Metode yang didasarkan pada kimia organik klasik telah menyimpulkan, sekitar 1940, bahwa lignin terbentuk dari unit-unit fenil propana. Konsep struktur fenil propanoid gagal untuk
diterima secara bulat, dan sampai 40 tahun yang lalu, sejumlah ilmuwan tidak yakin bahwa lignin dalam keadaan aslinya merupakan senyawa aromatik. Akhirnya, persoalan dipecahkan oleh lange dalam tahun 1954, yang menggunakan mikroskopi UV pada berbagai panjang gelombang yang diarahkan langsung pada irisan-irisan kayu tipis dan memperoleh spektra khas senyawa-senyawa aromatik (Sjostrom,1995).
Lignin tersususun atas unit-unit fenilpropan. Meskipun tersusun atas karbon, hydrogen dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat dan bahkan tidak ada hubungannya dengan golongan senyawa tersebut. Sebaliknya, lignin pada dasarnya adalah suatu fenol. Lignin sangat stabil dan sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam. Karenanya susunan lignin yang pasti didalam kayu tetap tidak menentu. Lignin terdapat diantara sel-sel dan didalam dinding sel. Diantara sel-sel, lignin berfungsi sebagai perekat untuk mengikat sel-sel bersama-sama. Dalam dinding sel, lignin sangat erat hubungannya dengan selulosa dan berfungsi untuk memberikan ketegeran pada sel. Lignin juga berpengaruh dalam memperkecil perubahan dimensi sehubungan dengan perubahan kandungan kayu dan juga dikatakan bahwa lignin mempertinggi sulfat racun kayu yang membuat kayu tahan terhadap racun serangga, cendawan dan serangga. Ketegaran yang diberikan oleh lignin merupakan faktor penentu sifat-sifat kayu (hadikusuma,1987).
Penggunaan lignin pada saat sekarang dan masa depan merupakan bidang yang luas dan semakin meningkat kepentingannya. Lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber bahan kimia lainnya terutama turunan benzen pada berbagai industri. Pada kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian integral dari kayu. Hanya dalam hal pembuatan pulp, lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi yang terlarut dalam larutan sisa pemasak (lindi hitam), dan
merupakan salah satu sumber lignin yang berpotensi besar. Namun adanya perbaharuan teknologi yang berorientasi pada upaya pemanfaatan kembali bahan kimia pemasak yang terkandung didalamnya dan untuk meminimalkan pencemaran lingkungan, menyebabkan pada masa mendatang industri pulp dan kertas tidak lagi menjadi sumber potensial lignin.
Lignin dapat diisolasi dari kayu bukan ekstraktif sebagai sisa yang tidak larut, setelah penghilangan polisakarida dengan hidrolisis. Secara alternatif lignin dapat dihidrolisis dan diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yang larut. Setelah selulosa lignin merupakan zat organik yang banyak dan penting dalam tumbuhan. Penyatuan lignin ke dalam dinding sel tumbuhan memungkinkan lignin menguasai permukaan bumi, lignin menaikkan sifat-sifat kekuatanmekanik.
Lignin merupakan komponen kimia dan morfologi yang karakteristik dari jaringan tumbuhan tingkat tinggi, dimana lignin terdapat dalam jaringan vaskuler yang khusus untuk pengangkutan
cairan dan kekuatan mekanik.
Jumlah lignin yang terdapat dalam tumbuhan yang berbeda sangat bervariasi. Meskipun dalam spesies kayu kandungan lignin berkisar antara 20-40 %. Disamping spesies kayu kandungan lignin dalam dinding sel dan kandungan lignin dalam bagian pohon yang berbeda tidak sama. Sebagai contoh, kandungan lignin paling tinggi adalah pada baatang dan paling rendah terdapat pada cabang dan kulit. Dalam kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian internalkayu.
Dalam pembuatan pulp pada proses pengelantangan (bleaching) lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi dan berubah merupakan sumber karbon lebih dari 35 juta ton tiap tahun di seluruh dunia dan sangat potensial untuk keperluan kimia dan energi. Kandungan
karbon lignin kayu lunak (60 % - 65 %), pada umumnya lebih tinggi dibandingkan karbon lignin pada kayu keras (18 % - 22 %).
Lignin adalah zat yang bersama-sama dengan selulosa adalah salah satu sel yang terdapat dalam kayu. Lignin berguna dalam kayu seperti lem atau semen yang mengikat sel-sel lain dalam satu kesatuan sehingga bisa menambah support dan kekuatan kayu (mechanical strength) agar bisa kelihatan kokoh dan berdiri tegak. Lignin struktur kimiawinya bercabang-cabang dan berbentuk polimer tiga dimensi. Molekul dasar lignin adalah Fenil Propan. Molekul lignin memiliki derajat polimerisasi tinggi. Karena ukuran dan strukturnya yang tiga dimensi bisa memungkinkan lignin berfungsi sebagai semen atau lem bagi kayu yang dapat mengikat serat dan memberikan kekerasan struktur serat. Bagian tengah lamella pada sel kayu, sebagian besar terdiri dari lignin, berikatan dengan sel-sel lain dan menambah kekuatan struktur kayu. Dinding sel juga mengandung lignin. Pada dinding sel, lignin bersama -sama dengan hemiselulosa membentuk matriks (semen) yang mengikat serat-serat halus selulosa. Lignin didalam kayu memiliki persentase yang berbeda tergantung dari jenis kayu:
1. Softwood mengandung 27 – 33% 2. Hardwood mengandung 16 – 24 %
3. Non-wood fibers seperti jerami, baggase, rumput, bamboo mengandung 11 -20%. Ada beberapa test prosedur yang sekarang digunakan untuk menentukan lignin, seperti:
2. Permanganate Number (K-Number):Jumlah konsumsi permanganat dalam sampel pulp yang mengandung lignin yang belum bereaksi
1. Kappa Number: Jumlah konsumsi permanganat dalam sampel pulp yang mengandung lignin yang belum bereaksi
2. Hypo test :Jumlah konsumsi hypo dalam sample pulp yang mengandung lignin yang belum bereaksi
3. Chlorine Number: Jumlah konsumsi chlorine dalam pulp yang mengandung lignin yang belum bereaksi
1. Nu-Number: Test absorbsi spektrofotometer lignin yang terlarut dalam asam dengan panjang gelombang 425 nm
2. Pulp Permittivity: Dieletric strength atau permititivitas pulp sheet yang berhu bungan dengan kandungan lignin dalam sampel.
3. Spectrophotometric Methods: Absorpsi sinar UV pada sample yang mengandung lignin.
Kappa number menggunakan sejumlah larutan permanganat dengan jumlah tertentu yang ditambahkan ke dalam pulp sampel. Setelah beberapa waktu, permanganat bereaksi dengan pulp yang ditentukan dengan metoda titrasi. Kappa number kemudian ditentukan sebagai jumlah ml 0,1 N larutan KMnO4 yang dikonsumsi oleh 1 gr pulp dalam waktu 10 menit dengan suhu 25 oC. Untuk proses kraft pulp hubungan antara lignin dan kappa number adalah Lignin (%) = 0.147 X Kappa Number. Metoda-metoda yang lain tidak familiar digunakan di Indonesia adalah permanganate number (K-number) yang secara luas digunakan di daerah Amerika Utara.
Roe number (hypo test) dan chlorine number adalah dua test yang tidak digunakan lagi untuk test lignin karena reagent yang digunakan sangat berbahaya dan banyak permasalahan dalam penanganannya. Kappa number ini sangat berguna untuk menentukan kadar lignin dalam pulp. Semua pulp akan mengalami perubahan brightness (kecerahan) seiring dengan lama waktu penyimpanan. Pulp biasanya akan berubah menjadi kuning. Laju penurunan brightness dengan waktu bervariasi dalam range yang cukup luas. Sebagian pulp akan stabil dan biasanya bertahun-tahun kemudian baru akan berubah menjadi kuning. Sebagian lagi hanya dalam hitungan bulan akan berubah menjadi kuning dan bahkan yang dalam hitungan hari sudah berubah. Lignin bukan penyebab utama pada perubahan warna ini jika pulpnya hanya mengandung sedikit lignin. Tapi walau bagaimanapun lignin yang terkandung dalam jumlah besar sudah pasti menjadi penyebab utama dalam perubahan warna pulp. Oleh karena itu efektivitas penghilangan lignin pada tahap klorinasi juga merupakan faktor yang sangat menentukan dalam proses perubahan warna. Memang pada awalnya ada dugaan perubahan warna pada pulp selama penyimpanan disebabkan oleh lignin. Ternyata setelah dilakukan penelitian, penyebab utamanya adalah kandungan selulosa pulp itu sendiri yang menyebabkan perubahan warna.
Adanya gugus karbonil dan karboksil pada selulosa merupakan penyebab utama terjadinya perubahan warna. Penghilangan gugus karbonil dan karboksil ini dengan proses oksidasi dan reduksi akan meningkatkan kestabilan warna. Perubahan warna juga disebabkan oleh temperatur, humidity, hemiselulosa, resin, logam-logam seperti rosin, alum, lem dan starch (http://www.chem-is-try.org).