klason ligin 목재 리그닌 추출 실험

1.실험 제목

Klason ligin 불가용성 물질

 

2. 실험 목적

리그닌은 목재의 20~30%의 양을 점유하고 있으며 나무의 목질화된 세포에 존재하며 이들 세포(주로 S2층의 cellulose)를 서로 연결하여 조직을 견고히하며, 건물로 예를 들면 철근을 덮는 시멘트의 역할을 한다. 화학적으로 페닐기의 1번 위치에 프로판 기가 와서 붙은 페닐프로판 C6-C3 계열의 구성단위가 cellulose와는 달리 거미줄처럼 에테르 결합으로 연결되어 있다. 리그닌은 2가지 방법으로 추출이 가능하다. 불용성 리그닌 추출방법과 가용성 리그닌 방법으로 추출이 가능한데 이번 실험은 불용성 리그닌 추출방법으로 목재의 차지하는 비율이 얼마나인지를 알기위해 Klason lignin정량 실험을 진행하였다. 요약 목재 내부의 리그닌을 추출, 그 중에서도 산가용성 리그닌을 추출 및 확인하기 위한 실험이다.

 

3. 실험 재료 및 방법

 

실험 재료

Incubator, 72% 4.5ml 황산, 유리막대, 100ml 비커, 250ml 삼각플라스크, P4 glass filter

 

실험 방법

1. 사전에 incubator 온도를 30℃로 맞추고 실험 시작

2. 아세톤+끓는 물 추출된 시료 0.275g을 100ml 비커에 넣어준다.(목분의 무게 기록할 것.)

3. 여기에 72% 황산 4.5ml을 첨가한 후 유리막대를 이용해서 목분이 황산에 충분히 젖게 한다.

3. 그 후 incubator에서 30℃, 1h 동안 1차 가수분해를 실시한다.

4. 물 145ml을 이용하여 100ml 비커에 있는 시료를 희석하여 250ml 삼각플라스크로 옮겨준다. 이때, 비커 벽면에 붙은 시료를 유리막대를 이용하여 떨어지게 해준다.

5. 250ml 삼각플라스크로 옮긴 후 호일로 막고 120℃, 1h 동안 autoclaving하여 2차 가수분해를 실시한다.

6. 미리 P4 glass filter의 무게를 잰다.

7. 2차 가수분해가 끝난 시료는 overnight하여 충분히 가라앉힌다.

9. 250ml 삼각플라스크에 붙어 있는 것을 최대한 깨끗하게 씻어서 여과한다.

10. 모든 샘플을 여과한 후 끓는 물을 이용해 한번씩 다시 여과를 실시한다.

11. glass filter를 건조하여 산불용성 리그닌의 함량을 계산한다.

 

불가용성 물질의 퍼센트 (%) :  (건조 후 목분 + fp + 비커)-(건조 전 목분 + fp + 비커)/0.275 x 100 = 9.45455%

 

4. 실험 결과 및 고찰

32.286-32.26/0.275 x 100 =9.45455%이지만

참고문헌에 나온 이태리 포플러의 리그닌 함량은

리그닌 함량은 32.9-38.4%로 일반적으로 알려진 활엽수의 리그닌 함량(20-30%)에 비해 높게 확인 되었다. 리그닌 함량을 측정하는 방법인 Klason 리그닌 정량법 에서 측정하는 목분 내 탄닌이 많을 경우 리그닌 외 탄 닌도 함께 Klason 리그닌으로 측정된다. 목재 중 탄닌 이 많이 존재하는 수피 부분이기 때문에,8) 리그닌 함량 측정 결과에 탄닌이 포함되어 다른 활엽수에 비해 높은 리그닌 함량이 확인된 것으로 판단된다.

참고 ※ 이태리 포플러 클론 수피의 화학적 구성표

Sample		아세톤 추출%	끓는물추출(%		리그닌 %		폴리사카라이드%
Dorkskamp	1y	4.3		17.7		32.9		45.1
	2y	3.3		15.4		37.9		43.4
venziano	1y	4.7		22.8		32.1		40.4
	2y	3.9		18.1		35.8		42.3
I-476	1y	3.1		19.8		36.3		40.8
	2y	2.5		21.3		38.4		37.8
ECO28	1y	3.0		15.9		35.3		45.7
	2y	2.6		20.1		37.3		40.0

 

 

 

5. 결론

목재의 끓는 물 추출로 목재 내부의 수용성 추출물의 g을 구하는 것이 가능하다. 앞선 끓는 물과 아세톤 추출물과 같이 klason lignin 역시 시편이 목부와 수피가 얼마 만큼 들어갔는 지에 따라서 다양한 결과값이 나오는 데 참고문헌은 수피의 함량이 높아서 리그닌에 함량 측정에 탄닌이 많이 포함 되어 목부의 목분 만을 추출한 이번 실험과 약 20%의 함량 차이를 보여 주었다. 시편이 실험에 큰 영향을 줄 수 있다는 것의 반증이다.

 

6. 참고문헌

간척지에 식재된 단벌기 순환림 후보 이태리포플러 4개 클론의 화학적 조성 및 연료 특성에 관한 연구

송우용·한심희1†·신수정† 접수일(2016년 11월 4일), 수정일(2016년 12월 15일), 채택일(2016년 12월 19일)

Studies on Chemical Composition and Calrorimetric Value of  Four Polpulus Enuramericana Clones in Reclaimed Land for  Short Rotation Coppice Production

Woo-Yong Song, Sim-Hee Han1† and Soo-Jeong Shin† Received November 4, 2016; Received in revised form December 15, 2016; Accepted December 19, 2016