Name: Un nuovo metodo per lanalisi di pentosano presente nella biomassa di iuta e la relativa conversione in monomeri di zucchero utilizzando acido liquido ionico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-01T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: Scopri la conversione del pentosano in zuccheri C5 dalla biomassa di iuta utilizzando liquidi ionici acidi Brønsted. Questo metodo offre prestazioni catalitiche superiori rispetto agli acidi minerali tradizionali.

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Vorremmo ringraziare il Ministero della scienza e della tecnologia (MOST) di Taiwan (104-2628-E-002-008-MY3 105-2218-E-155-007; 105-2221-E-002-003-MY3; 105-2221-E-002-227-MY3; 105-2622-E-155-003-CC2) e l'obiettivo per il progetto di Università Top al National Taiwan Università (105R7706) per il sostegno finanziario. Siamo grati alla Banca mondiale per il parziale finanziamento di questo lavoro attraverso un sottoprogetto di istruzione superiore qualità Enhancement Project (HEQEP), completa proposta n. 2071. Questo lavoro è stato anche parzialmente supportato da AIIM di Università di Wollongong (finanziamento di oro).

Parecchi prodotti chimici utilizzati nel lavoro che presentando sono tossiche e cancerogene. Si prega di utilizzare tutte le pratiche di sicurezza appropriate quando si esegue la sintesi di IL e trasformazione di biomassa.
1. preparazione di acidi IL
<ol><li>Aggiungere 7.625 mmol di 1,3-propano propansultone in un pallone da 50 mL e quindi chiudere la beuta con un setto di gomma.</li>
	<li>Aggiungere lentamente 7.625 mmol di 1-metilimidazolo 7.625 mmol di 1,3-propansultone (10 min) a 0 ° C, usando una siringa (1 mL).</li>
	<li>Dopo l'aggiunta completa di 1-metilimidazolo e 1,3-propansultone, aggiungere 15 mL di toluene asciutto e riflusso la miscela per 16 h a 120 ° C per ottenere la tinta zwitterion.</li>
	<li>Separare lo zwitterione da toluene mediante filtrazione e poi lavare la zwitterione con 40 mL di toluene. Per l'asciugatura la zwitterione, impostare la temperatura del forno a 80 ° C. Una volta che la temperatura del forno raggiunge 80 ° C, conservare il campione in forno per 4 h e quindi utilizzare lo zwitterione secchi nel passaggio successivo.</li>
	<li>Aggiungere acido solforico nel pallone fondo tondo contenente zwitterione (uguale moli di zwitterione e acido solforico) utilizzando una micropipetta di 1.000 µ l. Quindi collegare il pallone fondo tondo ad un condensatore di riflusso. Riscaldare e mescolare la miscela a 110 ° C per 12 h per ottenere IL desiderato. Nota: La reazione tra acido solforico e zwitterion viene effettuata senza alcun solvente.</li>
	<li>Dopo la sintesi di acido IL, caratterizzano utilizzando 1H e 13C NMR spettroscopia.</li>
</ol>2. la determinazione di acidità di Hammett (Ho)
<ol><li>Aggiungere 10 mg della p- nitroanilina indicatore in un matraccio tarato da 1 L e poi aggiungere acqua distillata per fare una soluzione di 1 L. Agitare bene la soluzione bene con le mani per 2 min e lasciare agire la soluzione per 1 h a mescolare la p- nitroanilina in acqua (soluzione vuota).</li>
	<li>Aggiungere 1,59 mmol di ione H+ del catalizzatore acido (HCl/H2SO4/ acida IL) a 50 mL di soluzione di indicatore di p- nitroanilina e agitare la soluzione a mano per la miscelazione (soluzione di esempio). Nota tutti i catalizzatori acidi utilizzati nel presente lavoro (HCl, H2SO4e IL siliceo) vengono aggiunti singolarmente nella soluzione di indicatore di 50 mL (tabella 1) per la determinazione di acidità di Hammett (Ho).</li>
	<li>Eseguire la misurazione UV della soluzione vuota (p- nitroanilina soluzione) e la soluzione campione (catalizzatore contenente soluzione di p- nitroanilina) e determinare la Amax di p- nitroanilina.</li>
	<li>Infine calcolare le concentrazioni molari di unprotonated [I] e protonati [IH+] indicatore soluzioni utilizzando il valore di Amax di p- nitroanilina ed esempio di soluzioni. Quindi calcolare l' Ho usando l'equazione sotto2 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57613/57613eq1.jpg">    Equazione 1 dove pK(I)aq è il pKun p- nitroanilina indicatore di acqua (pKa = 0,99) e [I] e [IH+] sono le concentrazioni molari del unprotonated e protonati indicatore soluzioni, rispettivamente.</li>
</ol>3. analisi della biomassa di iuta
<ol><li>
Analisi di pentosano Nota: La biomassa di iuta è forno a 105 ° C per 16 h in forno.<ol>
<li>Aggiungere 3 g di biomassa di iuta forno secco in un 1 L pallone da e quindi aggiungere 100 mL di soluzione di HCl N 3.85 in esso.</li>
		<li>Raccordare il pallone all'apparecchio da distillazione e avviare l'agitazione e riscaldamento in modo che la soluzione inizia a bollire.</li>
		<li>Aggiungere 250 mL di HCl N 3.85 goccia a goccia utilizzando un imbuto nel matraccio di fondo tondo contenente la biomassa di iuta e la soluzione di HCl.</li>
		<li>Mantenere un volume costante (100 mL) nel pallone fondo tondo durante la distillazione aggiungendo goccia a goccia 3,85 N HCl soluzione.</li>
		<li>Interrompere l'esperimento quando viene raccolto 220 mL di distillato. Poi diluire il distillato raccolto a 500 mL con acqua distillata.</li>
		<li>Analizzare il campione mediante spettrometro UV-visibile e annotare l'assorbanza a 280 nm.</li>
		<li>Determinare la % di pentosano secondo la seguente formula utilizzando il valore di assorbanza e diluizione: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57613/57613eq2.jpg">    Equazione 2 Nota: Questo metodo è chiamato l'associazione tecnici del metodo Pulp and Paper Industry (TAPPI) per pentosano analisi9,19. Ripetere l'esperimento due o tre volte e prendere il valore medio del pentosano %. Se necessario, diluire il distillato raccolto per ottenere l'assorbanza al limite ottima.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Analisi della lignina Nota: Rimuovere l'umidità presente nella biomassa juta prima di utilizzarlo per l'analisi di lignina. Tenere la biomassa di iuta in un forno a 105 ° C per 16 h eliminare l'umidità.<ol>
<li>Aggiungere 1 g di biomassa di iuta in un flaconcino da 50 mL e quindi aggiungere 15 mL di 72 wt% H2così4 nel flaconcino contenente la biomassa di iuta. Mescolare il composto utilizzando una piastra calda con agitazione impianto a 30 ° C per 2 h.</li>
		<li>Aggiungere 150 mL di acqua distillata in una L 1 pallone e trasferire il campione di biomassa digerita (presente nel flaconcino) al pallone.</li>
		<li>Lavare il flaconcino con 195 mL di acqua e trasferire il liquido lavato in una L 1 pallone da contenente biomassa digerita.</li>
		<li>La soluzione per 4 h di riflusso e poi raffreddare il pallone fondo tondo a temperatura ambiente. Attendere 12 ore per la lignina insolubile e la cenere di stabilirsi.</li>
		<li>Filtrare la soluzione utilizzando un crogiolo di G2 per ottenere la lignina insolubile con ash. Poi lavare il solido insolubile con 150 mL di acqua calda per renderlo privo di acidi.</li>
		<li>Asciugare il solido (lignina + cenere) a 60 ° C per 16 h in forno e ulteriormente asciugare 105 ° C per 1 ora in forno.</li>
		<li>Mantenere il campione in un essiccatore e prendere il peso quando il campione viene raffreddato. La lignina ottenuta in questa fase contiene cenere e quindi è chiamata lignina non riveduta.</li>
		<li>Eseguire la correzione di cenere di riscaldamento del campione ottenuto a 650 ° C per 5 h in presenza di aria. Determinare la correzione di cenere utilizzando la seguente formula: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57613/57613eq3.jpg">    Equazione 3
</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. conversione del pentosano da iuta biomassa in zuccheri
<ol><li>Aggiungere 2 g di forno secco iuta biomassa ad un ad alta pressione e alta temperatura batch reattore (160 mL Parr). Aggiungere 60 mL di acqua insieme a 0,24 g di acido IL e aumentare la temperatura a 160 ° C.</li>
	<li>Impostare la velocità di agitazione a 200 giri/min, mentre il reattore è riscaldamento fino a 160 ° C. Una volta raggiunta la temperatura di 160 ° C, aumentare la velocità di agitazione a 600 giri.</li>
	<li>Continuare la reazione per 1 h. Diminuire la velocità di agitazione a 200 giri/min, quindi arrestare il riscaldamento.</li>
	<li>Consentire il reattore si raffreddi a temperatura ambiente. Interrompere l'agitazione, aprire il reattore e separare il solido dalla miscela di reazione. Eseguire l'analisi della miscela di reazione mediante HPLC.</li>
</ol>

<ol><li>Demirbaş, A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890400001370">Biomass resource facilities and biomass conversion processing for fuels and chemicals.</a> Energy Convers. Manage. 42 (11), 1357-1378 (2001).</li>
<li>Matsagar, B. M., Dhepe, P. L. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/cy/c4cy01047g">Brönsted acidic ionic liquid-catalyzed conversion of hemicellulose into sugars.</a> Catal. Sci. Technol. 5 (1), 531-539 (2015).</li>
<li>Matsagar, B. M., Dhepe, P. L. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/nj/c7nj00342k">Effects of cations, anions and H+ concentration of acidic ionic liquids on the valorization of polysaccharides into furfural.</a> New J Chem. 41 (14), 6137-6144 (2017).</li>
<li>Food and Agriculture Organization of the United Nations. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://faostat3.fao.org/download/Q/QC/E">http://faostat3.fao.org/download/Q/QC/E</a> (2014).</li>
<li>Costa Lopes, A. M., Morais, A. R. C., Łukasik, R. M. Sustainable Catalytic Strategies for C5-Sugars and Biomass Hemicellulose Conversion Towards Furfural Production. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCosta+Lopes%2C+AM+%22Production+of+Platform+Chemicals+from+Sustainable+Resources%22">Production of Platform Chemicals from Sustainable Resources</a>. , Springer Singapore. 45-80 (2017).</li>
<li>Matsagar, B. M., Munshi, M. K., Kelkar, A. A., Dhepe, P. L. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/cy/c5cy00858a">Conversion of concentrated sugar solutions into 5-hydroxymethyl furfural and furfural using Bronsted acidic ionic liquids.</a> Catal. Sci. Technol. 5 (12), 5086-5090 (2015).</li>
<li>Gürbüz, E. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+Hemicellulose+into+Furfural+Using+Solid+Acid+Catalysts+in+%CE%B3-Valerolactone%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">Conversion of Hemicellulose into Furfural Using Solid Acid Catalysts in γ-Valerolactone.</a> Angew Chem Int Ed. 52 (4), 1270-1274 (2013).</li>
<li>Filiciotto, L., Balu, A. M., Van der Waal, J. C., Luque, R. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920586117301311">Catalytic insights into the production of biomass-derived side products methyl levulinate, furfural and humins.</a> Catal Today. 302, 2-15 (2017).</li>
<li>Matsagar, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Production+of+Furfural+in+One-pot+Fashion+from+Raw+Biomass+Using+Br%C3%B8nsted+Acidic+Ionic+Liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Direct Production of Furfural in One-pot Fashion from Raw Biomass Using Brønsted Acidic Ionic Liquids.</a> Sci. Rep. 7 (1), 13508(2017).</li>
<li>Gschwend, F. J. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pretreatment+of+Lignocellulosic+Biomass+with+Low-cost+Ionic+Liquids%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids.</a> J Vis Exp. (114), e54246(2016).</li>
<li>Xu, F., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ee/c5ee02940f">Transforming biomass conversion with ionic liquids: process intensification and the development of a high-gravity, one-pot process for the production of cellulosic ethanol.</a> Energy Environ. Sci. 9 (3), 1042-1049 (2016).</li>
<li>Sun, J., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/gc/c7gc01179b">One-pot integrated biofuel production using low-cost biocompatible protic ionic liquids.</a> Green Chem. 19 (13), 3152-3163 (2017).</li>
<li>Nguyen, C. V., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920586116301912">Combined treatments for producing 5-hydroxymethylfurfural (HMF) from lignocellulosic biomass.</a> Catal Today. 278 (Part 2), 344-349 (2016).</li>
<li>Yan, N., Yuan, Y., Dykeman, R., Kou, Y., Dyson, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodeoxygenation+of+Lignin-Derived+Phenols+into+Alkanes+by+Using+Nanoparticle+Catalysts+Combined+with+Br%C3%B8nsted+Acidic+Ionic+Liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">Hydrodeoxygenation of Lignin-Derived Phenols into Alkanes by Using Nanoparticle Catalysts Combined with Brønsted Acidic Ionic Liquids.</a> Angew Chem Int Ed. 49 (32), 5549-5553 (2010).</li>
<li>Weerachanchai, P., Lee, J. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recyclability+of+an+ionic+liquid+for+biomass+pretreatment%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Recyclability of an ionic liquid for biomass pretreatment.</a> Bioresour. Technol. 169 (Supplement C), 336-343 (2014).</li>
<li>Shill, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ionic+liquid+pretreatment+of+cellulosic+biomass%3A+Enzymatic+hydrolysis+and+ionic+liquid+recycle%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Ionic liquid pretreatment of cellulosic biomass: Enzymatic hydrolysis and ionic liquid recycle.</a> Biotechnol Bioeng. 108 (3), 511-520 (2011).</li>
<li>Tadesse, H., Luque, R. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/ee/c0ee00667j">Advances on biomass pretreatment using ionic liquids: An overview.</a> Energy Environ. Sci. 4 (10), 3913-3929 (2011).</li>
<li>Agirrezabal-Telleria, I., Gandarias, I., Arias, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+furfural+from+pentosan-rich+biomass%3A+Analysis+of+process+parameters+during+simultaneous+furfural+stripping%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Production of furfural from pentosan-rich biomass: Analysis of process parameters during simultaneous furfural stripping.</a> Bioresour. Technol. 143 (Supplement C), 258-264 (2013).</li>
<li>Yingying, L., et al. <a target="_blank" href="http://ojs.cnr.ncsu.edu/index.php/BioRes/article/view/BioRes_11_3_6801_Liu_Improved_Method_Pentosans_Pulps_Spectroscopy">An Improved Method for Determination of Pentosans in Pulps using Dual-Wavelength Spectroscopy.</a> BioResources. 11 (3), 6801-6807 (2016).</li>
<li>Kumar, A. K., Sharma, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+updates+on+different+methods+of+pretreatment+of+lignocellulosic+feedstocks%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Bioprocess%22%5BJournal%5D)">Recent updates on different methods of pretreatment of lignocellulosic feedstocks: a review.</a> Bioresour. Bioprocess. 4 (1), 7(2017).</li>
<li>Kumar, P., Barrett, D. M., Delwiche, M. J., Stroeve, P. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie801542g">Methods for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 48 (8), 3713-3729 (2009).</li>
</ol>

Non abbiamo nulla di divulgare.

Il pentosano presenti nella conversione di biomassa di iuta in C5 monomeri di zucchero è dimostrata usando vari catalizzatori acidi di Brønsted omogenee ad esempio H2SO4, HCl e acido IL. Inoltre, il risultato catalitico di il IL siliceo è stato confrontato con il IL senza acidità (cloruro di 1-butil-3-methylimidazolium). Tutte le reazioni sono state eseguite in un autoclave Parr a 160 ° C in acqua. L'utilizzo di acidi IL ha mostrato la conversione di pentosano più alta rispetto agli acidi omogenei u...

Biomassa ha un grande potenziale come energia rinnovabile e chimica fonte perché è sostenibile, economico e ugualmente distribuita a differenza di risorse fossili, che lo rende uno dei promettenti candidati per sostituire le materie prime fossili. La produzione stimata di biomassa lignocellulosica è 146 miliardi tonnellate metriche all'anno1. La biomassa lignocellulosica è costituita principalmente da lignina, cellulosa ed emicellulosa come suoi tre costituenti principali. La lignina è un polimero aromatico costituito da unità fenilpropanoidi; d'altra parte, cellulosa ed emicellulosa sono le parti di polisaccaride della biomassa lignocellulosica. Cellulosa è composto da unità di glucosio collegati da legame glicosidico β(1→4), considerando che emicellulosa è composta da zuccheri di C5, C6 zuccheri e acidi zucchero collegati tra loro da legami glicosidici β (1→6)2,3, β (1 → 4) e β (1→3). Insieme alla biomassa lignocellulosica vari (bagassa, buccia del riso, paglia di grano, ecc.), la biomassa ligno-cellulosica iuta è anche prodotto in quantità molto grande (ca. 98% nel 2014) in Asia rispetto alla produzione totale di iuta nel mondo. India produce 1.96 x 106 tonnellate di biomassa di iuta mentre Bangladesh produce 1,34 x 106 tonnellate di biomassa di iuta rispetto alla produzione totale di biomassa di iuta al mondo (3,39 x 106 tonnellate) nel 20144. L'utilizzo di questa biomassa non commestibili non sarà in conflitto con la domanda di cibo. Quindi, è vantaggioso utilizzare come un magazzino per la sintesi di una varietà di valore aggiunto prodotti chimici (xilosio, arabinosio, furfurolo, 5-idrossimetilfurfurale (HMF), ecc.). Secondo l'US Department of Energy, furfurolo e HMF sono considerati come alcuni dei top 30 building block prodotti chimici derivati da biomassa5. Il furfurale è ottenuto da xilosio o direttamente da emicellulosa e può essere convertito a molti prodotti chimici importanti. L'alcool furfurilico, Furano di metile e tetraidrofurano sono importanti sostanze chimiche ottenute da furfurolo6. Quindi, la conversione di biomassa ligno-cellulosica come la biomassa di iuta in zuccheri C5 e altre importanti sostanze chimiche è un argomento importante.
Extensive report sono disponibili sui vari metodi catalitici per la conversione della biomassa lignocellulosica in valore aggiunto di prodotti chimici. Gli acidi minerali (HCl e H2SO4) e catalizzatori eterogenei (renderebbe, HMOR, Trente, SAPO-44, ecc.) sono stati utilizzati in modo significativo per la conversione di emicellulosa e biomassa lignocellulosica in zuccheri (zuccheri pentosi ed esoso) e furani (furfurolo e HMF)7,8. La riusabilità e la corrosività del acido minerale è un grosso problema. Tuttavia, con il catalizzatore acido solido, temperatura e pressioni più elevate sono necessarie perché la reazione si verifica sulla superficie del catalizzatore. Per superare questi problemi, recentemente ILs sono segnalati per la valorizzazione della biomassa come un catalizzatore o solvente9,10,11,12,13,14. L'uso di IL come solvente non è un metodo migliore a causa del suo costo più elevato e la pressione di vapore inferiore di ILs che crea difficoltà nella separazione del prodotto. Di conseguenza, è indispensabile utilizzare IL riciclabile come catalizzatore (in piccole quantità) in un sistema solvente dell'acqua per la conversione della biomassa in valore aggiunto prodotti chimici.
Qui, presentiamo un metodo per utilizzare 1-methyl-3-(3-sulfopropyl) imidazolio idrogeno solfato acido IL come il catalizzatore per la conversione diretta di pentosano presente nella biomassa di iuta in monomeri di zucchero senza alcun pretrattamento. Comunemente, ILs sono segnalati per il pretrattamento di biomassa lignocellulosica10,15,16,17 , considerando che la quantità molto grande di ILs è utilizzata per il pretrattamento di biomassa. Quindi, è sempre vantaggioso utilizzare IL come il catalizzatore e per convertire da biomassa lignocellulosica in prodotti chimici senza alcun ulteriore trattamento. Inoltre, nel presente lavoro, la concentrazione di lignina presentata nella biomassa di iuta è calcolata utilizzando il metodo Klason che poteva essere convertito in vari monomeri aromatici18.

<table><tbody><tr><td>1-metilimidazolo</td><td>Sigma Aldrich</td><td>M50834</td><td></td></tr><tr><td>1,3-propansultone</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P50706</td> p-nitroanilina <td>sensibile all'umidità</td></tr><tr><td></td><td>Sigma Aldrich</td><td>185310</td><td></td></tr><tr><td>Toluene</td><td>J. T. Baker</td><td>9460-03</td><td></td></tr><tr><td>Acido solforico</td><td>Honeywell-Fluka</td><td>30743</td><td>Cloridrico altamente corrosivo</td></tr><tr><td> acido</td><td>Honeywell-Fluka</td><td>30719</td><td>Cloruro di</td></tr><tr><td>1-butil-3-metilimidazolo</td> altamente corrosivo <td>Sigma Aldrich</td><td>900856</td> D(+)-xilosio Acros Organics altamente <td>igroscopico</td></tr><tr><td></td><td></td><td>141001000</td><td></td></tr><tr><td>L(+)-arabinosio</td><td>Acros Organics</td><td>104981000</td><td></td></tr><tr><td>spettrometro UV</td><td>JASCO</td><td>V-670</td><td></td></tr><tr><td>Reattore</td> <td>ParrParr USA</td><td>Seriese 4560</td><td></td></tr><tr><td>Controllore del reattore</td><td>Parr USA</td><td>Seriese 4848</td><td></td></tr><tr><td>Cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC)</td><td>JASCO</td><td>Seriese LC-2000</td><td></td></tr><tr><td>Agitatore digitale con piastra riscaldante</td><td>Thermo Scientific</td><td>SP142020-33Q Cimarec</td><td></td></tr><tr><td>Forno</td><td>Thermal Scientific</td><td>FB1400 Altoforno</td><td></td> Thermolyne</tr></tbody></table>

un nuovo metodo per l'analisi di pentosano presente nella biomassa di iuta e la relativa conversione in monomeri di zucchero utilizzando acido liquido ionico

A Novel Method for the Pentosan Analysis Present in Jute Biomass and Its Conversion into Sugar Monomers Using Acidic Ionic Liquid

Recentemente, liquidi ionici (ILs) sono usati per la valorizzazione di biomasse in preziose sostanze chimiche a causa della loro notevole proprietà quali la stabilità termica, bassa pressione di vapore, non infiammabilità, maggiore capacità di calore e solubilità sintonizzabile e acidità. Qui, dimostriamo un metodo per la sintesi degli zuccheri C5 (xilosio e arabinosio) dal pentosano presente nella biomassa di iuta in un processo di uno-pentola utilizzando una quantità catalitica di Brønsted Acidi 1-methyl-3-(3-sulfopropyl)-imidazolium idrogeno solforato IL. L'acido IL è sintetizzato in laboratorio e caratterizzati utilizzando tecniche di spettroscopia NMR per comprendere la sua purezza. Le varie proprietà della cauzione sono misurate come acido resistenza, stabilità termica e idrotermale, che ha mostrato che il catalizzatore è stabile ad una temperatura superiore (250 ° C) e possiede altissima resistenza acida (Ho 1,57). L'acido IL converte oltre il 90% del pentosano in zuccheri e furfurolo. Quindi, il metodo di presentazione in questo studio può essere impiegato anche per la valutazione della concentrazione di pentosano in altri tipi di biomassa lignocellulosica.

L'importo esatto del pentosano e lignina recuperata dalla biomassa dipende dal tipo di coltura da biomassa lignocellulosica. Simili tipi di biomassa lignocellulosica raccolti da luoghi diversi possono avere differenti concentrazioni di pentosano e lignina. La biomassa di iuta utilizzata in questo studio contiene 20 wt% pentosano e 14 wt% lignina.
La figura 1 Mostra il confronto del...

Vi presentiamo un protocollo per la sintesi degli zuccheri C5 (xilosio e arabinosio) da un rinnovabile biomassa lignocellulosica non commestibili (cioè, iuta) con la presenza di Brønsted Acidi liquidi ionici (balle) come il catalizzatore in acqua. Il catalizzatore BAILs ha esibito prestazioni migliori catalitica di catalizzatori acidi minerali convenzionali (H2SO4 e HCl).

Un nuovo metodo per l'analisi di pentosano presente nella biomassa di iuta e la relativa conversione in monomeri di zucchero utilizzando acido liquido ionico

Recently, ionic liquids (ILs) are used for biomass valorization into valuable chemicals because of their remarkable properties such as thermal stability, ...

L'obiettivo generale di questo nuovo metodo è quello di convertire il pentosano presente nella biomassa di iuta in zuccheri C5 utilizzando liquidi ionici acidi. Questo metodo può essere utilizzato anche per la determinazione delle concentrazioni di pentosano presenti nella biomassa di iuta. Questa misura consente la sintesi di zuccheri C5 da varie biomasse basse in mezzi acerosi utilizzando una quantità catalitica di liquido ionico acido. Il vantaggio principale di questa tecnica è che il liquido ionico acido utilizzato per la conversione della biomassa di iuta ha prestazioni migliori rispetto agli acidi minerali. Per prima cosa avere 7,625 millimoli di 1,3-propano soltone in un pallone a fondo tondo raffreddato da 50 millilitri e sigillare il pallone con un setto di gomma. Utilizzando una siringa da un millilitro, aggiungere lentamente 7,625 moli di 1-metilimidazolo al pallone per 10 minuti a zero gradi Celsius.Per la sintesi di successo di questo liquido ionico acido, l'aggiunta di 1, 3-propano sultone e 1-metilimidazolo deve essere eseguita molto lentamente a zero gradi Celsius.Successivamente, aggiungere 15 millilitri di toluene secco alla miscela di reazione. Dopo aver rimosso il bagnomaria di acqua ghiacciata, rifluire la miscela di reazione o 16 ore a 120 gradi Celsius per ottenere lo zwitterion solido. Al termine della reazione, separare lo zwitterion dal toluene utilizzando la filtrazione sotto vuoto. Quindi lavare lo zwitterion con 40 millilitri di toluene. Per asciugare lo zwitterion, impostare la temperatura di un forno a 80 gradi Celsius. Una volta raggiunta la temperatura desiderata, trasferire lo zwitterion in una pirofila di Petri e metterlo in forno ad asciugare per quattro ore. Dopo l'essiccazione, trasferire lo zwitterion essiccato in un pallone a fondo rotondo e aggiungere acido solforico utilizzando una micropipetta da 1.000 microlitri. Collegare il pallone a fondo tondo a un condensatore a riflusso. Quindi, scaldare il composto sotto agitazione a 110 gradi Celsius per 12 ore per ottenere il liquido ionico desiderato. Per preparare su un litro di soluzione bianca, aggiungere 10 milligrammi di indicatore di para-nitroanilina e acqua distillata in un matraccio tarato da 1 litro. Agitare accuratamente la soluzione manualmente per due minuti e mettere da parte per un'ora per mescolare completamente la para-nitroanilina in acqua. Per preparare la soluzione campione, aggiungere 1,59 millimoli di ione H+ del catalizzatore acido a 50 millilitri di soluzione indicatrice di para-nitroanilina e agitare manualmente la miscela per due minuti. Ora eseguire una misurazione UV del bianco e delle soluzioni campione e determinare l'assorbanza massima della para-nitroanilina. Aggiungere un grammo di biomassa di iuta essiccata e 15 millilitri di acido solforico al 72% in peso a una fiala da 50 millilitri. Mescolare il composto su una piastra calda a 30 gradi Celsius per due ore. Quindi aggiungere 150 millilitri di acqua distillata in un pallone a fondo rotondo da un litro e trasferire il campione di biomassa digerita nel pallone. Lavare il flaconcino con 195 millilitri di acqua e trasferire l'acqua nel pallone contenente la biomassa digerita. Rifluire la soluzione per quattro ore. Quindi raffreddare il pallone a fondo tondo a temperatura ambiente. Dopo 12 ore filtrare la soluzione utilizzando un crogiolo G2 per ottenere la lignina insolubile e la cenere. Lavare il solido insolubile con 150 millilitri di acqua calda per renderlo privo di acidi. Asciugare la lignina e la cenere in forno a 60 gradi Celsius per 16 ore, quindi trasferire il solido in una capsula di Petri e asciugare ulteriormente in forno a 105 gradi Celsius per un'ora. Dopo l'essiccazione, porre il campione in un essiccatore a raffreddare. Quindi pesare il campione raffreddato. Ora esegui la correzione della cenere riscaldando il campione a 650 gradi Celsius per cinque ore in presenza di aria. Determinare la correzione della cenere utilizzando la formula appropriata. Aggiungere due grammi di biomassa di iuta essiccata in forno a un reattore batch ad alta pressione e ad alta temperatura come un reattore par da 160 millilitri. Aggiungere 60 millilitri di acqua e 24 grammi di liquido ionico acido. Quindi chiudere il reattore e aumentare la temperatura a 160 gradi Celsius.Impostare la velocità di agitazione a 200 giri/min mentre il reattore si riscalda fino a 160 gradi Celsius.Una volta raggiunta la temperatura desiderata, aumentare la velocità di agitazione a 600 giri/min. Dopo un'ora, ridurre la velocità di agitazione a 200 giri/min e interrompere il riscaldamento. Una volta che il reattore si è raffreddato a temperatura ambiente, interrompere l'agitazione e aprire il reattore. Separare il solido dalla miscela di reazione, quindi analizzare la miscela di reazione utilizzando l'HPLC. Qui viene mostrato il confronto dell'attività catalitica degli acidi minerali e del liquido ionico acido per la conversione della biomassa di iuta in zucchero C5. L'attività catalitica è ulteriormente confrontata con un liquido ionico privo di Br

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Biomassa vegetale è uno dei principali carbon-neutral risorsa rinnovabile che potrebbero essere utilizzati per la produzione di biocarburanti. Biomassa vegetale è costituita principalmente delle pareti delle cellule, un materiale composito chiamato strutturalmente complesso legnocellulosa. Qui si descrive un protocollo per un'analisi completa del contenuto e la composizione di carboidrati muro derivate.

Completa l&#39;analisi della composizione delle pareti cellulari delle piante (biomassa lignocellulosica) Parte II: Carboidrati

Un metodo semplice e rapido per determinare il potenziale saccarificazione di un gran numero di campioni di biomassa vegetale è descritto. La piattaforma automatizzata per questa analisi comporta la preparazione della biomassa vegetale per l'analisi in 96 pozzetti e le prestazioni successive di pretrattamento, l'idrolisi e la quantificazione degli zuccheri rilasciato.

High-throughput per l&#39;analisi Saccarificazione materiali lignocellulosici

Un doppio filamento di RNA interference (dsRNAi) tecnica viene impiegata per down-regolare il coenzima mais cinnamoil A reduttasi (ZmCCR1) gene a basso contenuto di lignina pianta. La lignina down-regulation dalla parete cellulare viene visualizzato mediante analisi al microscopio e quantificato con il metodo Klason. Cambiamenti di composizione in emicellulosa e cellulosa cristallina vengono analizzati.

La lignina down-regulation dei<em&gt; Zea mays</em&gt; Via dsRNAi e Klason lignina analisi

La struttura della parete cellulare vegetale e i tratti chimici vengono valutati per identificare le materie prime ideali per i biocarburanti e i biomateriali. I metodi standard presentano limitazioni quando vengono applicati a set di dati di grandi dimensioni. Questi metodi di pretrattamento ad alto rendimento, saccarificazione enzimatica e spettrometria di massa a fascio molecolare di pirolisi confrontano un gran numero di campioni di biomassa con tempi e costi sperimentali ridotti.

High-throughput screening delle Variazioni riluttanza a lignocellulosica Biomassa: Total lignina, lignina monomeri, e enzimatica Zucchero di uscita

Viene mostrato il pretrattamento della biomassa lignocellulosica con liquidi ionici protici a basso costo, ottenendo una polpa ricca di cellulosa delignificata e una lignina purificata. La polpa dà origine ad elevate rese di glucosio dopo la saccarificazione enzimatica.

Il pretrattamento di lignocellulosica biomassa con basso costo Liquidi Ionici

Un protocollo per l'analisi strutturale dei polisaccaridi mediante elettroforesi su gel (APCE), utilizzando mannano come esempio, è descritto.

Caratterizzazione strutturale di Mannan polisaccaridi di parete cellulare nelle piante usando passo

Qui, presentiamo un protocollo per eseguire l'estrazione di etanolo di lignina da diverse fonti di biomassa. L'effetto delle condizioni di estrazione sul rendimento di lignina e contenuto di β-O-4 sono presentati. Depolimerizzazione selettiva viene eseguita sulle lignine ottenute per ottenere prodotti di alta monomero aromatico.

Estrazione della lignina con alto contenuto di β-O-4 da etanolo lieve estrazione ed il relativo effetto sul rendimento depolimerizzazione

OrganoCat è un metodo per il pretrattamento e il frazionamento della lignocellulosa in condizioni lievi in lignina, zuccheri fermentabili e polpa di cellulosa. In un sistema di solventi biogenici e bifasici di acqua e 2-metiltetraidrofurano con acido 2,5-furarbossilico come catalizzatore, i prodotti OrganoCat vengono separati in situ per un semplice recupero del prodotto.

Frazionamento della Biomassa Lignocellulosica mediante il Processo OrganoCat

Il pretrattamento a base di solvente eutettico profondo, assistito da microonde, è un processo verde, veloce ed efficiente per il frazionamento lignocellulosico e il recupero della lignina ad alta purezza.

Estrazione ultraveloce di Lignin da residui lignocellulosici mediterranei insoliti

31 anni P NMR è un potente strumento per la delucidazione strutturale dei polifenoli. Questa procedura analitica veloce, facile, precisa, quantitativa e altamente riproducibile, che consente la quantificazione e la differenziazione dei diversi tipi di gruppi idrossi, fenolici e carbossilici in lignine e tannini, è ora diventata uno strumento analitico di routine.

Analisi NMR quantitativa 31P di Lignine e Tannini

Descriviamo nuove e semplici metodologie di sintesi e caratterizzazione di particelle biocompatibili di lignina micro e submicronica. Queste formulazioni forniscono un approccio facile per l'utilizzo dell'eteropolimero, nonché un'alternativa per la progettazione razionale di matrici carrier multifunzionali con potenziale applicabilità in biomedicina, tecnologia farmaceutica e industria alimentare.

Sintesi, caratterizzazione, incapsulamento e misurazione del potenziale di rilascio di nuove particelle micro/submicroniche di lignina alcalina

Scopri la conversione del pentosano in zuccheri C5 dalla biomassa di iuta utilizzando liquidi ionici acidi Brønsted. Questo metodo offre prestazioni catalitiche superiori rispetto agli acidi minerali tradizionali.

Un nuovo metodo per lanalisi di pentosano presente nella biomassa di iuta e la relativa conversione in monomeri di zucchero utilizzando acido liquido ionico (Video) | JoVE Journal

Un nuovo metodo per l'analisi di pentosano presente nella biomassa di iuta e la relativa conversione in monomeri di zucchero utilizzando acido liquido ionico

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