Lignin Structure and Wood Properties

The objective of this study was to understand the relationship between lignin structural organization and certain wood properties. Lignin, which constitutes 20-30% of the weight of all woody plants, functions as a binding and encrusting material in the cell wall, giving rigidity to the overall plant structure. More than 60% of all linkages in lignins isolated (Björkman) from Aspidosperma macro-carpum, Lophanthera lactescens, Gallesia gorazema, Peltogyne paniculata, and Aspidosperma polyneuron were of the β-O-4 alkyl aryl ether type. This unit plays an important role in the physical and mechanical properties of wood. Percentages of β-O-4 unit were estimated by infrared spectroscopy. An Index of Molecular Flexibility (IMF) was introduced in order to hypothetically estimate the contribution of this unit toward wood flexibility, (under the assumption that the β-O-4 linkage is positively correlated with flexibility). Lignins from Aspidosperma macrocarpum (AM) and Aspidosperma poly-neuron (AP) show the highest and lowest structural complexity (diversity of linkage types β-β, β-5, β-O-4, etc.) with IMF values of 2.02 and 3.00, respectively. In this case, lignins AM and AP are supposedly contributing toward lowest and highest grade of wood flexibility, respectively, which demonstrates the hypothesis that β-O-4 linkages correlate well with flexibility

Lignificação em calo de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden

http://dx.doi.org/10.5902/1980509810538This study aimed to verify the process of lignification in callus of Eucalyptus grandis W. HILL EX MAIDEN developed amid Murashige and Skoog, 1962 (MS) with different concentrations of growth regulators: 2.4 dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) (4.53, 11.32, 22.65, 45, 30; 90.60 mM) and kinetin (KIN -6-furfurilaminopurina) (0, 2.32, 4.65, 11.62, 23.25 mM). The experimental design was completely randomized to five (5) replicates, being each experimental unit consisted of five (5) bottles, containing three segments clonal each one, adding up to 25 treatments. The results were statistically evaluated and indicated that higher concentrations of lignin were associated with a higher concentration of 2.4-D and kinetin on the 2.4-D, when used in the absence of kinetin, at lower concentrations, may stimulate a more intense lignification than when used in the absence of kinetin in higher concentrations. The results indicated also that the calli which are much less oxidized and friable, are related to treatments where the concentration of lignin is of medium to high.  http://dx.doi.org/10.5902/1980509810538Este estudo objetivou verificar o processo de lignificação em calos de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, desenvolvidos em meio Murashige e Skoog (1962) (MS), com diferentes concentrações dos reguladores de crescimento: ácido 2,4 Diclorofenoxiacético (2,4-D) (4,53; 11,32; 22,65; 45,30; 90,60 μM) e cinetina (KIN-6-furfurilaminopurina) (0; 2,32; 4,65; 11,62; 23,25 μM). O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com 5 (cinco) repetições, sendo cada unidade experimental constituída por 5 (cinco) frascos, contendo cada um três segmentos clonais, perfazendo-se 25 tratamentos. Os resultados foram estatisticamente avaliados e indicaram que concentrações mais altas de lignina foram associadas a uma concentração maior de 2,4 Diclorofenoxiacético (2,4-D) em relação à cinetina (KIN-6- furfurilaminopurina) e que o 2,4 Diclorofenoxiacético (2,4-D), quando usado na ausência de cinetina (KIN- 6-furfurilaminopurina), em concentrações mais baixas, pode estimular de forma mais intensa a lignificação, do que quando usado na ausência de cinetina em concentrações mais altas. Os resultados indicaram, ainda, que calos muito oxidados e menos friáveis, estão relacionados a tratamentos onde a concentração de lignina é de mediana a alta

LIGNIFICAÇÃO E CRESCIMENTO DE Eucalyptus grandis (HILL EX MAIDEN) COM GA3 E BAP

In this research experiments were accomplished with two classes of vegetable hormones (gibberellin and cytokinin); with the objective of verifying the effect of gibberellic acid and 6-Benzylaminopurine (GA3 and BAP) on the lignification and the longitudinal growth in seedlings of Eucalyptus grandis. The experiment was accomplished greenhouse, where were the growth regulators combined or isolated applied, in the following concentrations: GA3 (49.13 μM e 98.26 μM); BAP (111 μM e 222 μM), with five repetitions for each treatment. The comparisons among the averages of the height of the plants to the 6 months showed that the most pronounced prolongations of the stem corresponded to the treatments G[2], G[2]C[1] and G[2]C[2] where the largest concentration of GA3 was used. In the treatment G[1]C[1] where it was combined to smallest concentration of GA3 with to smallest concentration of BAP (49,13 μM de GA3 + 111 μM de BAP), it happened the smallest lignin tenor 23,37%.Nesta pesquisa foram realizados experimentos com duas classes de hormônios vegetais (giberelina e citocinina); com o objetivo de verificar o efeito do ácido giberélico e 6-benzilaminopurina (GA3 e BAP) sobre a lignificação e o crescimento longitudinal em mudas de Eucalyptus grandis. O experimento foi realizado em casa de vegetação, na qual foram aplicados os reguladores de crescimento combinados ou isolados, nas seguintes concentrações: GA3 (49,13 μM e 98,26 μM); BAP (111 μM e 222 μM), com cinco repetições para cada tratamento. As comparações entre as médias da altura das plantas aos 6 meses mostraram que os alongamentos mais pronunciados do caule corresponderam aos tratamentos com a maior concentração de GA3. No tratamento em que foi combinada a menor concentração de GA3 com a menor concentração de BAP (49,13 μM de GA3 + 111 μM de BAP), ocorreu o menor teor de lignina 23,37%

LIGNIFICATION AND GROWTH OF Eucalyptus grandis (HILL EX MAIDEN) WITH GA3 AND BAP

In this research experiments were accomplished with two classes of vegetable hormones (gibberellin and cytokinin); with the objective of verifying the effect of gibberellic acid and 6-Benzylaminopurine (GA3 and BAP) on the lignification and the longitudinal growth in seedlings of Eucalyptus grandis . The experiment was accomplished greenhouse, where were the growth regulators combined or isolated applied, in the following concentrations: GA3 (49.13 \u3bcM e 98.26 \u3bcM); BAP (111 \u3bcM e 222 \u3bcM), with five repetitions for each treatment. The comparisons among the averages of the height of the plants to the 6 months showed that the most pronounced prolongations of the stem corresponded to the treatments G[2], G[2]C[1] and G[2] C[2] where the largest concentration of GA3 was used. In the treatment G[1]C[1] where it was combined to smallest concentration of GA3 with to smallest concentration of BAP (49,13 \u3bcM de GA3 + 111 \u3bcM de BAP), it happened the smallest lignin tenor 23,37%.Nesta pesquisa foram realizados experimentos com duas classes de horm\uf4nios vegetais (giberelina e citocinina); com o objetivo de verificar o efeito do \ue1cido giber\ue9lico e 6-benzilaminopurina (GA3 e BAP) sobre a lignifica\ue7\ue3o e o crescimento longitudinal em mudas de Eucalyptus grandis . O experimento foi realizado em casa de vegeta\ue7\ue3o, na qual foram aplicados os reguladores de crescimento combinados ou isolados, nas seguintes concentra\ue7\uf5es: GA3 (49,13 \u3bcM e 98,26 \u3bcM); BAP (111 \u3bcM e 222 \u3bcM), com cinco repeti\ue7\uf5es para cada tratamento. As compara\ue7\uf5es entre as m\ue9dias da altura das plantas aos 6 meses mostraram que os alongamentos mais pronunciados do caule corresponderam aos tratamentos com a maior concentra\ue7\ue3o de GA3. No tratamento em que foi combinada a menor concentra\ue7\ue3o de GA3 com a menor concentra\ue7\ue3o de BAP (49,13 \u3bcM de GA3 + 111 \u3bcM de BAP), ocorreu o menor teor de lignina 23,37%

SISTEMAS DE DIFERENCIAÇÃO VASCULAR EM PLANTAS

RESUMO Aevolução do tecido vascular de plantas data de 450 milhões anos atrás. Durante a evolução aconteceram várias ocorrências de natureza botânica. Uma das ocorrências na diferenciação nas plantas vasculares é, por exemplo, a lignificação, processo que caracteriza a fase final da diferenciação celular. Para o entendimento do desenvolvimento vascular, são usadas abordagens de cunho fisiológico, bioquímico e molecular. Estas abordagens têm sido possíveis em decorrência do uso de plantas que apresentam boa visualização, adaptabilidade em condições de laboratório e crescimento rápido como é o caso do Arabidopsis, Coleus, Zinnia e Populus, que são modelos padrões para o estudo de diferenciação vascular. Com a disponibilidade de tecnologia molecular será possível avançar no conhecimento dos mecanismos de controle que dirigem e definem o tipo de organização do tecido vascular, assim como expressões de genes participativos da fase de diferenciação

Caracterização estrutural da lignina da parede celular de Euterpe oleracea

This paper aimed to characterize the lignin in the cell wall of Euterpe oleracea Mart. Samples from two regions of the base of the palm were acquired: outer and inner regions (OR and IR, respectively). The extraction with organic solvents and the treatment with 1% NaOH were carried out. Holocellulose, α-cellulose and lignin content were quantified, the latter also isolated by the Björkman method for the structural characterization using 1H and 13C NMR in the liquid state, as well as spectroscopic (FTIR) and chromatographic analysis. The extracted stem had 10.33% (OR) and 15.66% (IR) of the lignin. After the treatment with 1% NaOH, a reduction in these values was observed, and it was also possible to confirm this result through the decrease in the intensities of the signals referring to the functional groups linked to lignin and hemicellulose. The spectroscopic and chromatographic analyzes revealed GS-type lignin incorporated with p-hydroxybenzoic and protocatechuic acid in both samples. The main structural units present in the lignin were also observed, such as β-O-4 bond, β-O-4’ ϒ-acetyl bond, guaiacyl unit, syringyl unit and p-hydroxybenzoate.Este trabalho teve como objetivo caracterizar a lignina na parede celular de Euterpe oleracea Mart. Foram adquiridas amostras de duas regiões da base da palmeira: região externa e região interna (OR e IR, respectivamente). A extração com solventes orgânicos e o tratamento com NaOH 1% foram realizados. O conteúdo de holocelulose, α-celulose e lignina foi quantificado, esta última também isolada pelo método de Björkman para a caracterização estrutural utilizando RMN de 1H e 13C no estado líquido, assim como análises espectroscópicas (FTIR) e cromatográficas. O caule extraído apresentou 10,33% (OR) e 15,66% (IR) de lignina. Após tratamento com NaOH 1%, observou-se uma redução desses valores, e foi possível confirmar esse resultado também através da diminuição nas intensidades dos sinais referentes aos grupos funcionais ligados à lignina e hemicelulose. As análises espectroscópicas e cromatográficas revelaram lignina do tipo GS incorporada com ácido p-hidroxibenzoico e protocatecuico em ambas as amostras. Também foram observadas as principais unidades estruturais presentes na lignina como ligação β-O-4, β-O-4’ ϒ-acetiladas, spiro-dienona, unidade guaiacila, unidade siringila e p-hidroxibenzoato

Propriedades de adesivo aplicado em painéis a partir da substituição por lignossulfonato do processo sulfito

Considering the agglomerated panel industries, most of them use synthetic adhesives, especially urea-formaldehyde, and to this end, studies covering the characteristics of alternative materials for the panel industry become important, especially when considering the final cost of the products generated. The present work had as general objective to evaluate the alterations in the chemical structure of the adhesive that could cause possible modifications in its binder properties as a function of the substitution of the adhesive urea-formaldehyde by the lignosulfonate. Therefore, it was determined the basic chemical composition of the lignosulfonate and its chemical bonds by infrared spectroscopy (IR) and the nuclear magnetic resonance (NMR), pure and in composition with different catalysts; the properties of urea-formaldehyde and its modifications such as pH, viscosity, gel time and viscosity. NMR analysis showed the lignosulfonate to the same pattern usually obtained for lignin derivatives in their chemical bonds. The elementary chemical analysis showed high Mg, Ca and Na. The addition of lignosulfonate on urea-formaldehyde caused the adhesive acidification and reduction of viscosity values. The effect on gel time was also affected. However, it was found that the methodology for this type of polymer should be adequate compared to the traditional method, submitting the same to temperatures above 90°C. The results showed that it is possible to use lignosulfonate to replace the urea-formaldehyde adhesive.Considerando a indústria de painéis aglomerados, a maior parte utiliza adesivos sintéticos, especialmente, à base de ureia-formaldeído, e nesse sentido, estudos que englobam as características de materiais alternativas para a indústria de painéis tornam-se importantes, especialmente quando se considera o custo final dos produtos gerados. O presente trabalho teve como objetivo geral avaliar as alterações na estrutura química do adesivo que pudessem provocar possíveis modificações nas suas propriedades ligantes em função da substituição do adesivo ureia-formaldeído pelo lignossulfonato. Para tanto, foi determinada a composição química elementar do lignossulfonato e suas ligações químicas por meio da espectroscopia de infravermelho (IV) e ressonância magnética nuclear (RMN), puro e em composição com diferentes catalisadores; as propriedades da ureia formaldeído e suas modificações como pH, viscosidade, tempo de formação de gel e viscosidade. A análise de RMN mostrou, para o lignossulfonato, o mesmo padrão geralmente obtido para derivados de lignina em suas ligações químicas. A análise química elementar mostrou altos teores de Mg, Ca e Na. A adição de lignossulfonato sobre a ureia-formaldeído causou acidificação no adesivo e redução dos valores de viscosidade. O efeito sobre o tempo de formação de gel também foi afetado, entretanto, verificou-se que a metodologia para esse tipo de polímero, deve ser readequada em relação ao método tradicional, submetendo o mesmo à temperatura superior a 90°C. Os resultados permitiram concluir que é possível a utilização do lignossulfonato em substituição ao adesivo ureia-formaldeído considerando o painel de madeira aglomerada