Ultraschnelle Ligninextraktion aus ungewöhnlichen mediterranen Lignocellulose-Rückständen

Die tiefen eutektische lösungsmittelbasierte, mikrowellengestützte Vorbehandlung ist ein grünes, schnelles und effizientes Verfahren für die lignozellulosehaltige Fraktionierung und hochreine Ligninrückgewinnung.

Ziel unseres Protokolls ist es, die Biomasse zu fraktionieren und Lignin in einem einzigen Schritt zu extrahieren. Mit dieser Methode kann Lignin durch einfache Filtration nach der Behandlung ohne Einstellung des pH-Werts, sondern einfach durch Zugabe von destilliertem Wasser zurückgewonnen werden. Der Fokus dieser Studie liegt auf der Bewertung der Wirkung dieser kombinierten Behandlung der Rohstofffraktionierung, ihres Einflusses auf die Reinheit und Ausbeute von Lignin sowie ihrer Wirkung auf die Molekulargewichte und chemischen Funktionsgruppen im extrahierten Lignin.

Das Mikrowellenverfahren für tiefe eutektische Lösungen ist eine ultraschnelle, effiziente und kostengünstige Technologie für die Fraktionierung von lignozellulosehaltiger Biomasse und die Rückgewinnung von Lignin mit hoher Reinheit. Bereiten Sie die tiefe eutektische Lösung in einem 500-Milliliter-Rundkolben vor, wie im Textmanuskript beschrieben. Dann fünf Gramm Rohstoff, 50 Milliliter tiefe eutektische Lösung und einen Rührstab in eine Mikrowelle in einen geschlossenen Polytetrafluorethylenreaktor geben.

Schließen Sie den Mikrowellenbehälter mit einer entsprechenden Kappe und befestigen Sie eine Temperaturkappe. Legen Sie es auf den Rand des Plattenspielers, stellen Sie sicher, dass es ständig gerührt ist, und lassen Sie die Mikrowelle für eine Minute laufen. Nehmen Sie mit geeigneten Handschuhen den Behälter aus der Mikrowelle und lassen Sie die Mischung abkühlen.

Bereiten Sie eine homogene Anti-Lösungsmittel-Lösung vor und geben Sie 50 Milliliter dieser Lösung zum behandelten Rohstoff hinzu. Zentrifugieren Sie die Mischung fünf Minuten lang bei 3.000 mal G.Filtern Sie den Überstand mit einem Glasfiltertiegel. Sammeln Sie die verbleibenden Zelluloserückstände und waschen Sie sie durch Zugabe von 25 Millilitern Antilösung und Zentrifugieren.

Die gefilterte ligninreiche Fraktion und die gefilterten Waschungen in einen 500 Milliliter Rundkolben geben. Verdampfen Sie das Ethanol mit einem Rotationsverdampfer bei 50 Grad Celsius und 110 Millibar. Dann fügen Sie 150 Milliliter entionisiertes Wasser zu der konzentrierten Flüssigkeit hinzu.

Das Lignin durch Zentrifugation ausfälzen. Sammeln Sie Lignin als Pellet und waschen Sie es viermal mit 25 Millilitern destilliertem Wasser. Anschließend das Lignin lyophilisieren oder im Ofen bei 40 Grad Celsius trocknen.

Stellen Sie den Filtertiegel vier Stunden lang in einen Dumpfofen bei 550 Grad Celsius. Wenn der Ofen auf 150 Grad Celsius abkühlt, entfernen Sie den Tiegel und legen Sie ihn zum Abkühlen in einen Austakter. Dann wiegen Sie es.

Fügen Sie etwa 30 Milligramm Lignin in eine Borosilikatglasröhre hinzu. Dann fügen Sie der Probe einen Milliliter 72% Schwefel hinzu und legen Sie sie für 60 Minuten in ein 30 Grad Celsius Bad. Entfernen Sie die Probe und geben Sie sie in eine 100-Milliliter-Glasflasche.

Dann fügen Sie 28 Milliliter destilliertes Wasser hinzu, um die Säure auf eine Konzentration von 4% zu verdünnen Legen Sie die Glasflasche für 60 Minuten in einen Autoklaven bei 121 Grad Celsius. Dann nehmen Sie die Flasche aus dem Autoklaven und lassen Sie sie abkühlen. Um säureunlösliches Lignin zu analysieren, filtern Sie das Hydrolysat mit einem Tiegel unter Vakuum und sammeln Sie die verbleibenden Feststoffe in der Glasflasche mit entionisiertem Wasser.

Trocknen Sie den Tiegel, der die Feststoffe enthält, indem Sie ihn 16 Stunden lang bei 105 Grad Celsius in einen Ofen stellen. Dann kühlen Sie es in einem Trockenmittel ab und wiegen Sie die Probe. Den Tiegel für vier Stunden in einen Dumpfofen bei 550 Grad Celsius stellen.

Wiegen Sie die Probe nach dem Trocknen in einem Trockener. Für die Analyse von säurelöslichem Lignin messen Sie die Absorption des Hydrolysatfiltrats mit einem Spektralphotometer bei 205 Nanometern unter Verwendung von Quarzküvetten. Um die chemische Funktion des extrahierten Lignins zu analysieren, verarbeiten Sie den Hintergrund einzelkanal ohne Probe.

Passen Sie dann die Parameter an und legen Sie ein Milligramm der Probe auf den Kristall. Pressen Sie die Probe auf einen Kanal und verarbeiten Sie die erhaltenen Spektren. Um das Molekulargewicht des extrahierten Lignins zu bestimmen, lösen Sie drei Milligramm der Ligninprobe in drei Milliliter DMF mit 0,5% Lithiumchlorid.

Geben Sie das gelöste Lignin in eine Durchstechflasche und installieren Sie die Säule durch eine Schutzsäule. Injizieren Sie die Probe in ein Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie-ULTRAVIOLETT-System. Berechnen Sie nach der Analyse der Daten das Molekulargewicht des extrahierten Lignins, wie im Textmanuskript beschrieben.

Wiegen Sie eine 50-Milligramm-Probe Lignin in einem Borosilikatglasröhrchen und fügen Sie drei Milliliter einer molaren Schwefelsäure hinzu. Anschließend die Mischung drei Stunden bei 100 Grad Celsius erhitzen und abkühlen. Fügen Sie einen Milliliter 15 molares Ammoniumhydroxid hinzu und überprüfen Sie den pH-Wert, um sicherzustellen, dass es neutral oder alkalisch ist.

Fügen Sie jeder Probe als internen Standard einen Milliliter 2-Desoxyglucose hinzu. Dann fügen Sie 400 Mikroliter dieser Lösung in spezielle Röhrchen mit 400 Mikrolitern Mischlösung hinzu. Fügen Sie zwei Milliliter Natriumborhydriddimethylsulfoxidlösung hinzu.

Die Schläuche schließen und 90 Minuten bei 40 Grad Celsius in einem Wasserbad inkubieren. Entfernen Sie die Röhrchen aus dem Wasserbad und fügen Sie 0,6 Milliliter Eisessigsäure, 0,4 Milliliter 1-Methylimidazol und etwa vier Milliliter Essigsäureanhydrid hinzu. Nach 15 Minuten 10 Milliliter destilliertes Wasser hinzufügen. kühl.

Und fügen Sie ungefähr drei Milliliter Dichlormethan hinzu. Nach zwei Stunden etwa einen Milliliter der unteren organischen Phase sammeln und in einen Gaschromatographen injizieren, der mit einer Kapillarsäule des Flammenionisationsdetektors ausgestattet ist. Die mit tiefer eutektischer Lösung eine Oxalsäure erhaltene Ligninausbeute war niedriger als die mit tiefer eutektischer Lösung zwei Milchsäure und tiefer eutektischer Lösung drei Harnstoff erhaltenen Ausbeuten.

Die Reinheit von Lignin überschritt 70% für die drei Vorbehandlungen der Biomassen, mit Ausnahme der tiefen eutektischen Lösung drei Harnstoffvorbehandlung von Alphablättern, Aegagropila und Mandelschalen, die eine Ligninreinheit von 65% ergab Die höchste Ligninreinheit überschritt 90% Es wurde mit der tiefen eutektischen Lösung eine Behandlung erhalten. Die Reinheits- und Ertragsdaten von Lignin wurden einer Hauptkomponentenanalyse unterzogen, die zeigte, dass die tiefe eutektische Lösung einer Behandlung positiv mit der Ligninreinheit korreliert war und bestätigte, dass es das reinste Lignin mit der niedrigsten Ausbeute ist. Der Zuckergehalt in Lignin, das mit der tiefen eutektischen Lösung drei extrahiert wurde, war der höchste und gefolgt von dem aus den Lösungen zwei und eins erhaltenen Gehalt.

In ähnlicher Weise war der Stickstoffgehalt der tiefen eutektischen Lösung eins Ligninextrakt niedriger als der aus den Lösungen zwei und drei erhaltene. Die Art der Zucker im extrahierten Lignin wurde ebenfalls charakterisiert, wobei D-Xylose und D-Glucose als die am häufigsten vorkommenden Monosaccharide dargestellt wurden. Die in den extrahierten Lignanen vorhandenen chemischen Funktionellengruppen wurden mittels FTIR-Spektroskopie untersucht.

Infrarotspektren der verschiedenen Lignane zwischen 3, 500 und 800 Reziprokenzenzenzen werden hier vorgestellt. Die Spektren von Lignin, das mit tiefen eutektischen Lösungen eins und zwei extrahiert wurde, zeigen die Dehnungsschwingungen von unkonjugierten und konjugierten Carbonylgruppen, die in den drei kommerziellen Lignanen fehlten: rohe, sodaverarbeitete und alkaliextrahierte Lignane. Das Carbonsäuresignal, C-Doppelbindung O, weist auf die Möglichkeit der Konjugation einiger Ligninfunktionen mit Säuren während seiner Extraktion und Solubilisierung mit der mikrowellengestützten tiefen eutektischen Lösungsmittelbehandlung hin.

Diese Ergebnisse zeigen die Möglichkeit, hochwertiges Lignin mit Mehrwert aus mediterranen Biomassen zu extrahieren, das derzeit unterbewertet ist und dazu beitragen kann, das optimale tiefe eutektische Lösungsmittel zu bestimmen und gleichzeitig die Reinheit von Lignin zu gewährleisten.