1，理化性质介绍
木质素与纤维素、半纤维素共称为构成植物骨架的“三素”，木质素(Lignin)是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。木质素是一种含许多负电集团的多环高分子有机物。木质素完全取材于植物，无任何化学添加剂。对环境无任何副作用。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。在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用。其组成与性质比较复杂，并具有极强的活性。不能被动物所消化，在土壤中能转化成腐殖质。如果简单定义木质素的话，可以认为木质素是对羟基肉桂醇类的酶脱氢聚合物。它含有一定量的甲氧基，并有某些特性反应。 是植物界中仅次于纤维素的最丰富的有机高分子化合物，在植物细胞壁中担当纤维素粘合剂的角色，能增加植物体的机械强度。它是一种复杂的三维网状酚类聚合物，通过β-O-4键和C-C键将三种纯单体——对香豆醇、松柏醇、芥子醇连接在一起。其结构中含有许多官能团，如羟基、甲氧基、羰基等，一些活性官能团的存在使得木质素能发生多种化学反应。木质素是一种存在于大部分陆地植物木质部中的复杂的高分子化合物。
1838年，法国化学家和植物学家A.Payen用硝酸和碱交替处理木材，并用酒精和乙醚洗涤，在分离出纤维素的同时得到了一种比纤维素含碳量更高的化合物，也就是最初级的木质素。1857年，F.Schulze仔细分离出这种化合物，并称之为"lignin"。Lignin是从木材的拉丁文"lignum"衍生而来，中文译为“木质素”，也叫“木素”。
图1：木质素在植物细胞中与纤维素和半纤维素的结构位置关系
2，测定方法
木质素的测定方法主要有巯基乙酸 (thioglycolic acid, TGA) 法、硫酸法、乙酰溴法、有机溶剂法、浊度法、纤维素酶解法、近红外光谱法、核磁共振波谱法等。
2.1 TGA法常用于草本植物的木质素含量测定。在碱性条件下，溶解木质素中的苯甲醇聚合物，测量280nm处的吸收光谱来定量。该法的特点是操作简单，适用于大量样品的筛选，由于该方法对木质素聚合物中β-O-4键具有特异性，所以被称为测量β-O-4型木质素含量最有效的方法。
2.2 硫酸法又称Klason法，常用于测定木本植物及β-O-4型木质素含量较低的植物中木质素含量。将试样在72%浓硫酸中热溶解，除去纤维素、半纤维素等成分，最后称量试验前后的重量，可计算出试样中木质素的含量。该法的特点是操作复杂，耗时长，试样用量大。可用于试样中总木质素含量的测定，是一种经典的木质素含量测定方法。
2.3 乙酰溴法是使用乙酰溴-冰醋酸混合液将木质素中的酚羟基发生乙酰化，利用乙酰化木质素溶液在280 nm处有最大紫外吸收峰的特性来测定木质素含量。该法的特点是操作简便、试样用量少。
2.4 有机溶剂法是采用有机溶剂将木质素溶解，再通过真空旋转蒸发溶剂或在溶剂中加入沉淀剂进而将木质素从试样中分离出来进行测定的方法。该法的特点是对木质素的结构改变少，能更好地代表试样中的天然木质素，但除了高沸醇法，大多方法存在收率低的问题。
2.4 浊度法常用于微量木质素的测定。使用72%硫酸溶液消化并超声振荡，将难溶的木质素悬浮于甘油水溶液中来制备均匀的悬浊液，在660nm波长下测定浊度进而得出木质素含量。此法的特点是简便、快捷、准确度高。
2.6 纤维素酶解法是利用纤维素酶的生物专一性，将试样置于含有纤维素酶的缓冲液中反应，降解纤维素为水溶性单糖，使木质素存在于沉淀中，然后进行测定。但该法测得的木质素不纯，因为沉淀中含有少量纤维素杂质。
2.7 近红外光谱法使用新型分析技术、多元校正方法。利用高分子聚合物内大量的含氢基团在近红外区域具有丰富的吸收这一特性，来快速分析木质素含量。该法的特点是准确快速、 高效无损、无污染，可多组分同时测定。对预测木材密度、腐朽性质、结晶度等方面具有重要意义。
2.8 核磁共振波谱法常用来进行木质素结构、木质素-碳水化合物复合体结构分析，如核磁共振氢谱法（1H-NMR）、核磁共振碳谱法（13C-NMR）及核磁共振磷谱法（31P-NMR）。目前，这类测定方法在国内应用相对较少。
3，木质素与植物生长发育、抗性的研究
木质素在维持细胞壁结构和功能方面起重要作用[1]。蔺占兵等[2]研究发现，木质素的含量、在细胞壁中沉积方式的改变影响植物导管的疏导功能，进一步影响了导管与周围组织、细胞的相互作用，使得植物的生长发育受影响。
木质素含量影响植株的部分形态学指标[3]。杨阳等对玉米、紫花苜宿、灰灰菜的木质素含量进行研究，发现植株节间数、叶片数与其相应木质素含量有显著正相关关系，紫花苜宿木质素含量与茎叶鲜重、叶干重正相关。
木质素的含量与植物的抗性，如抗倒伏、抗病虫害等呈正相关，使植物在环境中具备一定竞争优势[4-5]。蔺占兵等通过分析不同品种小麦各生长周期中木质素合成与积累的变化，发现木质素含量与小麦茎秆的机械强度呈正相关，调控部分基因的表达能降低木质素的合成，改变木质素含量进而影响植物茎秆的生理属性。宾金华等[6]使用茉莉酸甲酯（MeJA）处理烟草幼苗试验，发现木质素含量增加可提高烟草的抗病性。龙亚芹等[7]发现，使用水杨酸（Salicylic acid，SA）诱导植株，提高植株体内PAL(苯丙氨酸解氨酶)、 POD(过氧化物酶)、 PPO(多酚氧化酶)、 SOD(超氧化物歧化酶)活性，调控木质素的合成、在细胞壁中的沉积，从而能限制病原菌的扩展，增强植株抗病性，减轻因病害入侵产生的超氧阴离子（OFR）对植物的损害。
4，木质素的主要用途：
∙用作混凝土减水剂：掺水泥重量的0.2-0.3%，可以减少用水量10-15%以上，改善混凝土和易性，提高工程质量。夏季使用，可抑制坍落度损失，一般都与高效减水剂复配使用。
∙用作选矿浮选剂和冶炼矿粉粘结剂，冶炼业用木质素磺酸钙与矿粉混合，制成矿粉球，干燥后放入窑中，可提高冶炼回收率。
∙耐火材料：制造耐火材料砖瓦时，使用木质素磺酸钙做分散剂和粘合剂，能改善操作性能，并有减水、增强、防止龟裂等良好效果。
∙陶瓷：用于陶瓷制品可以降低碳含量增加生坯强度，减少塑性粘土用量，泥浆流动性好，提高成品率70－90%，烧结速度由70分钟减少为40分钟。
∙木质素磺酸钠是阴离子表面活性剂,棕黄色粉末。主要用于分散染料和还原染料的分散和填充，具有良好的分散性、耐热稳定性和高温分散性，助磨效果良好，对纤维沾污轻，对偶氮染料还原性小。
参考文献
[1] 路瑶,魏贤勇,宗志敏,陆永超,赵炜,曹景沛.木质素的结构研究与应用[J].化学进展,2013,25(05):838-858.
[2] Smart CC, Amrhein N. The influence of lignification on the development of vascular tissue in Vigna radiata L protoplasma, 1985, 124:87-95.
[3] 蔺占兵. 小麦肉桂酰辅酶A还原酶（CCR）基因的分离和功能分析[D].中国科学院研究生院（植物研究所）,2003.
[4] 杨阳. 几种草本植物茎细胞壁木质素沉积、定量和预处理研究[D].兰州大学,2016.DOI:10.27204/d.cnki.glzhu.2016.000213.
[5] Pedersen J F Vogel K P, Funnell D L. Impact of reduced lignin on plant fitness. Crop Science,2005, 45: 812-819.
[6] Moura J C M S, Bonine C A V, De Oliveira Fernandes Viana J, Dormelas, M C, Mazzafera P.Abiotic and biotic stresses and changes in the lignin content and composition in plants. Journalof Integrative Plant Biology, 2010, 52(4): 360-376.
[7] 宾金华,潘瑞炽.茉莉酸甲酯诱导烟草幼苗抗病与过氧化物酶活性和木质素含量的关系[J].应用与环境生物学报,1999(02):49-53.
[8] 龙亚芹,王万东,王美存,陈于福,解德宏,陈华蕊,俞艳春,尼章光.水杨酸(SA)诱导植物对病虫害产生抗性及作用机制研究[J].热带农业科学,2009,29(12):46-50.