木质素

木质素是木质纤维素的三大主要成分之一，广泛存在于木质组织中，是一种具有三维网状结构的生物高分子，是储量仅次于纤维素的第二大生物质资源，同时也是自然界唯一的可再生芳香性原料。木质素主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁，起到抗压作用，并具有避免生物侵害和水侵蚀、抗菌、抗氧化、抗紫外吸收和阻燃等功能。但由于在自然界中，木质素与纤维素、半纤维素等往往相互连接，因此分离得到结构完全不受破坏的木质素具有很大难度。木质素由芳环和侧链（如甲氧基和多羟基丙基）通过大量C-O和C-C键连接组成，原料种类丰富，具有三维高度支链化的聚合物结构，使其定向转化具有很大的挑战性。
木质素是由四种醇单体（对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物。
木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。因单体不同，可将木质素分为3种类型：由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素（syringyl lignin，s-木质素），由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素（guajacyl lignin，g-木质素）和由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素（hydroxy-phenyl lignin，h-木质素）；裸子植物主要为愈创木基木质素（g），双子叶植物主要含愈创木基-紫丁香基木质素（g-s），单子叶植物则为愈创木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素（g-s-h）。从植物学观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质，并使这些细胞具有特定显色反应（加间苯三酚溶液一滴，待片刻，再加盐酸一滴，即显红色）的物质；从化学观点来看，木质素是由高度取代的苯基丙烷单元随机聚合而成的高分子，它与纤维素、半纤维素一起，形成植物骨架的主要成分，在数量上仅次于纤维素。木质素填充于纤维素构架中增强植物体的机械强度，利于输导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。木质素广泛存在于木本植物、草本植物以及所有的维管植物等木质化植物的细胞中，通常植物幼嫩的部位木质素的含量越低，越老熟的部位含量越高。

在细胞中，木质素主要存在于在胞间层，也称之为中层，就是细胞与细胞之间的空隙。中层是细胞壁浓度最高的部位。其次木质素还存在于植物细胞的细胞壁中，主要是在次生细胞壁中填充纤维与纤维之间的空隙。木质素是植物体内存在的一种物质。这种物质在植物的进化过程中起到至关重要的作用。在木质素没有形成之前，陆地植物由于重力、营养输送等因素的影响，导致二叠期的植物高度都很矮，一般在0.5—1.2米左右，并且那时的植物都很脆弱，硬度和韧度都不好；在木质素出现之后，陆地植物对抗重力的能力得到了增强，同时也进化出运输营养的系统。这样的改变使植物的高度开始发生巨大变化，植物从原来的1米左右高，变成十几米高、几十米高、甚至几百米高。这都是木质素的产生给植物带来的影响。木质素的出现是让陆地植物在地球上能够更加繁荣发展的重要因素之一。碱性木素可用于制备一种水果护色液，包括下述重量份原料：5.0-6.5份碱性木素、1.5-2.5份柠檬酸亚锡二钠、1000-1500份乙醇、800-3000份水。
在工业领域，基于其良好的分散性、黏合性和表面活性，木质素常以大分子形式改性后直接利用，这是木质素在工业领域的主要利用途径。木质素及其改性产品具有良好的分散性和表面活性，在工业领域具有广泛成熟的应用：木质素可以用作染料溶液的稳定剂、水泥助磨剂、除虫杀菌剂的分散剂、黏土或固体燃料水悬浮液稳定剂、钻井泥浆调节剂、循环冷凝水的缓蚀阻垢剂等；木质素磺酸盐还可用作石油、沥青、蜡等乳化剂。碱性木素，可用于医药化工和生化研究。