세포벽 2

▲그림 1. 목재 주성분의 화학적 구조
목재는 세포벽과 세포내강으로 이뤄진 세포들의 집합체다. 세포벽은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌이라는 주성분으로 이뤄져 있는데 이들 주성분은 세포벽 내에 균일하게 분포돼 있지 않고 세포벽의 벽층에 따라 각기 다르게 분포돼 있다. 그리고 미량으로 존재하고 있는 부성분으로는 세포벽 내의 공극이나 세포내강의 표면에 퇴적돼 있는 유기물인 추출물(extractives)과 세포내강에 함유돼 있는 무기물인 회분(ash)이 있다.

셀룰로오스
셀룰로오스는 세포벽을 구성하고 있는 화학 성분 가운데 그 양이 가장 많은 것으로 세포벽의 구조를 이해하는데 있어 가장 기본이 되는 것이다. 셀룰로오스는 1개의 포도당 잔기의 1번 탄소와 다른 포도당 잔기의 4번 탄소가 결합돼 이뤄진 것이다. 동일한 포도당 잔기를 가졌으나 1번 탄소와 4번 탄소 사이에서 α결합을 이루는 아밀로오스(amylose)가 환상을 나타나는데 비해 β결합을 이루는 셀룰로오스는 긴 사슬모양의 구조를 나타낸다(그림 1의 A).

목재 내의 셀룰로오스는 그 중합도가 10,00 0∼15,000이며 원소조성은 탄소가 44.2%, 수소가 6.3% 그리고 산소가 49.5%임으로 분자식이(C6H10O5)n으로 표시되며 분자량은 162다. 또한 포도당 잔기 1개에는 2, 3, 6의 위치에 유리된 수산기(-OH)가 존재한다. 또한 목재 조직 내의 세포벽에서 셀룰로오스가 모여 결정구조를 형성하고 있으며 형태적으로는 셀룰로오스가 세포벽의 골격 물질 역할을 하게 된다. 셀룰로오스는 사람들에게 다소 친숙한 물질이다. 예를 들어, 면화는 순수한 셀룰로오스가 99%를 차지한다. 또한 고급 필기용지 제조에도 주로 목재의 셀룰로오스 성분이 이용된다. 셀룰로오스는 탄수화물이지만 인간이나 여러 동물들의 식량이 될 수 없다. 셀룰로오스에 있어 그 구성단위가 되는 포도당들은 β결합을 통해 서로 연결되는데 여기 β결합이란 포도당 결합 방식 가운데 어떤 특정의 공간적인 배열을 일컫는 것이다. 여기에서 흥미있는 점은 다당류인 전분의 포도당 잔기들과 셀룰로오스의 포도당 잔기들이 서로 동일하나 셀룰로오스와는 달리 전분의 경우 포도당 잔기들이 α결합을 통해 연결된다는 점에서만 차이를 보이게 된다. 목재 또는 면화에 존재하는 셀룰로오스는 자당만큼 식량으로써 가치를 지니고 있으나 체액내 효소가 α결합을 가수분해 할 수 있지만 β 결합은 가수분해할 수 없기 때문에 셀룰로오스는 인간에 의해 소화될 수 없다. 그러나 반추동물들은 셀룰로오스를 식량으로 이용할 수 있는데 이는 이들 동물의 장 내부에 셀룰로오스를 분해해 유용한 포도당으로 만들어 주는 셀룰레이즈(cellulase)라는 효소를 생산할 수 있는 미생물들이 서식하고 있기 때문이다.
흰개미(termite)의 장 내부에도 이와 비슷한 기능을 지니는 원생동물이 서식하고 있다.

<다음호에 계속됩니다.>
국민대학교 임산생명공학과 엄영근 교수

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