老葉的植物王國

最近這些年，生質燃料（biofuel）是個熱門的話題；但是用什麼當原料，對於世界會有不同的影響。 怎麼說呢？最容易的，是使用甘蔗的蔗糖或玉米澱粉來發酵產生酒精，但是這類的燃料卻不免有「與人爭食」的疑慮。發生在2008年的全球糧食危機，就跟美國把一部份的玉米投入生質燃料的製作有關。 其次是使用動物或植物油脂（亞麻油、大豆油、椰子油等）製作的生質柴油。同樣的，這也有「與人爭食」的疑慮。 不論是使用澱粉/蔗糖為原料的酒精，或是使用動植物油脂的生質柴油，除了與人爭食的問題之外，另外一個問題是：若不要與人爭食，便需為了種植這些作物將更多的森林/草原改為農田；如此一來地球生態又會被改變，而大量開墾往往涉及燒荒，也會產生大量的二氧化碳與霧霾等等... 最環保的原料可能就是利用落葉、廢木、舊衣、廢紙等的纖維素，經過分解、發酵產生酒精了。由於這些原料原本就是廢棄物，也不需要為了取得他們而開墾森林與草原，當然也不會有燒荒的行為發生。 可是，說來簡單，做來卻不容易。怎麼說呢？原來，植物的細胞壁主要由三種成分組成：纖維素（cellulose），它是由β-葡萄糖所組成的長鏈；半纖維素（hemicellulose），它由木糖（xylose）、甘露糖（mannose）、葡萄糖以及半乳糖（galactose）所組成的分支狀結構；以及木質素（lignin）。其中的纖維素與半纖維素分解後都可以發酵為酒精，但是木質素不但無法發酵成為酒精，它也會成為纖維素與半纖維素分解時的重大障礙。 半纖維素。圖片來源： wiki 那麼，是否可以讓植物不要合成木質素呢？答案是：很難。木質素在植物次生細胞壁（secondary cell wall）時一起形成，主要的功能是幫助植物細胞壁的強度增加；同樣的，植物的導管（xylem）也需要木質素來提升強度，以免在輸送水分時導管因水快速流動所產生的負壓而崩塌。 木質素是一群奇妙的分子。它主要由三個單體（monomer）構成： 木質素的三個單體。1：paracoumaryl alcohol， 2： coniferyl alcohol， 3：sinapyl alcohol。圖片來源： wiki 這三個單體，彼此之間形成複雜的交聯鍵（crosslink）。這些交聯鍵如此複雜，使得木質素沒有固定的構造。 雖然不可能有不含木質素的植物...