký hi u

ọ ơ ị ặ rút g n là C6– C3 ho c là các đ n v C9.

ơ ị ắ

ơ ồ

ủ

S đ 6. Đ n v m t xích c a lignin phenyl propan.

ợ ổ ượ ạ ị ắ ơ ở Trong quá trình sinh t ng h p, lignin đ ớ c t o thành b i các đ n v m t xích v i

ứ ạ các nhóm ch c khác nhau. Có ba d ng chính là guaiacylpropan, syringgylpropan,

ậ ạ ớ ạ ế hydroxylphenylpropan. Các lo i lignin th m chí trong gi i h n thành t bào cũng

ươ ạ ơ ể ạ ị khác nhau theo t ng quan các lo i đ n v . Lignin có th chia làm ba lo i chính là

ỗ ộ ỗ ỏ lignin g lá kim, lignin g lá r ng và lignin các loài c .

ướ ố ứ ự ử ọ Trong hóa h c, lignin quy c đánh s th t các nguyên t cacbon trong vòng

ư ữ ẽ ệ ớ ỉ ơ ố ớ phenyl nh đã ch ra trong hình v khác v i ký hi u trong hóa h u c đ i v i

ử ạ ượ ữ ệ ằ phenyl. Các nguyên t cacbon trong m ch propan đ ạ c ký hi u b ng ch Hy L p.

ế ơ ồ ủ ườ ử ụ ự ả ắ Khi vi ả ứ t trên s đ ph n ng c a lignin th ng s d ng s mô t ạ ọ ng n g n m ch

ử ụ ệ ườ ử ụ ệ propan thay vì s d ng ký hi u _C_C_C_ thì ng i ta s d ng ký hi u C3

ơ ồ

ự

ả ắ ọ

ệ

ạ

ằ

S đ 7. S mô t

ng n g n m ch propan b ng ký hi u C3.

ứ ọ 3.4. Ch c năng sinh h c.

ấ ầ ố ế ữ ầ ả Lignin l p đ y kho ng tr ng trong thành t bào gi a các thành ph n cellulose,

ặ ệ ỗ ợ ạ hemicellulose và pectin, đ c bi t là trong các mô m ch và h tr : xylem tracheids,

ế ố ạ ế ế ộ ị ớ các y u t m ch và t bào sclereid. Nó liên k t c ng hóa tr v i hemiaellulose và do

ơ ọ ự ứ ế ậ ạ ạ đó liên k t chéo các polysacarit th c v t khác nhau, t o ra s c m nh c h c cho

ế ở ộ ặ ằ ộ ệ thành t bào và b ng cách m r ng toàn b nhà máy. Nó đ c bi t phong phú trong

ạ ỗ ả ứ ư ế ỗ ỗ g nén nh ng khan hi m trong g căng, là lo i g ph n ng.

ệ ẫ ầ ộ ọ ướ Lignin đóng m t ph n quan tr ng trong vi c d n n c trong thân cây. Các thành

ủ ầ ế ậ ấ ư ự ướ ấ ph n polysacarit c a thành t bào th c v t r t a n c và do đó th m vào n ướ c,

ự ủ ế ơ ở trong khi lignin l ạ ỵ ướ i k n c h n. S liên k t ngang c a các polysacarit b i lignin là

ộ ở ự ấ ụ ướ ạ ế m t tr ng i cho s h p th n c vào thành t ạ bào. Do đó, lignin giúp cho mô m ch

ể ẫ ủ ướ ệ ả ặ ấ ả ự ậ máu c a cây có th d n n c hi u qu . Lignin có m t trong t t c các th c v t có

ỗ ợ ư ạ ưở ằ m ch, nh ng không có trong bryophytes, h tr cho ý t ứ ng r ng ch c năng ban

ị ạ ủ ế ể ậ ướ ặ ầ đ u c a lignin đã b h n ch trong v n chuy n n c. Tuy nhiên, nó có m t trong

ỏ ườ ấ ổ ư ủ ự ậ ả ỏ ổ ả t o đ , d ng nh cho th y t ợ tiên chung c a th c v t và t o đ cũng t ng h p

ầ ủ ẽ ợ ứ ề ấ ằ lignin. Đi u này s g i ý r ng ch c năng ban đ u c a nó là c u trúc; nó đóng vai trò

ỏ ơ ỗ ợ ữ ạ ả ớ ị này trong Calliarthron t o đ , n i nó h tr các kh p gi a các đo n b vôi hóa.

ọ ủ 3.5. Phân h y sinh h c.

ượ ớ ư ụ ậ ọ Trái ng c v i các polyme sinh h c khác (ví d nh protein, DNA và th m chí là

ủ ủ ả ơ ố cellulose), lignin có kh năng ch ng phân h y và th y phân xúc tác axit và baz . Tuy

ứ ộ ả ặ ạ nhiên, m c đ mà lignin không ho c không suy gi m khác nhau tùy theo loài và lo i

ự ậ ễ ị ủ ụ ấ mô th c v t. Ví d , lignol syringyl d b thoái hóa do phân h y n m vì nó có ít liên

ả ơ ớ ơ ị ử ấ ế k t arylaryl và kh năng oxy hóa kh th p h n so v i các đ n v guaiacyl. Do đ ượ c

ế ầ ớ ế ể ả ả liên k t chéo v i các thành ph n thành t ế bào khác, lignin gi m thi u kh năng ti p

ố ớ ủ ủ ẫ ậ ế ậ c n c a cellulose và hemicellulose đ i v i các enzyme c a vi sinh v t, d n đ n

ả ả ố gi m kh năng tiêu hóa sinh kh i.

ộ ố ư ồ M t s enzyme ligninolytic bao g m heme peroxidase nh lignin peroxidase,

ư ử ạ mangan peroxidase, peroxidase linh ho t và peroxidase kh màu cũng nh laccase

ồ ự d a trên đ ng. Lignin peroxidase oxy hóa lignin không phenolic, trong khi peroxidase

ặ ấ ộ ỉ mangan ch oxy hóa các c u trúc phenolic. Peroxidase nhu m màu, ho c DyPs, th ể

ạ ộ ư ệ ấ ạ ợ ộ ấ ề hi n ho t đ ng xúc tác trên m t lo t các h p ch t mô hình lignin, nh ng ch t n n

ủ ư ượ ế ấ ề in vivo c a chúng ch a đ c bi t. Nhìn chung, laccase oxy hóa ch t n n phenolic

ộ ố ư ấ ượ ấ ề ứ nh ng m t s laccase n m đã đ c ch ng minh là oxy hóa ch t n n không phenolic

ặ ủ ử ổ ấ ợ ớ ự v i s có m t c a ch t trung gian oxi hóa kh t ng h p.

ƯƠ

Ễ

Ủ

Ự

Ữ

Ứ

Ụ

NG II. NH NG NG D NG TH C TI N C A CELLULOSE,

Ờ Ố

HEMICELLULOSE, LIGNIN TRONG Đ I S NG.

1. CELLULOSE

ẽ ấ ữ ơ ế ớ ấ ợ ế ượ Cellulose có l là h p ch t h u c phong phú nh t trên th gi ầ i mà h u h t đ c

ự ậ ầ ấ ấ ở ấ ế ả ả s n xu t b i th c v t. Nó là thành ph n c u trúc nh t trong các t bào và mô th o

ượ ỗ ộ ự ọ d c. Cellulose là m t chu i polymer dài t nhiên, đóng vai trò quan tr ng trong chu

ự ủ ườ ụ ế ộ ẩ trình th c ph m c a con ng i m t cách gián ti p. Polyme này có công d ng linh

ề ạ ho t trong nhi u ngành…

ườ ế ộ ư ề ể ọ Con ng i không th tiêu hóa cellulose, nh ng đi u quan tr ng trong ch đ ăn là

ấ ơ ỗ ợ ệ ố ủ ạ ấ ơ ữ ứ ể ch t x . Ch t x h tr h th ng tiêu hóa c a b n, gi cho th c ăn di chuy n qua

ẩ ả ấ ộ ỏ ơ ể ru t và đ y ch t th i ra kh i c th .

ứ ả ượ ớ ượ ậ ụ ữ ể Rác th i bã mía ch a hàm l ng l n cellulose đ ậ c t n d ng đ làm nh ng v t

ơ ể ữ ụ d ng h u ích, an toàn cho c th .

ỗ ứ ượ ớ ượ ử ụ ử ự ệ G ch a hàm l ng cellulose l n đ ộ c s d ng trong vi c xây d ng nhà c a, n i

th t...ấ

ớ ừ ỗ ơ ạ ồ ượ ử ụ Ngu n cellulose l n t ứ g , r m r , tre, n a, bông, đay… đ c s d ng trong

ệ ả ấ ấ ngành công nghi p s n xu t gi y.

ể ả ấ ơ ợ ệ ợ S i cellulose là nguyên li u đ s n xu t t s i. Khi hòa tan cellulose trong NaOH

ượ ấ ớ ị ơ ơ loãng và CS2 thu đ c dung d ch keo r t nh t là t visco. Còn t axetat đ ượ ả c s n

ấ ằ ớ xu t b ng cách hòa tan cellulose v i anhidrit axetic.

ệ ả ợ ể Bông đay dùng đ kéo s i, d t v i.

ể ượ ứ ơ ủ ễ R m có ch a cellulose cao và hemicellulose có th đ c d dàng th y phân đ ể

ườ ệ ả ệ ấ ở lên men đ ề ng nên đã tr thành nguyên li u ti m năng trong vi c s n xu t nhiên

ệ li u etanol.

ậ ệ ượ ứ ụ ườ Cellulose có ng d ng trong Y, D c và làm v t li u gia c ng cho các compozit

ệ ố ọ ứ ụ ầ ấ ọ ơ ố ố sinh h c, ng d ng các h th ng phân ph i thu c sinh h c và ch t nh y, s n d ượ c

ph m.ẩ

ể ượ ử ụ ư ạ ộ ộ ố Cellulose d ng b t tinh th đ ấ ấ c s d ng nh là m t ch t ch ng đông vón, ch t

ư ộ ấ ơ ấ ồ ượ ử ụ nhũ hóa, ch t làm dày và nh m t ngu n ch t x . Nó đ c s d ng trong kem, bánh

ọ ướ ự ẩ ừ ữ ử ướ ợ ỗ ng t, bánh n ng, th c ph m t s a, khoai tây kh n c, h n h p socola nóng và

bánh pudding x p. ố

Ete cellulose và este cellulose là hai nhóm chính c a d n xu t cellulose có tính

ủ ẫ ấ

ấ ượ ử ụ ự ể ế ạ ơ ọ ch t hóa lý và c h c khác nhau đ c s d ng đ xây d ng các d ng bào ch và

ứ ạ ả ẩ ượ ế ể các s n ph m chăm sóc s c kh e. ỏ Bên c nh đó, nó còn đ c dùng đ bào ch ph ủ

ậ ả ể phóng thích kéo dài và trì hoãn, ma tr n gi i phóng kéo dài và có ki m soát, h ệ

ấ ấ ầ ẩ ố ố ố ố ọ ố ư ấ th ng phân ph i thu c th m th u, thu c sinh h c và ch t nh y, thu c nén nh ch t

ườ ế ấ ỏ ấ ổ ạ ặ ạ ị tăng c ư ấ ng nén. D ng bào ch ch t l ng nh ch t làm đ c và ch t n đ nh , h t và

ấ ế ấ ạ ư ế ẩ ề ứ viên nén nh ch t k t dính, ch ph m semisolid làm ch t t o keo và nhi u ng

ụ d ng khác.

ự ạ ấ ổ ố Cellulose trixetat làm thu c súng không khói, ch t n cho mìn, l u đ n.

ệ ế ượ ứ ấ ổ ụ ạ ị Trong công nghi p, cellulose tinh khi ấ c ng d ng làm ch t n đ nh, t o c u t đ

ấ ấ ượ ứ ấ ể ụ ề ượ ế trúc, ch t thay th ch t béo…. Nó đ c ng d ng nhi u nh t đ làm tá d ậ c d p

ượ ế ặ ệ ệ ậ ấ ổ ờ ị viên, tá d c k t dính, đ c bi ẳ t trong công ngh d p th ng nh tính ch t n đ nh,

ơ ề ặ ọ ọ ươ ớ ượ ấ an toàn, tr v m t hóa h c và sinh h c nên ít t ng tác v i d c ch t nên làm tăng

ọ ủ ẩ ố ổ ỹ ượ ử ụ ị tu i th c a thu c. M ph m cellulose đ ấ ấ ổ c s d ng làm ch t n đ nh gel, ch t

mang…

ạ ỏ ư ẻ ấ ắ ỳ ẩ Cellulose tái sinh : lo i b l u hu nh, t y tr ng và thêm ch t làm d o (glycerin)

ộ ố ứ ố ọ ụ ấ ộ ể ạ đ t o thành m t màng trong su t g i là gi y bóng kính. M t s ng d ng trong

ượ ư ả ợ ủ ẩ ặ ươ ố bao bì d c ph m do các đ c tính phù h p c a nó nh kh năng t ng thích t t, đ ộ

ộ ộ ồ ố ề b n, đ trong su t và đ đàn h i.

ấ ủ ớ ả ướ ộ ẫ Hydroxylprpyl cellulose là m t d n xu t c a cellulose v i c hai n c hòa tan và

ữ ơ ượ ử ụ ư ộ ấ ế ấ ặ ấ hòa tan h u c , nó đ c s d ng nh m t ch t làm đ c, ch t k t dính th p và nh ư

ộ ươ ổ ị m t nhũ t ng n đ nh.

ộ ợ ố ừ ấ ọ ồ ở ạ Methyl cellulose là m t h p ch t hóa h c có ngu n g c t cellulose ộ d ng b t

ắ ế ướ ạ ệ ạ ị màu tr ng tinh khi t, hòa tan trong n ộ c l nh t o thành m t dung d ch s t dính

ặ ượ ử ụ ể ữ ư ể ấ ặ ấ ho c gel. Nó đ ự c s d ng nh ch t làm đ c và ch t chuy n th s a trong th c

ế ượ ẩ ả ẩ ườ ỹ ph m và các s n ph m m phâm. Trong bào ch d ẩ c ph m, ng i ta dùng

ệ ế ỗ ố ỡ ị ị ượ methylcellulose trong vi c bào ch các nhũ d ch và h n d ch, thu c m , tá d c dính

và rã cho viên nén.

2. HEMICELLULOSE.

ố ớ ấ ừ ả ấ ọ Hemicellulose có ý nghĩa quan tr ng đ i v i quá trình s n xu t gi y t nguyên

ặ ủ ậ ợ ự ệ ậ ỹ li u cellulose k thu t. S có m t c a hemicellulose làm thu n l i cho quá trình

ề ặ ụ ủ ủ ề ấ ộ ộ ậ ề nghi n b t. M c đích c a quá trình nghi n b t gi y là tăng b m t riêng c a v t

ứ ộ ệ ơ ơ ổ li u x cellulose, tăng m c đ phân t , ch i hóa, hydrat hóa đ t ể ờ ấ ướ gi y ấ t và gi y

ủ ơ ả ợ khô sau này có đ tính năng c lý thích h p. Hemicellulose làm các quá trình đó x y

ố ơ ra t t h n.

ị ệ ủ ỗ ể ầ Hemicellulose khi b nhi ấ t phân cùng các thành ph n khác c a g có th cung c p

ạ ả ề ẩ nhi u lo i s n ph m quý.

ủ ả Ứ ụ ủ ề ẩ ố ị ủ ng d ng truy n th ng c a s n ph m phân h y hemicellulose là thu d ch th y

ệ ỗ phân hoàn toàn nguyên li u g .

ượ ử ụ Hemicellulose đ c s d ng làm màng và gel trong bao bì. Hemicellulose không

ủ ể ạ ọ ượ ử ụ ượ ộ đ c h i và có th phân h y sinh h c, nó đ c s d ng trong các màng ăn đ c đ ể

ự ể ệ ả ẩ ị ế ấ ọ b c th c ph m đ duy trì k t c u, mùi v và c m giác mi ng.

ể ử ụ ươ ị ợ Hemicellulose thích h p đ s d ng làm nhũ t ấ ổ ng và ch t n đ nh.

ề ẩ ấ ớ ỹ ượ ẩ ấ Các tính ch t có ti m năng l n cho m ph m, d c ph m và hóa ch t.

ứ ụ ấ ọ ể Hemicellulose ng d ng trong chuy n hóa sinh h c các ch t lignocellulose: Các

ầ ớ ự ụ ế ế ệ ẩ ậ ộ polymer th c v t chi m m t ph n l n trong các ph ph ph m nông nghi p. Các

ủ ế ụ ứ ế ả ẩ ph ph ph m này ch y u ch a lignocellulose, trong đó có kho ng 2035%

ủ ế ầ ủ hemicellulose, 3035% cellulose và 1015% lignin. Thành ph n ch y u c a

ộ ượ ữ ơ ệ ỏ ả hemicellulose là các đ ngườ và m t l ng nh các axit h u c . Vi c phân gi i xylan

ủ ế ấ ẫ ổ ợ ạ trong hemicellulose d n đ n phá h y c u trúc t h p lignocellulose t o thành các

ạ ườ ệ ả ẩ lo i đ ng làm c ch t ơ ấ cho quá trình lên men các s n ph m công nghi p khác.

ệ ả ứ ụ ấ ả ấ Hemicellulose ng d ng công ngh s n xu t gi y: ấ ấ Trong quá trình s n xu t gi y

ạ ỏ ỏ ộ ằ ấ ổ ợ ầ c n lo i b lignin kh i b t gi y. Lignin n m trong t ồ h p lignocellulose bao g m:

ể ượ ừ ổ ợ ươ lignin, cellulose và hemicellulose. Đ tách đ c lignin t h p này, ph t ng pháp

ề ố ườ ổ ướ ặ truy n th ng th ng dùng là b sung n c clo ho c clo dioxide. Tuy nhiên ph ươ ng

ườ ễ ố ườ ủ pháp này th ng t n kém và gây ô nhi m môi tr ầ ng do thành ph n c a clo trong

ướ ệ ả ậ ườ ườ ể ử ộ n c th i. Vì v y, hi n nay ng i ta th ấ ng dùng hemicellulose đ x lý b t gi y.

ạ ộ ử ế ả ấ ẩ ằ ộ ộ ẽ ạ X lý b t gi y b ng ch ph m xylan s t o ra m t lo i b t tăng kh năng phân t ơ

ấ ủ ộ ổ ệ ch i hóa và hoàn thi n tính ch t c a b t.

ụ ứ ấ ứ ề Xylan làm ch t ph gia cho th c ăn chăn nuôi: ứ Nhi u nghiên c u đã ch ng minh

ấ ượ ữ ạ ố ứ ố ượ ớ ằ r ng nh ng h t ngũ c c kém ch t l ng có ch a s l ấ ng l n các ch t kháng dinh

ưỡ ả ấ ứ ệ ậ ổ d ữ ng. Vì v y b sung các enzyme vào nh ng th c ăn này cho hi u qu r t rõ ràng.

ộ ố ượ Xylan là m t trong s các enzyme dùng cho chăn nuôi thu hút đ ề ự c nhi u s quan

ứ ứ ệ ề ả ưỡ tâm nghiên c u. Nhi u công trình đã ch ng minh hi u qu dinh d ng và kinh t ế

ặ ế ợ ứ ủ ơ ổ ớ ậ khi b sung xylan đ n ho c k t h p v i các enzyme th y phân khác vào th c ăn v t

nuôi.

ượ ứ ả ạ ọ ấ ơ ụ ệ ề ộ Xylan đ c ng d ng r ng rãi trong vi c làm m m rau qu , g n l c ch t x trong

ệ ướ ả ượ ấ ạ ỏ công nghi p n c hoa qu và r ầ u vang, hóa l ng ch t nh y trong quá trình t o cà

ỏ ệ ậ ầ ấ ộ phê l ng, tách chi ế ươ t h ự ng li u và ch t màu, d u th c v t và tinh b t... Ngoài ra

ượ ứ ọ Xylan còn đ c dùng trong các nghiên c u khoa h c.

ườ ượ ệ ử ụ ệ ọ Đ ng hemicellulose r u lên men là vi c s d ng công ngh sinh h c, đ ượ c

ừ ậ ệ ợ ể ệ ạ ượ làm t v t li u s i tái t o cây nguyên li u đ dùng r u.

ượ ệ ề ố ị Mu i ố hemicellulose đ ả ể c dùng trong vi c đi u tr , ki m soát, phòng ch ng vàc i

ư ả ứ ứ ữ ệ ệ ệ ộ ị ủ thi n nh ng b nh, h i ch ng và tri u ch ng nh gi m cholesterol, quy đ nh c a

ạ ộ ế ễ ộ ị ồ n ng đ glucose huy t thanh sau ăn và ho t đ ng kích thích mi n d ch

3. LIGNIN.

́ ̀ ̀ ́ ́ ́ ̣ ̣ ̉ ̣ ̉ Lignin la môt nguyên liêu thô co kha năng tai tao, chi phi phai chăng, co tiêm năng

́ ́ ́ ́ ̀ ́ ̀ ́ ̀ ̉ ̉ thay thê cho bât ky san phâm nao co nguôn gôc t ̀ ̀ ́ ư cac chât hoa dâu.

ượ ứ ệ ả ụ ề ấ ỗ Lignin đ c ng d ng nhi u trong công ngh s n xu t viên nén g .

ồ ừ ị ượ ứ ụ ư ấ ộ ộ Lignin thu h i t d ch đen đ ấ c ng d ng r ng rãi nh là m t ch t phân tán, ch t

ổ ệ ả ụ ấ ả ấ ấ ị n đ nh và ch t ph gia trong công nghi p s n xu t cao su, s n xu t bê tông, ph ụ

ấ ế ấ ẻ ồ ố ệ gia đ g m, ch t k t dính, ch t d o trong công nghi p…

ớ ủ ể ả ộ ỗ ợ ướ ạ Dùng lignin đ làm gi m đ nh t c a h n h p thann c, mang l i tính thanh

ả ố ệ ả kho n t ả t khi phân tán bùn trong ngành than. Tính năng này có hi u qu làm gi m

ụ ữ ướ ả ố ệ ả ự ư s ng ng t ạ gi a các h t bùn thann ệ c, c i thi n hi u qu đ t cháy.

ể ượ ử ụ ấ ấ ố ộ Lignin cũng có th đ ộ c s d ng làm ch t phân tán thu c nhu m và ch t thu c

ạ ộ ủ ư ệ ẹ da trong công nghi p nh . Các nhóm ho t đ ng c a lignin, nh axit sulfonic và

ượ ử ụ ể ề ạ ố ộ ồ nhóm amin, đ c s d ng đ phân tán các h t thu c nhu m đ ng đ u trong n ướ c,

ả ứ ệ ề ằ ộ ồ ơ ớ ạ ộ làm cho vi c nhu m đ ng đ u h n b ng cách ph n ng v i các nhóm ho t đ ng

ộ ề ạ ủ ệ ả ạ ả collagen. Tính năng này giúp c i thi n đ m m m i c a h t da và gi m vi c s ệ ử

ứ ủ ễ ả ấ ộ ộ ụ d ng các ch t thu c da chrome. Nó cũng làm gi m m c đ ô nhi m c a môi

ườ tr ng.

ể ượ ử ụ ự ậ ệ ư ộ ự Lignin cũng có th đ ấ c s d ng trong lĩnh v c v t li u xây d ng, nh m t ch t

ử ướ ằ ấ ườ kh n ủ c bê tông và ch t mài mòn c a xi măng. B ng cách tăng c ộ ủ ng đ c a bê

ệ ế ậ ệ ấ ể tông, lignin có th trì hoãn vi c thi ả t l p bê tông và c i thi n tính ch t gi ữ ướ c n

ứ ự ể ầ ằ ả ủ c a bê tông, có th tăng kh năng đáp ng các yêu c u trong xây d ng. B ng cách

ộ ủ ệ ệ ề ể ả ạ ả c i thi n hi u qu nghi n b t c a các h t xi măng, lignin có th làm cho kích th ướ c

ứ ụ ề ả ạ ồ ượ ơ ủ c a các h t bê tông đ ng đ u h n và gi m m c tiêu th năng l ng trong quá trình

ề nghi n xi măng.

ượ ư ớ ụ ệ ẳ ạ Lignin cũng đã đ ạ c áp d ng trong nông nghi p, ch ng h n nh v i các lo i

ả ề ữ ề ấ ả ọ ệ ố thu c gi i phóng b n v ng, phân bón và đi u hòa đ t. Thông qua t i tr ng hi u qu ả

ử ừ ự ủ ể ố ủ c a các phân t thu c tr sâu và ki m soát s phóng thích c a chúng, t ỷ ệ ử ụ s d ng l

ừ ể ố ượ ừ ự ố thu c tr sâu có th tăng lên và l ể ả ng thu c tr sâu có th gi m. Phân bón d a trên

ậ ấ ả ể lignin có ba tính ch t chính: hòa tan ch m, gi i phóng có ki m soát và không hòa tan.

ữ ủ ả ấ ả ự ấ Nh ng tính ch t này làm gi m s m t mát c a phân bón và c i thi n t ệ ỷ ệ ử ụ s d ng l

phân bón.

ượ ử ụ ấ ợ ể ả Lignin đ c s d ng đ s n xu t s i carbon.

ượ ử ụ ự ấ ố ồ ọ Lignin cũng đã đ c s d ng trong lĩnh v c y h c, bao g m các ch t ch ng viêm,

ố ứ ư ế ố ố thu c ch ng ung th và thu c c ch virus.

ể ượ ử ụ ệ ổ ợ Lignin còn có th đ c s d ng làm nguyên li u t ng h p dimetyl sulfoxyt khi

ặ ư ớ ỳ đun nóng lignin v i sulfo dioxit ho c l u hu nh.

ữ ả ẩ ọ ơ ượ ằ Vanilin là s n ph m h u c quan tr ng thu đ c b ng cách oxi hóa lignin g ỗ

ề ườ ỗ ứ ề ỗ ợ m m trong môi tr ng ki m, còn lignin g c ng cho h n h p Vanilin và

ể ử ụ ệ ượ Sirigandehit. Ngoài ra, Sirigandehit có th s d ng trong công nghi p d ẩ c ph m

ố ủ ế ể ề đ đi u ch thu c ng .

ệ ẫ ướ ọ ấ Lignin đóng vai trò quan tr ng trong vi c d n n c trong nhà máy xu t phát.

̀ ́ ́ ́ ̀ ̀ ̀ ́ ̀ ̉ ̉ ̣ ̣ Cac san phâm co nguôn gôc t ̀ ư lignin đong va tro quan trong trong viêc hinh thanh

̀ ́ ̃ươ ự ̣ ̣ đât va trong dinh d ng đông th c vât.

̀ ̀ ́ ̃ ́ ̉ ử ́ ư ự ợ ̣ ̣ ̣ ̉ ̃ Lignin co thê s dung lam nguyên liêu hô tr cho cac ng dung th c phâm va my

́ ̀ ̃ ̀ ́ ́ ́ ượ ợ ̉ ̣ ̣ ̣ phâm bao gôm gel hoăc chât nhu hoa. Lignin đ c điêu chê đăc biêt thich h p tr ở

́ ̀ ́ ́ ̀ ́ ́ ̣ ̉ thanh hoat chât cho tinh chông oxy hoa, chông vi khuân va virus.

Ậ

Ế

K T LU N

ồ ạ ờ ố ườ Cellulose, hemicellulose, lignin luôn t n t i xung quanh đ i s ng con ng i và đ ượ c

ộ ề ặ ọ ế ử ụ s d ng r ng rãi. Chúng ngày càng có vai trò quan tr ng v m t kinh t khi đ ượ ử c s

ư ậ ệ ụ ứ ệ ọ ệ ụ d ng nh v t li u thô cho các ng d ng trong công ngh sinh h c và công nghi p,

ứ ậ ụ ơ ở ể ệ ẩ ố ơ ữ h n n a chúng chính là c s đ thúc đ y vi c nghiên c u t n d ng sinh kh i trong

ế ượ ế ả ữ ự ề ấ các mô hình s n xu t tinh ch và chi n l ể c cho s phát tri n b n v ng.Các

ể ấ ở ấ ả ấ ề ệ ọ polymer sinh h c này có th th y t c các h sinh thái trên đ t li n và đây là t

ấ ữ ạ ớ ề ấ ẩ ợ ơ ồ ngu n h p ch t h u c tái t o l n nh t trong sinh quy n. ả ể Nhi u s n ph m thân

ệ ườ ừ ượ ị ườ ệ ữ ớ thi n môi tr ng làm t chúng đã đ ệ c hi n di n trên th tr ặ ng. V i nh ng đ c

ệ ở ệ ươ ụ ể ầ ầ ả ữ tính h u hi u, Vi t Nam, trong t ng lai g n c n ph i và có th áp d ng chúng

ự ể ả ệ ề ệ ả ấ ọ ườ vào các công ngh sinh h c trong nhi u lĩnh v c đ s n xu t và b o v môi tr ng,

ể ể ệ ấ có th đi n hình là công nghi p cellulose gi y.

Ả

Ệ

TÀI LI U THAM KH O

[1] Atkins, Peter W. (1987). Molecules, W. H. Freeman, New York.

[2] Alessandro Gandini and Mohamed Naceur Belgacem (2013) in Handbook of

Biopolymers and Biodegradable Plastics.

[3]Dossier(2017), Lignin a natural resource with huge potential. Articles Bioeconomy

BW.

[4] Dinh Kha Trinh, Dinh Thi Quyen, Thi Tuyen Do, Thi Thu Huong Nguyen, Ngoc

Minh Nghiem (2014), Optimization of culture conditions and medium components forr

Carboxymethyl Cellulase production by a novel basidiomycete strain Peniophora,

Iranian Joumal of Biotechnology, 11(4), pp.251259.

[5]. Ewa Rudnik (2013) in Handbook of Biopolymers and Biodegradable Plastics

[6]Friedrich Emil Brauns and Dorothy Alexandra Brauns (1960). The Chemistry of

Lignin, Academic Press, Cambridge, 36.

[7]Friedrich Emil Brauns and Dorothy Alexandra Brauns (1960). The Chemistry of

Lignin, Academic Press, Cambridge,630658.

[8] Francesco Cherubini, Anders H. Strømman (2011) in Biofuels.

[9]John F Kennedy, Glyno Phillips and Peter A Williams (1995), Structure and

reactivity of cellulose. Cellulose and Cellulose Derivatives, one edition,Woodhead

Publishing, Scania, 5155.

[10]John F Kennedy, Glyno Phillips and Peter A Williams (1995), Applications of

cellulose. Cellulose and Cellulose Derivatives, one edition, Woodhead Publishing,

Scania, 373380.

[11] Jin Huang, Shiyu Fu and Lin Gan (2019), Introduction. Lignin Chemistry and

Applications, Elsevier, Emsterdam, 12.

[12] Jett C. ArthurJr (1989), Comprehensive Polymer Science and Supplements.

ồ ơ ở ậ ọ [13]H Sĩ Tráng (2003). ỗ C s hóa h c g và xeluloza t p 1, ấ ả Nhà xu t b n Khoa

ậ ườ ạ ọ ộ ỹ ọ h c và K thu t, Tr ng Đ i h c Bách khoa Hà N i.

ồ ơ ở ậ ọ [14]H Sĩ Tráng (2006). ỗ C s hóa h c g và xeluloza t p 2, ấ ả Nhà xu t b n Khoa

ậ ườ ạ ọ ộ ỹ ọ h c và K thu t, Tr ng Đ i h c Bách khoa Hà N i.

[15]Hirokazu Kobayashi (2013), Atsushi Fukuoka, New and Future Developments in

Catalysis.

[16]Inder M. Saxena (2001), R.M. BrownJr, in Progress Biotechnology.

[17] Gerd Brunner (2014), Supercritical Fluid Science and Technology.

[18] Kenji Kamide (2005),Introduction.Cellulose and Cellulose Derivatives Molecular

Characterization and its Applications, one editon, Elsevier Science.

[19] Lalit M. Srivastava(2002), Hormones and Environment. Plant Growth and

Development.

[20]L. Andrew Staehelin (2000), Cell wall, Encyclopaedia Britannica.

[21] M. Asif(2009), Construction Materials. Sustainability.

[22] Pratima Bajpai (2018), Pulp and paper. Biermann'sHandbook , third edition ,

Elsevier.

[23] Rajendran Velmurugan and Aran Incharoensakdi (2018), Nanoparticles and

Organic Matter. Nanomaterials in Plants, Algae, and Microorganisms.

[24]Siti Machmudah and Motonobu Goto (2017),Water Extraction . Bioactive

Compounds.

[25]The Editors of Encyclopaedia Britannica ( 2003), Hemicellulose. Encyclopaedia

Britannic.

[26] Vidya Suseela (2019). Ecosystem Consequences of Soil Warming.

[27] Vaibhav Dhyani, Thallada Bhaskar (2019), Alternative Feedstocks and

Conversion Processes for the Production of Liquid and Gaseous Biofuels.

Biofuels ,second edition, Elsevier.

[28] Yasushi Sato(2001),Molecular Breeding of Woody Plants. Progress in

Biotechnology.

Ụ Ụ PH L C

ư ầ ộ ố ề ứ ủ ụ ả M t s hình nh s u t m v ng d ng c a cellulose, hemicellulose, lignin trong

ự ễ ờ ố đ i s ng th c ti n.

1. Cellulose

ậ ệ ự ấ ả ấ ộ ấ S n xu t gi y V t li u xây d ng, n i th t

ấ ả ợ ả ố S n xu t v i s i Thu c súng không khói

ậ ệ ừ ặ ạ ọ M t n sinh h c V t li u t bã mía

2. Hemicellulose

ấ ổ ị Màng và gel trong bao bì Ch t n đ nh

ử ụ ứ ấ ấ ộ Ch t ph gia trong th c ăn chăn nuôi X lý b t gi y

ể ấ ọ Chuy n hóa sinh h c các ch t lignocellulose

3. Lignin

ấ ợ ụ ề ấ ả S n xu t s i carbon Ch t ph gia trong nhi u ngành

công nghi pệ

ả ấ ỗ S n xu t viên nén g Dùng trong ngành than

ư ứ ế ấ ố Ch t ch ng viêm, ung th , c ch virus