• Đặc điểm Lignin
Lignin là những hợp chất cú thành phần cấu tạo rất phức tạp, là những hợp chất cao phõn tử, được tạo thành do phản ứng ngưng tụ từ loại rượu chủ yếu là trans-p-cumirylic, trans-connyferylic và trans-cynapylic.
Kết cấu cơ học của chỳng là xoắn thành chum và bện chắc thành sợi, do
đú về mặt cơ lý, ligin là những hợp chất vừa cứng, vừa bền, ớt bị biến đổi dưới tỏc dụng của cỏc yếu tố ngoại cảnh.
Lignin khỏc xenluloza ở chỗ hàm lượng cacbon tương đối nhiều. Ngoài ra, trong cấu trỳc của lignin cũn cú nhúm methoxyl (-OCH3). Cỏc hợp phần liờn kết với nhau bằng liờn kết C-C hay liờn kết C-O trong đú phổ biến là cỏc liờn kết aryl-glyxerin, aryl-aryl và diaryl ete. Lignin dễ phõn hủy từng phần dưới tỏc dụng của NaS2O3; H2SO4;…. Nhưng lại khụng bị hũa tan trong cỏc dung dịch hữu cơ
thụng thường. Đặc biệt lignin rất bền vững dưới tỏc dụng của enzim, do đú gõy trở ngại cho quỏ trỡnh phõn giải lingo-xenluloza.
• Cơ chế thủy phõn Lignin
Nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu đó cho thấy cú khoảng 15 enzim tham gia vào quỏ trỡnh phõn giải lignin. Ligninaza khụng thủy phõn ligin thành cỏc tiểu phần hũa tan như quỏ trỡnh phõn giải xenluloza trong cấu trỳc của lignin chỉ cú một số ớt liờn kết cú thể bị thủy phõn.
Christaman và Oglesby thấy rằng enzim phenoloxylaza rất phổ biến ở cỏc nấm mục trắng, cú vai trũ quan trọng trong phõn giải lignin. Về sau cỏc enzim này đó được nghiờn cứu sõu và tỏch được cỏc enzim thành phần riờng rẽ, xỏc
định được vai trũ của chỳng trong phõn giải lignin. Cú 3 enzim phổ biến sau: - Lignin peroxidaza( EC 1.11.1.13).
- Mangan peroxidaza ( EC 1.11.1.13). - Laccaza( EC 1.10.3.2)
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 25
Trong 3 enzim trờn, lignin peroxidaza cú chức năng quan trọng và được nghiờn cứu nhiều nhất, vỡ chỳng cú khả năng phõn giải mạnh cấu trỳc O-O-4 lignol, là liờn kết rất bền vững giữa cỏc phõn tử, chiếm 50- 60% trong lignin.
Cơ chế phõn giải lignin cho đến nay ý kiến của cỏc nhà khoa học vẫn chưa
đi đến thống nhất. Một số nhà khoa học với đại diện tiờu biểu là Eggling cho rằng lignin khụng cú tỏc dụng gõy cảm ứng sinh học để vi sinh vật tổng hợp enzim ligninaza. Cũn nhúm tỏc giả khỏc với đại diện tiờu biểu là Plau lại cho rằng lignin cú tỏc dụng như một chất cảm ứng để nấm Pleurotus astiatus tổng hợp ligninaza. Tuy ý kiến chưa đồng nhất nhưng hầu hết tỏc giả đều cho rằng: quỏ trỡnh phõn giải lignin bởi vsv được đặc trưng bởi cỏc phản ứng ( Nguyễn Lan Hương, cs., 1999):
- Cắt oxy húa mạch bờn của đơn vị phenyl propan. - Hỡnh thành nhúm cacboxyl thơm.
- Tỏch cỏc nhúm methoxyl.
• Vi sinh vật phõn giải Lignin
Sự phõn giải lignin là kết quả của mối quan hệ tương hỗ sinh vật giữa nấm, vi khuẩn và cỏc vi sinh vật khỏc trong đất. Dựa vào kiểu phõn giải của nấm người ta chia thành: white – rot bao gồm Basidiomycetes và một và loài thuộc
Acomycetes, brow – rot( Basidiomycetes) và Soft – rot( Acomycetes), nấm bất
toàn.
Vi khuẩn cú thể cú vai trũ sau nấm trong việc phõn hủy lignin. Phần lớn vi khuẩn phõn hủy cỏc hợp chất monomeric và dimeric, đại diện là Pseudomonas,
xanthomonas, Acinebacter. Ngoài ra, một số xạ khuẩn cũng cú khả năng phõn hủy lignin mạnh là Streptomyces và Nocardia. (Lờ Văn Nhương,1998)