Extracción ultrarrápida de lignina de residuos lignocelulósicos mediterráneos inusuales

El objetivo de nuestro protocolo es fraccionar la biomasa y extraer lignina en un solo paso. Usando este método, la lignina se puede recuperar por filtración simple después del tratamiento sin ajuste del pH, sino simplemente agregando agua destilada. El enfoque de este estudio es evaluar el efecto de este tratamiento combinado del fraccionamiento de la materia prima, su influencia en la pureza y el rendimiento de la lignina, y su efecto sobre los pesos moleculares y los grupos funcionales químicos en la lignina extraída.

El proceso de microondas de solución eutéctica profunda es una tecnología ultra rápida, eficiente y rentable para el fraccionamiento de biomasa lignocelulósica y la recuperación de lignina con alta pureza. Prepare la solución eutéctica profunda en un matraz inferior redondo de 500 mililitros como se describe en el manuscrito del texto. Luego coloque cinco gramos de materia prima, 50 mililitros de solución eutéctica profunda y una barra de agitación en un microondas en un reactor de politetrafluoroetileno cerrado.

Cierre el recipiente de microondas con una tapa apropiada y coloque una tapa de temperatura. Colótelo en el borde de la plataforma giratoria, asegurándose de que esté constantemente agitado y haga funcionar el microondas durante un minuto. Con guantes adecuados, saque el recipiente del microondas y deje que la mezcla se enfríe.

Prepare una solución antirrequiso homogénea y añada 50 mililitros de esta solución a la materia prima tratada. Centrifugar la mezcla durante cinco minutos a 3,000 veces G.Filtrar el sobrenadante utilizando un crisol de filtro de vidrio. Recoja el residuo de celulosa restante y lávelo añadiendo 25 mililitros de solución anti-solvente y centrifugación.

Agregue la fracción rica en lignina filtrada y los lavados filtrados a un matraz inferior redondo de 500 mililitros. Evapore el etanol usando un evaporador rotatorio a 50 grados Celsius y 110 milibares. Luego agregue 150 mililitros de agua desionizada al licor concentrado.

Precipitar la lignina por centrifugación. Recoger la lignina como pellet y lavarla cuatro veces con 25 mililitros de agua destilada. Luego liofilizar la lignina o secarla en un horno a 40 grados centígrados.

Coloque el crisol del filtro en un horno de mufla a 550 grados Centígrados durante cuatro horas. Cuando el horno se enfríe a 150 grados centígrados, retire el crisol y colóquelo en un desecador para enfriarlo. Luego pesarlo.

Agregue aproximadamente 30 miligramos de lignina en un tubo de vidrio de borosilicato. Luego agregue un mililitro de 72% sulfúrico a la muestra y colóquelo en un baño de 30 grados Celsius durante 60 minutos. Retire la muestra y transfilíquela a una botella de vidrio de 100 mililitros.

Luego agregue 28 mililitros de agua destilada para diluir el ácido a una concentración de 4% Ponga la botella de vidrio en un autoclave a 121 grados Celsius durante 60 minutos. Luego retire la botella del autoclave y deje que se enfríe. Para analizar la lignina insoluble ácida, filtre el hidrolizado usando un crisol al vacío y recoja los sólidos restantes en la botella de vidrio con agua desionizada.

Seque el crisol que contiene los sólidos colocándolo en un horno a 105 grados centígrados durante 16 horas. Luego enfriarlo en un desecador y pesar la muestra. Coloque el crisol en un horno de mufla a 550 grados Centígrados durante cuatro horas.

Pesar la muestra después de secarla en un desecador. Para el análisis de lignina soluble en ácido, mida la absorbancia del filtrado de hidrolizados con un espectrofotómetro a 205 nanómetros utilizando cubetas de cuarzo. Para analizar la función química de la lignina extraída, procese el fondo de un solo canal sin muestra.

A continuación, ajuste los parámetros y coloque un miligramo de la muestra en el cristal. Pulse la muestra de un solo canal y procese los espectros obtenidos. Para determinar el peso molecular de la lignina extraída, disuelva tres miligramos de la muestra de lignina en tres mililitros de DMF con cloruro de litio al 0,5%.

Colocar la lignina disuelta en un vial e instalar la columna procedida por una columna de guarda. Inyecte la muestra en un sistema ultravioleta de cromatografía líquida de alto rendimiento. Después de analizar los datos, calcule el peso molecular de la lignina extraída como se describe en el manuscrito del texto.

Pesar una muestra de 50 miligramos de lignina en un tubo de vidrio de borosilicato y añadir tres mililitros de un ácido sulfúrico molar. Luego calentar la mezcla durante tres horas a 100 grados centígrados y enfriarla. Añadir un mililitro de 15 molares de hidróxido de amonio y comprobar el pH para asegurarse de que es neutro o alcalino.

Agregue un mililitro de 2-desoxiglucosa a cada muestra como estándar interno. A continuación, agregue 400 microlitros de esta solución en tubos especiales que contengan 400 microlitros de solución mixta. Añadir dos mililitros de solución de borohidruro de sodio dimetil sulfóxido.

Cierre los tubos e incube durante 90 minutos a 40 grados centígrados en un baño de agua. Retire los tubos del baño de agua y agregue 0.6 mililitros de ácido acético glacial, 0.4 mililitros de 1-metilimidazol y aproximadamente cuatro mililitros de anhídrido acético. Después de 15 minutos, agregue 10 mililitros de agua destilada. fresco.

Y añadir aproximadamente tres mililitros de diclorometano. Después de dos horas, recoja aproximadamente un mililitro de la fase orgánica inferior e inyéctelo en un cromatógrafo de gases equipado con una columna capilar detectora de ionización de llama. El rendimiento de lignina obtenido con solución eutéctica profunda de un ácido oxálico fue inferior a los rendimientos obtenidos con solución eutéctica profunda de dos ácidos lácticos y solución eutéctica profunda de tres urea.

La pureza de la lignina superó el 70% para los tres pretratamientos de las biomasas, a excepción de la solución eutéctica profunda tres pretratamiento de urea de hojas alfa, Aegagropila, y cáscaras de almendras, que dio una pureza de lignina del 65% La pureza más alta de lignina superó el 90%Se obtuvo con la solución eutéctica profunda de un tratamiento. Los datos de pureza y rendimiento de lignina se sometieron a análisis de componentes principales, que mostraron que el tratamiento de solución eutéctica profunda uno se correlacionó positivamente con la pureza de lignina y confirmó que era la lignina más pura con el rendimiento más bajo. El contenido de azúcar en lignina extraído mediante solución eutéctica profunda tres fue el más alto y seguido por el obtenido a partir de las soluciones dos y una.

Del mismo modo, el contenido de nitrógeno de la solución eutéctica profunda de un extracto de lignina fue menor que el obtenido de las soluciones dos y tres. El tipo de azúcares en la lignina extraída también fue caracterizado, representando la D-xilosa y la D-glucosa para ser los monosacáridos más abundantes. Los grupos funcionales químicos presentes en los lignans extraídos fueron investigados por espectroscopia de FTIR.

Los espectros infrarrojos de los diversos lignans entre 3, 500 y 800 centímetros recíprocos se presentan aquí. Los espectros de la lignina extraídos con las soluciones eutécticas profundas una y dos demuestran las vibraciones de estiramiento de los grupos unconjugated y conjugados del carbonyl, que eran ausentes en los tres lignans comerciales: lignans crudos, procesados, soda, y alcalino extraídos. La señal de ácido carboxílico, C doble enlace O, indica la posibilidad de la conjugación de algunas funciones de lignina con ácidos durante su extracción y solubilización con el tratamiento de disolvente eutéctico profundo asistido por microondas.

Estos resultados demuestran la posibilidad de extraer lignina de valor añadido de alta pureza de biomasas mediterráneas, que actualmente está infravalorada y puede ayudar a determinar el disolvente eutéctico profundo óptimo al tiempo que garantiza la pureza de la lignina.