Ann. For. Sci. 56 (1999) 563-578
DOI: 10.1051/forest:19990704

Etude par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique de la photodégradation des lignines extraites du bois de pin radiata (Pinus radiata D. Don)

Cyril Kamoun^a, André Merlin^a, Xavier Deglise^a, Silvio H. Urizar^b and Anna Maria Femandez<sup>b

a</sup>  Laboratoire d'étude et de recherche sur le matériau bois : équipe photochimie appliquée et physicochimie des polymères, université Henri Poincaré Nancy 1/Enstib BP 239, 54506 Vandoeuvre les Nancy cedex, France
^b  Universidad del Bio-Bio, Casilla 5-C, Concepcion, Chili

Abstract - ESR study of photodegradation of lignins extracted and isolated from Pinus radiata wood. Cellulose in lignocellulosic materials is protected from photochemical degradation by the lignin which can play a three-fold role: to filter near UV radiation by absorbing photons, to deactivate the excited state of cellulose, and by acting as an antioxidant by forming stable phenoxy radicals by radical transfer reactions. In the work presented we have studied by electron paramagnetic resonance (EPR) the photodegradation of lignins extracted and isolated from Pinus radiata wood. The kinetics of the intermediate radical species concentrations have been followed during irradiation of solid specimens as well as for lignins in solution both for the raw and for modified extracts after stopping light irradiation and stocking the samples in the dark in order to quantify the stability of the formed radicals. Attribution of EPR signals to phenoxy radicals formed by abstraction of an hydrogen atom from the phenolic chromophore groups of lignin has been confirmed by the study of radical transfer reactions from the DPPH° radical to the lignins. The lignin ability to form resonance stabilized phenoxyl radicals confers on these materials antioxidant properties which allow the value-added use of this by-product of the pulp and paper industry. © 1999 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS.

Résumé - Dans les matériaux lignocellulosiques, la cellulose est protégée de la dégradation photochimique par les lignines qui peuvent jouer un triple rôle : filtre en absorbant les photons du proche ultraviolet, sensibilisateur en désactivant les états excités de la cellulose, antioxydant en formant des radicaux phénoxyles par des réactions de transfert radicalaire. Dans ce travail, nous avons étudié par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (RPE) la photodégradation de lignines isolées extraites du bois de pin radiata. Les évolutions cinétiques de la concentration des espèces radicalaires intermédiaires ont été suivies, d'une part lors de l'irradiation des échantillons solides ou en solution de lignines soit brutes d'extraction soit modifiées chimiquement, d'autre part après arrêt de l'excitation lumineuse et stockage à l'obscurité pour quantifier la stabilité des radicaux formés. L'attribution du signal RPE à des radicaux phénoxyles formés par arrachement d'un atome d'hydrogène des chromophores phénoliques des lignines a été confirmée par une étude de la réaction de transfert radicalaire du radical diphénylpicrylhydrazyle (DPPH°) sur les lignines. Cette faculté des lignines à former des radicaux phénoxyles stabilisés par résonance leur confère des propriétés antioxydantes qui peuvent permettre une valorisation de ce sous produit de l'industrie papetière. © 1999 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS.

Key words: lignins / radiata pine / antioxidant / photodegradation / EPR spectroscopy

Mots clés : lignines / pin radiata / antioxydant / photodégradation / spectroscopie RPE