リグニン：植物の木化を支える高分子化合物

リグニン（英: lignin）は、高等植物の細胞壁を構成する主要な成分の一つであり、木質素（もくしつそ）とも呼ばれる。ラテン語で「木材」を意味する「lignum」に由来して命名された。植物の組織を硬化させる「木化」に不可欠な役割を果たしており、植物体の支持や腐朽に対する抵抗性を付与する巨大な生体高分子である。

構造と合成

リグニンは、フェニルプロパノイド代謝経路を経て合成される。p-クマリルアルコール、コニフェリルアルコール、シナピルアルコールという3種類のモノリグノールが、酵素（ラッカーゼやペルオキシダーゼ）の触媒作用によって1電子酸化され、フェノキシラジカルとなる。これらがランダムにラジカルカップリングすることで、複雑な三次元網目構造を形成する。

構成成分の違いにより、以下のように分類される。

• Sリグニン（シリンギルリグニン）：シナピルアルコール由来。
• Gリグニン（グアイアシルリグニン）：コニフェリルアルコール由来。針葉樹に多く含まれる。
• Hリグニン（p-ヒドロキシフェニルリグニン）：p-クマリルアルコール由来。イネ科などの草本植物に含まれる。

歴史的背景

植物がリグニンを合成する能力を獲得したのはシルル紀後期であり、これにより陸上で直立した形態を維持することが可能となった。古生代の石炭紀末期（約2億9千万年前）には、リグニンを分解できる白色腐朽菌が登場した。この分解能の獲得は、地球上の有機炭素循環に大きな影響を与えたと考えられている。

産業利用と応用

リグニンは木材の20%–30%を占める成分であり、パルプ製造工程の副産物として大量に発生する。従来は主に熱源として利用されてきたが、近年ではその化学的特性を活かした新たな利用法が開発されている。

• 化学原料：バニリンの原料や、硫黄処理によるメタンチオール等の生産に利用される。
• 樹脂開発：リグニンとフェノール樹脂を組み合わせた接着剤や、熱硬化性プラスチックの量産化が進められている。
• 環境浄化：ダイオキシン類と構造が似ている特性を活かし、白色腐朽菌を用いたバイオレメディエーション（生物学的環境浄化）への応用が研究されている。