Name: מיצוי של ליגנין עם תכולה גבוהה של β-O-4 על-ידי הפקת אתנול מתון והשפעתו על התשואה Depolymerization (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 18 s
Description: למד שיטה למיצוי ליגנין מביומסה באמצעות תמיסת אתנול-מים לקבלת ליגנין באיכות גבוהה עם תכולת β-O-4 מוגברת. השיטה מונעת התמצאות מחדש ומייעלת ייצור מונומרים ארומטיים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

העבודה מומן על ידי האיחוד האירופי (מארי קירי ITN 'SuBiCat' PITN-GA-2013-607044, PJD, KB, JGdV), בנוסף התמיכה הכספית של המועצה האירופית למחקר, 2015 גרנט מתחיל ERC (CatASus) 638076 (מודעות ו KB) ותוכנית המחקר כישרון סכימת (להם) עם מספר הפרוייקט 723.015.005 (KB), אשר בחלקו ממומן על ידי ארגון הולנד עבור מחקר מדעי (בתחרות).

1. רעלני של זינה אגוז לפני חילוץ ליגנין
<ol><li>הייצור של קליפות לחתוך אגוזי מלך<ol>
<li>להאכיל את הקליפות אגוז חותך פטיש כדי לשבור את הקליפות. לצייד את החותך פטיש עם מסננת 5 מ מ משקע החשמל. איסוף קליפות אגוזים שבר בתוך זכוכית 1 ליטר.</li>
		<li>להאכיל את הקליפות שבורה בחותך פטיש מיקרו להשיג קרקע פגזים. לצייד את החותך פטיש מיקרו עם מסננת 2 מ מ משקע החשמל. לאסוף את הקליפות הקרקע אגוז בתוך זכוכית 1 ליטר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מיצוי של חומצות שומן מן הפגזים הקרקע אגוז<ol>
<li>לשים 150 גר' קליפות אגוזים חתוכים בקבוקון סיבוב המדרגה 500 מ"ל. להוסיף 200 מ של טולואן ובר מלהיב הבקבוק העגול-התחתון.</li>
		<li>לצרף הבקבוק העגול למטה הקבל ריפלוקס. חום התערובת בטמפרטורה ריפלוקס (111 הלעפה תרוטרפמט) עם אמבט שמן עבור 2 h עם נמרצת זע.</li>
		<li>לעצור את החימום אחרי 2 h ומצננים את התערובת עד לטמפרטורת החדר על-ידי הסרתו מכוננים האמבטיה שמן.</li>
		<li>הסר את טולואן על ידי סינון (בקוטר 185 מ מ, 10 גודל הנקבוביות מיקרומטר). למחוק את פילטרט של טולואן.</li>
		<li>הסר את טולואן שאריות על ידי חימום את הקליפות אגוז למשך הלילה בתנור ואקום הלעפה תרוטרפמט 80, 50 mbar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הטחינה של אגוז טרום שחולצו פגזים<ol>
<li>מקום 7 ZrO2 טחינת כדורים בקוטר 20 מ מ לתוך 250 מ ל, טחינת קערה עשויה ZrO2.</li>
		<li>למלא את הקערה עם 40 גר' אגוז חלקיקים. להוסיף 60 מ ל אלכוהול איזופרופיל לקערה שחיקה.</li>
		<li>לבצע את שחיקה של קליפות אגוזים עם טחנת הכדור רוטרי. לטחון 4 מחזורים של 2 דקות טחינת ב g x 27 ולאחריו הפסקה 4 דקות. לשמור על הטמפרטורה של הקערה מתחת 80 הלעפה תרוטרפמט בכל עת. לבצע לא יותר מ-3 קבוצות ומצננים את הקערה למטה אחר כך.</li>
		<li>לאסוף את טחון אגוז פגזים לתוך בקבוקון סיבוב המדרגה 500 מ"ל. להסיר את אלכוהול איזופרופיל על ידי אידוי רוטרי הלעפה תרוטרפמט 40, 125 mbar.</li>
		<li>יבש הקליפות אגוז לילה בתנור ואקום הלעפה תרוטרפמט 50, 50 mbar.</li>
		<li>ניפוי של טחון אגוז פגזים ובמכתש 1 מ מ. פרוק את החלקיקים גדולים מדי שוב עם טחנת הכדור רוטרי.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. הכנת עץ ביניים לדלק
<ol><li>חיתוך הלוחות מעץ<ol>
<li>מקם את לוחות עץ תחת תרגיל, אשר מצויד עם מקדחה מהירות עץ שטוח. לאסוף את שבבי עץ בתוך זכוכית.</li>
		<li>מקם את שבבי עץ מטחנת קפה לחתוך אותם לחתיכות קטנות יותר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מיצוי של חומצות שומן מעץ<ol>
<li>לבצע את החילוץ של חומצות שומן מעץ בדיוק באותו אופן כמתואר אגוז פגזים ב 1.2 שלב. הערה: אין הטחינה של העץ מבוצע בתוך טחנת הכדור, כמו התנאים המתוארים שלב 1.3 לא לגרום לירידה של גודל החלקיקים.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. מיצוי של ליגנין Ethanosolv β-O-4 גבוה
<ol><li>הפקת אתנול מתון (שיטת A)<ol>
<li>לשים 25 גר' זינה בקבוקון סיבוב המדרגה 500 מ"ל. להוסיף תערובת אתנול/מים 80:20 (200 מ"ל), 4 מ"ל של 37% HCl פתרון (0.24 מ') ובר מלהיב מגנטי הבקבוק העגול-התחתון.</li>
		<li>לצרף הבקבוק העגול למטה הקבל ריפלוקס. חום הטמפרטורה atreflux תערובת עם אמבט שמן עבור 5 שעות עם נמרצת זע.</li>
		<li>מאפשרים לתערובת להתקרר לטמפרטורת החדר על-ידי הסרתו מכוננים האמבטיה שמן. לסנן את התערובת (בקוטר 185 מ מ, 10 גודל הנקבוביות מיקרומטר) ולשטוף את השאריות עם 4 פעמים 25 מ של אתנול.</li>
	</ol>
</li>
	<li>להמציא עבודה ובידוד של ליגנין<ol>
<li>לאסוף את המשקאות בבקבוקון סיבוב המדרגה 500 מ"ל. לרכז את האלכוהול על ידי אידוי רוטרי הלעפה תרוטרפמט 40 ו 150 mbar.</li>
		<li>להמיס המוצק שהושג ב 30 מ של אצטון. להשתמש באמבט אולטרא אם המוצק לא מתמוסס לחלוטין.</li>
		<li>לזרז את ליגנין על-ידי הוספת את התערובת 600 מ ל מים. אם אין משקעים מתרחשת, להוסיף כמות קטנה של רווי נה מימית2אז4 פתרון flocculate של ליגנין.</li>
		<li>לאסוף את ליגנין על ידי סינון (בקוטר 185 מ מ, 10 גודל הנקבוביות מיקרומטר). לשטוף את ליגנין עם 25 מיליליטר מים 4 פעמים. למחוק את פילטרט של אם אין ניתוח של השבר hemicellulose נדרשת. אם פילטרט של מאוד עכורים, להוסיף את צינור צנטריפוגה ולאסוף את השבר התחתון (מוצק) על ידי צנטריפוגה.</li>
		<li>לאפשר את ליגנין לאוויר יבש למשך הלילה. יבש את ליגנין נוספות בתנור ואקום (בן לילה-הלעפה תרוטרפמט 50 ו- 50 mbar).</li>
		<li>לקבוע את התשואה לאחר ליגנין זה יבש במשך הלילה בתנור ואקום.</li>
		<li>לקבוע את היעילות החילוץ ליגנין חילוק זה עם התוכן ליגנין הכולל כפי שיקבע את שיטת Klason24.</li>
	</ol>
</li>
	<li>טמפרטורה גבוהה יותר אתנול החילוץ (שיטה ב')<ol>
<li>לשים 15 גרם של זינה החיטוי 250 מ. להוסיף תערובת אתנול/מים 80:20 (120 מ ל), 2.4 מ"ל HCl (0.24 מ') ובר מלהיב מגנטי.</li>
		<li>חום התערובת ב 120 הלעפה תרוטרפמט עבור 5 שעות עם מהירות מלהיב של 5.2 x ג'י מגניב את התערובת לאחר מכן באמבט קרח.</li>
		<li>לסנן את התערובת (בקוטר 185 מ מ, 10 גודל הנקבוביות מיקרומטר) ולשטוף את שאריות 4 פעמים עם 15 מ"ל אתנול.</li>
		<li>לבצע עבודה נוספת-up ובידוד בדיוק כפי שמתואר בשלב 3.2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>גדול בקנה מידה גבוה יותר הטמפרטורה אתנול החילוץ של קליפת אגוז (שיטת C *.)<ol>
<li>הכניסו 90 g של קליפת אגוז טחון דק אוטוקלב בלחץ גבוה 1 ליטר. להוסיף תערובת אתנול/מים 80:20 (750 מ"ל) ו מ 6.25 ל H2אז4 (0.12 M).</li>
		<li>חום התערובת ב 120 הלעפה תרוטרפמט עבור 5 שעות עם מהירות מלהיב של 35.8 x ג'י מגניב את התערובת חזרה לטמפרטורת החדר על-ידי הפעלת הכורים מערכת הקירור לאחר זמן תגובה 5 שעות.</li>
		<li>לסנן את התערובת (בקוטר 185 מ מ, 10 גודל הנקבוביות מיקרומטר) ולשטוף את שאריות 4 פעמים עם 75 מ"ל אתנול. הערה: שימוש במסננים מרובים חוסך הרבה זמן.</li>
		<li>לאסוף את וליקרים 2 אצוות שווה. לבצע את העבודה ובידוד כמתואר כמו שלב 3.2 עם כמות כפולה ממיסים עבור שתי קבוצות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>בקרת ניסויים של 3.1 שלב. (שיטת A *) ועל שלב 3.3. (שיטת B *) (אופציונלי)<ol>
<li>לשים בדיוק כמה חומרים כפי שמתואר בשלב 3.1.1 אבל החלף הפתרון HCl עם 1.67 mL של H2אז4 (0.12M). שאר שלב 3.1 3.2 הוא זהה לשיטה A.</li>
		<li>לשים בדיוק כמה חומרים כפי שמתואר בשלב 3.3.1 אבל החלף הפתרון HCl עם 1.0 מ"ל של H2אז4 (0.12M). שאר 3.3 צעד זהה שיטהב'.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. דה-etherification של ליגנין (אופציונלי)
<ol><li>להמיס 1000 מ ג של ליגנין ב mL 24 של 1:1 1, 4-dioxane/מים תערובת בבקבוקון סיבוב המדרגה 100 מ. להוסיף 1 מ"ל של פתרון HCl 37% התערובת.</li>
	<li>הוספת סרגל מלהיב וחבר הקבל ריפלוקס הבקבוק העגול-התחתון. חום התערובת עד 100 הלעפה תרוטרפמט עם אמבט שמן עבור 5 שעות עם נמרצת זע.</li>
	<li>מאפשרים לתערובת להתקרר לטמפרטורת החדר על-ידי הסרתו מכוננים האמבטיה שמן. להוסיף את התערובת 160 מ ל מים, כדי לזרז את ליגנין.</li>
	<li>לאסוף את ליגנין על ידי סינון (בקוטר 185 מ מ, 10 גודל הנקבוביות מיקרומטר) ולשטוף את ליגנין עם 25 מיליליטר מים פי 2. לאפשר את ליגנין לאוויר יבש למשך הלילה. יבש את ליגנין נוספות בתנור ואקום (בן לילה-הלעפה תרוטרפמט 50 ו- 50 mbar).</li>
</ol>5. ניתוח של ליגנין
<ol><li>ניתוח דו מימדי תהודה מגנטית גרעינית (2D-NMR)<ol>
<li>להמיס 60 מ ג של ליגנין יבשים ב- 0.7 מ ל ד6-אצטון. הוסף מספר טיפות של D2O אם ליגנין לא מלא להתמוסס. מכניסים את התערובת NMR-שפופרת ולקחת פרוטון 2D ספקטרה קוהרנטיות קוונטית בודדת heteronuclear (HSQC) עם ספקטרומטר NMR עם הפרמטרים הבאים: (11,-1), (160,-10), nt = 4, ni = 51220.</li>
		<li>נתח ספקטרום HSQC שהושג. התאם את הספקטרום על ידי תיקונים ידניים שלב בציר בשני עד כל הסימנים הם חיוביים, כמו זה חשוב במיוחד לאורך הציר האופקי (f2). לבצע תיקונים בסיסית אין. העמדות של כל קישורים ניתנים בשלב 5.1.3, 5.1.6.</li>
		<li>לשלב את האותות באזור ארומטי התואמים שלוש יחידות ארומטיים שונים (פרוטון מספור לפי איור 4). אותות אלה נמצאים אזור [(Proton range) (טווח פחמן)]: S2/6: [(6.48-6.90)(104-109)] S'2/6: [(7.17-7.50)(105-109)] Sמרוכז: [(6.35-6.65)(106-109)] G2: [(6.78-7.14)(111.5-116)] G5: [(6.48-7.06)(115-120.5)] ג'י6: [(6.65-6.96)(120.5-124.5)] H2/6: [(7.05-7.29)(128.5-133)] הערה: H3/5 חופף עם האות G5 , ההנחה היא כי H2/6 יש באותה האינטנסיביות כמו H3/5. האות G מרוכז חופף G5. אם לא (או כמעט כל) G2 ו- G6 אותות קיימות, מציין שאירעה עיבוי מלא של G.</li>
		<li>לחשב את כמות יחידות ארומטי עם הנוסחה: ארומטי סה כ = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Sמרוכז) + ((G2 + G5 + G6- H2/6) / 3) + (H2/6 / 2)</li>
		<li>לחשב את אחוז היחידות G, H ו- S עם הנוסחאות הבאות: יחס S = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Scondensed): סה כ ארומטי x 100% יחס G = ((G2+ G5+ G6- H2/6) / 3): סה כ ארומטי x 100% יחס H = (H2/6 / 2): סה כ ארומטי x 100%</li>
		<li>לשלב את האותות בין אותות אזור אליפטיות התואמים β-O-4, β-β לβ-5 קישורים, קטונים היברט. הן אזור [(proton range) (טווח פחמן)]: 4-O-β-α [(4.76-5.10)(73-77.5)] Β ' - O - 4α [(4.44-4.84)(81.5-86)] 4-O-β-β וβ ' - O - 4β [(4.03-4.48)(85-90.5)] Β-O-4וγ וβ ' - O - 4וγ [(3.10-4.00)(58.5-62)] Β-5α [(5.42-5.63)(88-92)] Β-5β [(3.36-3.56)(53-54.5)] Β-5וγ [(3.50-4.00)(62-64.5)] Β-βα [(4.59-4.77)(86.5-89.5)] Β-ββ [(2.98-3.20)(55.5-59)] Β-βγ [(3.75-3.96)(72.5-76)] ו- [(4.10-4.31)(72.5-76)] HKγ [(4.20-4.30)(66-68)] הערה: β-הפרוטונים של β-O-4 וβ ' - O - קישורים 4 חפיפה. המוטיבים מבנית של קישורים אלה ניתנים באיור1.</li>
		<li>המספר הכולל של קישורים לכל 100 יחידות C9 יתבססו על האות של הפרוטון α של קישורים. לחשב את המספר הכולל של קישורים עם הנוסחאות הבאות: קישורים β-O-4 = (β-O-4α + β' - O - 4α) / סה כ x 100 ארומטי # Β-5 קישורים = β-5α / סה כ x 100 ארומטי Β-βקישורים = β-βα / סה כ x 100 ארומטי</li>
	</ol>
</li>
	<li>ג'ל הסתננות כרומטוגרפיה (GPC) ניתוח<ol>
<li>להמיס 10 מ ג של ליגנין יבשים ב 1 מ"ל של tetrahydrofuran (THF) (עם טיפה של טולואן התקנית פנימי). לסנן תערובת זו דרך מסנן מזרק מיקרומטר 0.45 לתוך מבחנה תעשיה עם כניסת נפח מופחת של 0.3 mL. סגור מזהמי מזון המבחנה עם כובע.</li>
		<li>מזריקים µL 20 המדגם לתוך GPC THF. לעבד נתונים המתקבלים.</li>
		<li>תקן את האות שהושג עבור האות הפניה (טולואן). בחר את אמצעי האחסון • תנאי עבור הטווח הנכון (~ 200-10000 Da). חישוב התפלגות מסה על ידי התוכנה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. depolymerization של Lignins כדי בעל תאים פנוליים 2-Arylmethyl-1, 3-Dioxolanes (Acetals)
<ol><li>במקום 50 מ ג של ליגנין מיובשים בתוך בקבוקון מיקרוגל 20 מ"ל קיבול התגובה מצויד של פגים. להוסיף 0.85 מ ל 1, 4-dioxane, µL 50 של-אתילן גליקול ב- 1, 4-dioxane (0.54 mL/mL) ו- 50 µL של octadecane (תקן פנימי) 1, 4-dioxane (26 mg/mL).</li>
	<li>לסגור את מיכל התגובה וחום הפתרון עד 140 ° C תוך ערבוב ב g 3.8 x.</li>
	<li>מיכל התגובה מגיעה 140 ° C, להוסיף 50 µL של Fe (III) OTf3 ב- 1, 4-dioxane (0.1 g/mL).</li>
	<li>מערבבים את הכור למשך 15 דקות.</li>
	<li>מגניב הכור לטמפרטורת החדר ולהסיר את הנוזל depolymerization כפי שמתואר בשלב 7.1.</li>
</ol>7. עבודה up וניתוח של תערובות Depolymerization
<ol><li>מסננים את הנוזל על Celite (חדירות: 2.60-6-50 דארסי; גודל החלקיקים: 150 mesh טיילר; מסננת לשמור (140 מ' ארה ב): 2.0-25.0%) ו לאסוף בשפופרת צנטרפוגה 2 מ"ל.</li>
	<li>להתרכז הלילה נוזלי ב 35 ° C ברכז כשעוצמת ואקום.</li>
	<li>תמצית השמן/המוצק הסופי באמצעות ההליך שלהלן:<ol>
<li>הושעה ו להתנפח השאריות ב- 0.15 מ ל דיכלורומתאן (DCM) על ידי ערבוב נרחב (על-ידי מערבולת), 15 דקות של sonication ו- 30 דקות בגלגל אוטומטית.</li>
		<li>Centrifuge את הדגימות עבור עד 10 s באמצעות צנטריפוגה שולחן minispin כדי להבטיח הנוזל בתחתית הצינורית (מהירות צנטריפוגה: g 671 x).</li>
		<li>הוסף 0.75 מ של טולואן ושילוב בהרחבה (על-ידי sonication מערבולת, 10 דקות).</li>
		<li>Centrifuge את הדגימות עבור עד 10 s באמצעות צנטריפוגה שולחן minispin (מהירות צנטריפוגה: g 671 x) כדי להבטיח הנוזל בתחתית הצינורית.</li>
		<li>להפריד את הנוזל אורגני אור שאריות שמן מוצק או עבה, לסנן את הנוזל על פקק של Celite ולאסוף בקבוקון זכוכית. הערה: הליך זה עבור השעיה/שטיפת חוזר על עצמו שלוש פעמים ולאחר החילוץ האחרונה, 0.5 מ של טולואן משמש.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לרכז את שלבי אורגני בשילוב רוטרי אידוי (הלעפה תרוטרפמט 40, 20 mbar).</li>
	<li>להמיס את השאריות שמנוני ב 1 מ"ל של DCM עבור גז כרומטוגרפיה להבה יינון גלאי (GC-FID) ניתוח.</li>
	<li>לבצע GC-FID באמצעות GC מצויד עם הליום גלאי ושימוש FID כמו הגז המוביל. הגדרות רגילות: הזרקת µL 1, קצבה פיצול של 50:1, זרם הליום של 0.95 מ"ל לדקה Equip GC מכשיר עם HP5 טור (30 מ' x 0.25 מ"מ x 0.25 מיקרומטר), לרוץ עם פרופיל הטמפרטורה אשר מתחיל עם איזותרמה 60 ° C 5 דקות. מעקב על ידי כבש 10 ° C/דקה 20 דקות ל- 260 מעלות צלזיוס. החזק את החום למשך 20 דקות.</li>
	<li>לשלב את פסגות ההרים הספקטרום באופן ידני. הטיימס השמירה של הפסגות הן הבאות: octadecane (נמצא 21.4 דקות), H-אצטל (19.5 דקות), G-אצטל (20.8 דקות), S-אצטל (23.4 דקות). השתמש בערכים שהושג ב- 7.8 שלב כדי לבצע כימות.</li>
	<li>לבצע כימות של G אצטל, אשר מבוססת על עקומת כיול עם תקן מתחם מבודד באמצעות תקן פנימי (octadecane). הערה: עקומת כיול: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq1.jpg"> (R2= 0,9991) התשואה G-אצטל:<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq2.jpg"> מבוסס על הקודם תוצאות9,21,23 שגורם לתגובה הוערך עבור H ו- S אצטל 2.19, 1.82, בהתאמה.</li>
</ol>

<ol><li>Tuck, C. O., Pérez, E., Horváth, I. T., Sheldon, R. A., Poliakoff, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Valorization+of+Biomass%3A+Deriving+More+Value+from+Waste%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Valorization of Biomass: Deriving More Value from Waste.</a> Science. 337, 695-699 (2012).</li>
<li>Ragauskas, A. J., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24833396">Lignin Valorization: Improving Lignin Processing in the Biorefinery.</a> Science. 344, 709-719 (2014).</li>
<li>Sun, Z., Fridrich, B., de Santi, A., Elangovan, S., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bright+Side+of+Lignin+Depolymerization%3A+Toward+New+Platform+Chemicals%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Bright Side of Lignin Depolymerization: Toward New Platform Chemicals.</a> Chemical Reviews. 118 (2), 614-678 (2018).</li>
<li>Schutyser, W., Renders, T., Van den Bosch, S., Koelewijn, S. F., Beckham, G. T., Sels, B. F. <a target="_blank" href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cs/c7cs00566k#!divAbstract">Chemicals from lignin: an interplay of lignocellulose fractionation, depolymerization, and upgrading.</a> Chemical Society Reviews. 47 (3), 852-908 (2018).</li>
<li>Kärkäs, M. D., Matsuura, B. S., Monos, T. M., Magallanes, G., Stephenson, C. R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transition-metal+catalyzed+valorization+of+lignin%3A+the+key+to+a+sustainable+carbon-neutral+future%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+%26+Biomolecular+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Transition-metal catalyzed valorization of lignin: the key to a sustainable carbon-neutral future.</a> Organic & Biomolecular Chemistry. 14 (6), 1853-1914 (2016).</li>
<li>Deuss, P. J., Barta, K. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854515000545">From models to lignin: Transition metal catalysis for selective bond cleavage reactions.</a> Coordination Chemistry Review. 306, 510-532 (2016).</li>
<li>Yokoyama, T. <a target="_blank" href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/02773813.2014.881375">Revisiting the Mechanism of β-O-4 Bond Cleavage During Acidolysis of Lignin. Part 6: A Review.</a> Journal of Wood Chemistry and Technology. 35 (1), 27-42 (2014).</li>
<li>Sturgeon, M. R., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/10.1021/sc400384w">A Mechanistic Investigation of Acid-Catalyzed Cleavage of Aryl-Ether Linkages: Implications for Lignin Depolymerization in Acidic Environments.</a> ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 2 (3), 472-485 (2014).</li>
<li>Deuss, P. J., Scott, M., Tran, F., Westwood, N. J., de Vries, J. G., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aromatic+monomers+by+in+situ+conversion+of+reactive+intermediates+in+the+acid-catalyzed+depolymerization+of+lignin%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Aromatic monomers by in situ conversion of reactive intermediates in the acid-catalyzed depolymerization of lignin.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (23), 7456-7467 (2015).</li>
<li>Jastrzebski, R., Constant, S., Lancefield, C. S., Westwood, N. J., Weckhuysen, B. M., Bruijnincx, P. C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tandem+Catalytic+Depolymerization+of+Lignin+by+Water-Tolerant+Lewis+Acids+and+Rhodium+Complexes%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">Tandem Catalytic Depolymerization of Lignin by Water-Tolerant Lewis Acids and Rhodium Complexes.</a> ChemSusChem. 9 (16), 2074-2079 (2016).</li>
<li>Kaiho, A., Kogo, M., Sakai, R., Saito, K., Watanabe, T. <a target="_blank" href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/gc/c5gc00130g#!divAbstract">In situ trapping of enol intermediates with alcohol during acid-catalysed de-polymerization of lignin in a nonpolar solvent.</a> Green Chemistry. 17 (5), 2780-2783 (2015).</li>
<li>Huang, X., Zhu, J., Korányi, T. I., Boot, D. B., Hensen, E. J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective+Release+of+Lignin+Fragments+from+Lignocellulose+by+Lewis+Acid+Metal+Triflates+in+the+Lignin-First+Approach%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">Effective Release of Lignin Fragments from Lignocellulose by Lewis Acid Metal Triflates in the Lignin-First Approach.</a> ChemSusChem. 9 (23), 3262-3267 (2016).</li>
<li>Kaiho, A., Mazzarella, D., Satake, M., Kogo, M., Sakai, R., Watanabe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Construction+of+di%28trimethylolpropane%29+cross+linkage+and+phenylnaphthalene+structure+coupled+with+selective+%CE%B2-O-4+bond+cleavage+for+synthesizing+lignin-based+epoxy+resins+with+controlled+glass+transition+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Construction of di(trimethylolpropane) cross linkage and phenylnaphthalene structure coupled with selective β-O-4 bond cleavage for synthesizing lignin-based epoxy resins with controlled glass transition temperature.</a> Green Chemistry. 18 (24), 6526-6535 (2016).</li>
<li>Lahive, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+model+compounds+for+understanding+acid-catalyzed+lignin+depolymerization%3A+Identification+of+renewable+aromatics+and+a+lignin-derived+solvent%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Advanced model compounds for understanding acid-catalyzed lignin depolymerization: Identification of renewable aromatics and a lignin-derived solvent.</a> Journal of the American Chemical Society. 138 (28), 8900-8911 (2016).</li>
<li>Shuai, L., Saha, B. <a target="_blank" href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/gc/c7gc01676j#!divAbstract">Towards high-yield lignin monomer production.</a> Green Chemistry. 19 (16), 3752-3758 (2017).</li>
<li>Rinaldi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paving+the+Way+for+Lignin+Valorisation%3A+Recent+Advances+in+Bioengineering%2C+Biorefining+and+Catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Paving the Way for Lignin Valorisation: Recent Advances in Bioengineering, Biorefining and Catalysis.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (29), 8167-8215 (2016).</li>
<li>Schutyser, W., Renders, T., van den Bosch, S., Koelewijn, S. F., Beckham, G. T., Sels, B. F. <a target="_blank" href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cs/c7cs00566k#!divAbstract">Chemicals from lignin: an interplay of lignocellulose fractionation, depolymerization, and upgrading.</a> Chemical Society Reviews. 47 (3), 852-908 (2018).</li>
<li>Constant, S., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/293824152_New_insights_into_the_structure_and_composition_of_technical_lignins_A_comparative_characterisation_study">New insights into the structure and composition of technical lignins: a comparative characterization study.</a> Green Chemistry. 18 (9), 2651-2665 (2016).</li>
<li>Smit, A., Huijgen, W. <a target="_blank" href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/gc/c7gc02379k#!divAbstract">Effective fractionation of lignocellulose in herbaceous biomass and hardwood using a mild acetone organosolv process.</a> Green Chemistry. 19 (22), 5505-5514 (2017).</li>
<li>Lancefield, C. S., Panovic, I., Deuss, P. J., Barta, K., Westwood, N. J. <a target="_blank" href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/gc/c6gc02739c#!divAbstract">Pre-treatment of lignocellulosic feedstocks using biorenewable alcohols: towards complete biomass valorization.</a> Green Chemistry. 19 (1), 202-214 (2017).</li>
<li>Deuss, P. J., Lancefield, C. S., Narani, A., de Vries, J. G., Westwood, N. J., Barta, K. <a target="_blank" href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/gc/c7gc00195a#!divAbstract">Phenolic acetals from lignins of varying compositions via iron (III) triflate catalysed depolymerization.</a> Green Chemistry. 19 (12), 2774-2782 (2017).</li>
<li>Bauer, S., Sorek, H., Mitchell, V. D., Ibáñez, A. B., Wemmber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Miscanthus+giganteus+Lignin+Isolated+by+Ethanol+Organosolv+Process+under+Reflux+Condition%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Agricultural+and+Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Characterization of Miscanthus giganteus Lignin Isolated by Ethanol Organosolv Process under Reflux Condition.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 60 (33), 8203-8212 (2012).</li>
<li>Deuss, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+triflates+for+the+production+of+aromatics+from+lignin%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">Metal triflates for the production of aromatics from lignin.</a> ChemSusChem. 9 (2), 2974-2981 (2016).</li>
<li>Nicholson, D. J., Leavit, A. T., Francis, R. C. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/286205558_A_three-stage_klason_method_for_more_accurate_determinations_of_hardwood_lignin_content">A three-stage Klason method for more accurate determinations of hardwood lignin content.</a> Cellulose Chemistry and Technology. 48 (1-2), 53-59 (2014).</li>
<li>Sun, Z., et al. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/s41929-017-0007-z">Complete lignocellulose conversion with integrated catalyst recycling yielding valuable aromatics and fuels.</a> Nature catalysis. 1, 82-92 (2018).</li>
<li>Lancefield, C. S., Ojo, O. S., Tran, F., Westwood, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+of+Functionalized+Phenolic+Monomers+through+Selective+Oxidation+and+C-O+Bond+Cleavage+of+the+%CE%B2-O-4+Linkages+in+Lignin%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Isolation of Functionalized Phenolic Monomers through Selective Oxidation and C-O Bond Cleavage of the β-O-4 Linkages in Lignin.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54 (1), 258-262 (2015).</li>
<li>Rahimi, A., Ulbrich, A., Coon, J. J., Stahl, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formic-acid-induced+depolymerization+of+oxidized+lignin+to+aromatics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Formic-acid-induced depolymerization of oxidized lignin to aromatics.</a> Nature. 515, 249-252 (2014).</li>
<li>Bosque, I., Magallanes, G., Rigoulet, M., Kärkäs, M. D., Stephenson, C. R. J. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.7b00140">Redox Catalysis Facilitates Lignin Depolymerization.</a> ACS Central Science. 3 (6), 621-628 (2017).</li>
<li>Sette, M., Wechselberger, R., Crestini, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elucidation+of+Lignin+Structure+by+Quantitative+2D+NMR%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+-+A+European+Journal%22%5BJournal%5D)">Elucidation of Lignin Structure by Quantitative 2D NMR.</a> Chemistry - A European Journal. 17 (34), 9529-9535 (2011).</li>
</ol>

מחברי הדו ח אין ניגוד אינטרסים

התוצאות של עקירות-תנאים שונים, ממקורות שונים ביומסה לחשוף כמה התנאים אופטימליים לחילוץ ליגנין עם תכולה גבוהה יחסית של β-O-4 קישורים יכולה להשתנות בהתאם למקור. לדוגמה, מיצוי אגוז-תנאים קשים (שיטת B) מספק עלייה החולוני בתנובה עם שמירה החזקת שמירה ליד מהסכום של β-O-4 יחידות, בעוד אשור, ארז התשואה מגדיל אך היא מלווה ירידה משמעותית את כמות β-O-4 יחידות. מצד שני, עבור אורן, התנאים קשים החילוץ לספק מעט מאוד תועלת כממוצע, גם להוביל ליגנין עם כמות נמוכה מאוד של β-O-4 יחידות. משמעות הדבר היא כי בדרך כלל צורה כלשהי של אופטימיזציה יש להיות מעורב להיכנס האיזון הנכון בין התשואה ליגנין איכות בצורה של השמירה של כמות β-O-4 יחידות החומר ליגנין שהושג.
לעלייה גדולה Mw של החומר ליגנין המתקבל לתנאים החילוץ יותר קשים מדגים כי בתנאים אלה שברים גדולים יותר ניתן לחלץ מתן תשואות גבוהות. עם זאת, על תנאים אלה, נוסף הפיצול מתרחש, מתן חומר נוסף משקל מולקולרי נמוך, ובכך מגדילים את polydispersity כפי ניתן בבירור לראות בגרפים GPC של אגוז (איור 5a), ארז (איור 5 יח) הצורה של האות ב- Da ~ 500.
HSQC NMR היא כלי אינפורמטיבי חשוב לספק מידע השוואתי על איכות lignins שונים. יצוין כי בהליך זה שמתבצע ניסוי HSQC רגיל, זה הוא נהדר עבור קבלת נתונים השוואתיים אך לא בהכרח כמותיים עקב הבדלים בתקופות רגיעה. כמות גבוהה של קישורים המוצגים עבור כמה lignins ב טבלה 1 הם מוערכים יתר על המידה. ניסויים HSQC כמותיים לספק תוצאות טובות יותר אך עלתה באופן משמעותי יותר זמן NMR, למרות חלופות קיימות29. מניסיוננו, יש לחלק את המספרים בטבלה 1 לפי פקטור של 1.3 כדי שישקפו טוב יותר את הכמות בפועל של β-O-4 יחידות לכל 100 יחידות ארומטי.
כפי שצוין קודם לכן, התוצאות שדווחו להצביע איך למצוא את התנאים האופטימליים יכול להשתנות בהתאם למקור כדי להשיג את התשואות מונומר המרבי. למשל, כאשר אגוז משמש חומר המוצא, acetals באופן כללי הכולל תשואות עולה בסביבות פעמיים אם מועסקים בתנאים קשים (שיטת B) לחילוץ ליגנין. אולם, זאת בעיקר בשל ההבדלים הגדולים כממוצע החילוץ ליגנין, מבלי להשפיע על התוכן β-O-4. אחרת, כאשר אורן משמש החילוץ מתון יותר תנאים (שיטת A) עדיפים. למעשה, ליגנין תוצאות החילוץ של התשואות דומה מאוד בשני מקרים, אבל בתנאים קשים לגרום ירידה בβ-O-4 יחידות (במיוחד ללא etherified β-O-4 קישורים) אשר יכול להיות סיבה כזו תשואה נמוכה מונומר, כמצוין בפסקה הקודמת. לאובדן משמעותי של קישורים β-O-4-etherified ניתן לצפות גם במקרים של אשור ועץ ארז אם התנאים (שיטת B) מוחלים לחילוץ שמוביל ואולי תשואה נמוכה יותר מונומרים. עם זאת, התשואה הכוללת אצטל אינו שונה כל כך הרבה בהתאם לתנאי החילוץ. למעשה, עלייה כפולה משוער ליגנין החילוץ התשואה הוא ציין עבור שני מקורות ביומסה מתמיכת שיטות A ל- B אשר מפצה על הירידה בערך כפולה מונומר התשואה.

התעשייה הכימית להיות בר קיימא, מתחדשים כגון ביומסה lignocellulosic אמור לשמש כאלטרנטיבה דומיננטי מאובנים אלו הנוכחי1. עם זאת, כדי להפוך את השימוש כזה ביניים לדלק כלכלית, יש לחפש יישומים בעלי ערך גבוה עבור כל התוכן שלה. ביומסה lignocellulosic יכולים להכיל כ-30% wt של ליגנין זה ביופולימרים ארומטי אשר כעת רק כמה יישומים פותחו מעבר את השימוש בשם דלק נמוך ערך2. לכן, המתודולוגיה כלפי רכיבי ארומטי פוטנציאלי מוגבר-ערך הוא עניין מרכזי כדי להבטיח ההצלחה של biorefineries בעתיד.
מחקר שנערך לאחרונה התמקדה בכבדות על פיתוח מתודולוגיות הרומן למחשוף סלקטיבי של ניגודים β-O-4 הנפוץ ביותר (איור 1 א') בליגנין להשיג מונומרים ספציפיים, ארומטי, בעל תאים, בדרך כלל פנוליים3,4 5, ,6. לדוגמה, היישום של חומצות בין 80 ° C עד 180 ° C יעיל מאוד ביקוע של הצמדה β-O-4 ויוצרים אלדהיד, קטון שברים7,8. הקבוצות שלנו ואחרים לאחרונה הראו כי acidolysis בשילוב מתודולוגיות לייצב, שברי תגובתי ההשמנה הוא מאוד חזק כדי להשיג בעל תאים פנוליים מונומרים עם מוטיבים כימי מסוים9,10 , 11 , 12. אלה, במיוחד השמנה אצטל של תגובתי aldehydes עם כהלים להשיג בעל תאים פנוליים 2-arylmethyl-1, 3-dioxolanes (acetals) הוכיח חזק בשל יישום פשוט יחסית שלה ואת השמירה של הטבע functionalized מאוד של ליגנין מונומרים (איור 1b)13,14. Acetals אלה מתקבלים מן depolymerization על יחס המתייחס להתפלגות של ה G ו- S מונומרים להציג זינה ליגנין האב.
חומצה מזורז depolymerization, כמו רבים מתודולוגיות האלגנטי ביותר שפותחו, הם מתון יחסית, לא קליב חזק אג ח C-C המתרחשים ליגנין15. עם זאת, אג ח C-C הופכים שופע במיוחד כאשר התנאים fractionation lignocellulose קשים מוחלים עקב עיבוי של קטעים תגובתי שוחררו את המחשוף של חלשים C-O אג ח16,17. האובדן של ביומסה שיטת עיבוד תוכן β-O-4 עולה בבירור מדבריו הניתוח של מגוון טכני lignins, אשר הוצגו רק לשמור על קישורים β-O-4 עד 6 עבור כל 100 יחידות ארומטי18, בזמן lignocellulose טווח מספרים אלה מ-45 90 קישורים לכל 100 יחידות ארומטי בהתאם מקור ה-16. בפנותו לתנאים החילוץ מתון יותר, lignins ניתן להשיג עם ההפצות הצמדה כך שישקפו טוב יותר את ליגנין טבעי. בכל זאת, זה דורש פשרה בין החילוץ היעילות והאיכות של ליגנין שהושג גשמי17. זה יש גם קדימות organosolv החילוץ של ליגנין, וזו שיטה פופולארית כדי fractionate ליגנין. וריאציות רבות של קיימים בתהליך הזה, עם השיטות המעסיקים טמפרטורות שונות, תוכן חומצה, חילוץ פעמים, ממיסים. . הנה, לחומרת החילוץ יש השפעה ישירה על המבנה ליגנין שהושג ובכך התאמתו נוסף valorization19,20,21. לדוגמה, ליגנין organosolv המיוצר על ידי תהליך Alcell אתנול מבוסס, פעלו במשך 5 שנים בקנה מידה הפגנה, היתה כמות נמוכה יחסית של β-O-4 קישורים כפי הוא מופעל בטמפרטורה גבוהה יחסית כדי להבטיח delignification יעיל ב סדר כדי לקבל איכות גבוהה פחמימות לייצור bioethanol. ובכל זאת, ממיסים biobased עם השפעה סביבתית קטנה כמו אתנול עדיפים, לפיכך השיטות החילוץ לגרום lignins של ערך גבוה יותר הן עניין. ממיסים אלכוהוליים הם מעניינים במיוחד כמו תוספת להיות המדיום החילוץ הם גם לשלב בתוך המבנה ליגנין, לדוגמה, β' - O - 4 (איור 1 א')22, אשר בחלקו "מגן" המבנה רצויה המחשוף. שיטה מתאימה באופן פוטנציאלי יהיה קודם להשיג ליגנין עם תוכן β-O-4 גבוהה, בצעד רציפים כדי להסיר את שארית ליגנין לגשת תאית ערך גבוה.
כתב יד זה, אנו מתארים הליך ישר קדימה ולא מאוד לשחזור על החילוץ של ליגנין β-O-4 גבוהה הפקת אתנול מתון. בהתאם לסוג מקור ביומסה, זה יכול להוביל יעילות גבוהה יחסית החילוץ, תשואות. נהלי אפיון ליגנין שהושג מסופקים וכן כיצד "deprotect" של β etherified' - O - 420. בנוסף, הליך הערכת הוא הציג את הפוטנציאל של אלה lignins בהליכים depolymerization סלקטיבית המסתמכים על המחשוף סלקטיבי קישורים β-O-4. הערכה זו מתבצעת באמצעות depolymerization triflate iron(III) catalyzed בנוכחות אתילן גליקול להשיג בעל תאים פנוליים 2-arylmethyl-1, 3-dioxolanes23 אשר מדגים את הקשר בין 4-O-β-תכולת החומר ליגנין, מונומר התשואות21. התוצאות מציגות את האיזון בין יעילות גבוהה ליגנין מיצוי הפוטנציאל של ליגנין שהושג להיות depolymerized כדי מונומרים ארומטי ספציפיים.

<table><tbody><tr><td><חזק>חומרים</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ברזל (III) triflate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>708801-1G</td><td>טוהר: 90%</td></tr> <tr><td>אוקטדקן</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>0652-100G</td><td>טוהר: 99%</td></tr> <tr><td>Celite</td><td>Alfa Aesar</td><td>H33152.0B</td><td></td></tr><tr><td>סיליקה ג'ל</td><td>SiliCycle</td><td>R12030B-1KG</td><td>P60 40-63 &mu; m</td></tr><tr><td>דיכלורומתאן</td><td>מקרון כימיקלים עדינים</td><td>6779-25</td><td></td></tr><tr><td>קליפות</td><td></td><td></td><td></td>אגוזים</tr><tr><td>עץ</td><td></td><td></td><td></td>אורן</tr><tr><td>עץ</td><td></td><td></td><td></td>ארז</tr><tr><td>עץ</td><td></td><td></td><td></td>בוק</tr><tr><td>אתנול</td><td>JT Baker Chemicals</td><td>00832000001</td><td>אתנול מוחלט</td></tr><tr><td>איזופרופנול</td><td>אקרוס אורגני</td><td>149320025</td><td>99.5+% טהור במיוחד</td></tr><tr><td>אצטון</td><td>Macron Fine Chemicals</td><td>2440-06</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>Boom BV</td><td>164240025</td><td>מיוצב עם BHT</td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Macron Fine Chemicals</td><td>8608-02</td><td></td></tr><tr><td>מים</td><td></td><td></td><td>דמי מים מהאספקה הפנימית</td></tr><tr><td>1,4-Dioxane</td><td>Acros Organics</td><td>408820010</td><td>99+%</td></tr><tr><td>חומצה הידרוכלורית</td> טהורה במיוחד <td>Acros Organics</td><td>124620026</td><td>תמיסה של 37% במים</td></tr><tr><td>חומצה גופרתית</td><td>Boom BV.</td><td>760519081000</td><td>95-97%</td></tr> <tr><td>אצטון-d6</td><td>אקרוס אורגני</td><td>325320500</td><td>99.8 אטום% D</td></tr><tr><td>תחמוצת דאוטריום</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>151882-100G</td><td>99.9 אטום% D</td></tr><tr><td>מסננים</td><td>Munktell</td><td>400303185</td><td>קוטר 185 מ"מ, 10 &mu; m גודל נקבוביות</td></tr><tr><td>מוטות ערבוב מגנטיים</td><td>VWR</td><td>442-4525</td><td></td></tr><tr><td>מסנן מזרק</td><td>Sartorius</td><td>17559-Q</td><td>0.45 &mu; m מסנן</td></tr><tr><td>בקבוקון דגימה אוטומטית (2 מ"ל)</td><td>חום</td><td>151123</td><td></td></tr><tr><td>כניסת נפח מופחת (0.3 מ"ל)</td><td>חום</td><td>150820</td><td></td></tr><tr><td>מכסי דגימה אוטומטית (11 מ"מ)</td><td>חום</td><td>151216</td><td></td></tr><tr><td>מלחץ בקבוקון דגימה אוטומטית מזרקי</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>אמבט</td><td></td><td></td><td></td>שמן</tr><tr><td>(1 מ"ל)</td><td>Henke Sass Wolf</td><td>4010-200V0</td><td></td></tr><tr><td>בלוק חימום -4 עמדות</td><td>IKA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מיקרו צינורות 2 מ"ל</td><td>Sarstedt</td><td>72691</td><td></td></tr><tr><td>אטמי מלחץ-20 מ"מ</td><td>כרומטוגרפיה חומה מספקת</td><td>151287</td><td>עם סיליקון / PTFE מחיצות</td></tr> <tr><td>< חזק >ציוד< / חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>טחנת כדור סיבובית</td><td>Fritsch</td><td>06.2000.00</td><td>מעבדה פלנטרית מונו מיל PULVERISETTE 6</td></tr><tr><td>טחנת פטיש</td><td>Brabender</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Micro Hammer טחנת</td><td>Brabender</td><td></td><td></td></tr><tr><td>תנור ואקום</td><td>Heraeus</td><td></td><td>Heraeus Vacutherm</td></tr><tr><td>הגדרת ריפלוקס וכלי זכוכית אחרים</td><td>CBN ספקים BV</td><td></td><td>מעבה ריפלוקס, בקבוק תחתון עגול, זכוכית ומשפכים</td></tr><tr><td>מאייד סיבובי</td><td>IKA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>250 מ"ל חיטוי בלחץ גבוה</td><td>ברגהוף</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 ליטר חיטוי בלחץ גבוה</td><td>מדימקס</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אמבטיה אולטרסאונד</td><td>אמרסון</td><td></td><td>סוג ברנסון 3210</td></tr><tr><td>מכשיר NMR</td><td>Bruker</td><td></td><td>Ascend 600</td></tr><tr><td>THF-GPC</td><td>Hewlett Packard</td><td></td><td>1100 סדרת</td></tr><tr><td>צלחת ערבוב מגנטית</td><td>SalmenKipp</td><td>SK861492220263</td><td>סוג x-1250</td></tr><tr><td>מטחנת קפה</td><td>Profi Cook</td><td>PC-KSW1021</td><td></td></tr><tr><td>מכונת קידוח</td><td>מסוג מוצק</td><td></td><td>TB 13 S</td></tr><tr><td>GC-FID</td><td>Shimadzu</td><td></td><td></td></tr><tr><td>BUCHI מערכת טיהור Reveleris PREP&nbsp;</td><td>טור בוצ'י</td><td></td><td></td></tr><tr><td>בוצ'י C18&nbsp;</td><td>בוצ'י</td><td></td><td>150 מ"מ ופעמים; 21.2 מ"מ ופעמים; 10 &mu; </td></tr><tr><td>בקבוקוני מיקרוגל 20 מ"ל</td><td>???</td><td></td><td></td></tr><tr><td>רכז ואקום סיבובי Univapo 150 ECH</td> צנטריפוגה שולחנית מיניספין <td>UniEquip</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf&nbsp;</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SB2 rotator</td><td>סטיוארט</td><td></td><td></td></tr><tr><td>וורטקס</td><td>Wilten</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Processing Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>WinGPC Unichrom</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MestReNova</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

מיצוי של ליגנין עם תכולה גבוהה של β-o-4 על-ידי הפקת אתנול מתון והשפעתו על התשואה depolymerization

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

ליגנין valorization אסטרטגיות הן גורם מפתח להשגת biorefineries יותר מבחינה כלכלית תחרותי המבוסס על ביומסה lignocellulosic. רוב ההליכים אלגנטי המתעוררים להשיג מוצרים ארומטיים ספציפיים להסתמך על המצע ליגנין בעל תכולה גבוהה של ניגודים β-O-4 cleavable בקלות כפי שהוא נוכח במבנה ליגנין מקורית. הדבר מספק מיס-התאמה טיפוסי lignins טכני מאוד מושפל, לכן נמוכים בβ-O-4 קישורים. לכן, את התשואות החילוץ, והאיכות של ליגנין שהושג הן בעל חשיבות עליונה כדי לגשת משעולים valorization ליגנין חדשים. כתב יד זה, מוצג פרוטוקול פשוט להשיג lignins עם תכולה גבוהה של β-O-4 הפקת אתנול מתון יחסית שניתן להחיל למקורות שונים lignocellulose. יתר על כן, ניתוח הליכים לקביעת איכות lignins מוצגים יחד עם פרוטוקול depolymerization מניב ספציפי בעל תאים פנוליים 2-arylmethyl-1, 3-dioxolanes, בו ניתן להשתמש כדי להעריך את lignins שהושג. התוצאות שהוצגו מדגימים את הקישור בין איכות ליגנין פוטנציאל lignins להיות depolymerized לתוך כימיקלים ארומטי monomeric מסוימים. בסך הכל, החילוץ של depolymerization מדגים פשרה בין התשואה החילוץ ליגנין, השמירה של המבנה aryl מקורי-אתר ובכך את הפוטנציאל של ליגנין כדי לשמש את המצע לייצור כימיקלים ערך גבוה יותר יישומים.

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לבצע הפקת אתנול ליגנין ממספר מקורות ביומסה. השפעת התנאים החילוץ על התשואה ליגנין ותוכן β-O-4 מוצגים. Depolymerization סלקטיבית מבוצעת על lignins שהושג להשיג מוצרים גבוהה מונומר ארומטי.

מיצוי של ליגנין עם תכולה גבוהה של β-O-4 על-ידי הפקת אתנול מתון והשפעתו על התשואה Depolymerization

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

שיטה זו עונה על כמה שאלות מרכזיות בתחום ניצול משאבי החידוש אודות ליגנין, מרכיב מרכזי בביומסה ליגנוקלולוסית. היתרון העיקרי של טכניקה זו היא שהיא מאפשרת לך להשיג ליגנין באיכות מבנית טובה ממקורות ביומסה שונים. מתודולוגיה זו שצוינה מתמקדת במיוחד בקישור ביתא 04.במקביל, היא מונעת תהליכי עיבוי. זה חשוב מאוד כפי שהוא מונע היווצרות char. באמצעות שיטה זו, ניתן ליצור קשרים בין הליך החילוץ של ליגנין לבין יעילות דה-פולמריזציה.בדרך כלל, כל אחד מאיתנו חדש בשיטות אלה, אנו נאבקים עם הליכי האימון, כמו גם את הניתוח של ארבעת lignins, ואת תערובת המוצר דה פולמריזציה. כדי לייצר קליפות אגוז לחתוך, לצייד חותך פטיש עם siv חמישה מילימטר בשקע, ולהאכיל את קליפות אגוז לתוך חותך הפטיש, איסוף הקונכיות שבור ב זכוכית ליטר אחד. כדי לייצר את שברי קליפת האגוזים הקטנים הדרושים לטחינה, הזן את הקונכיות השבורות לתוך חותך פטיש זעיר המצויד ב- 2 מילימטר siv בשקע, איסוף קליפות הקרקע ב זכוכית חדשה של ליטר אחד.כדי להסיר extractives מן קליפות אגוז הקרקע, להוסיף 150 גרם של מדגם הקליפה לתוך בקבוקון תחתון עגול 500 מילימטר המכיל בר ערבוב, ולהוסיף 200 מיליליטר של toluene לבקבוק. מחברים מעקץ רפלקס לבקבוק, ומחממים את התערובת לטמפרטורת רפלוקס של 111 מעלות צלזיוס באמבט שמן עם ערבוב נמרץ. לאחר שעתיים, להסיר את הבקבוק מהאמבטיה כדי לאפשר את התערובת להתקרר לטמפרטורת החדר, מסננים את התערובת דרך קוטר 185 מילימטר, עשרה מיקרומטר נקבוביות בגודל מסנן כדי להסיר את הדולואן.לאחר חימום לילה בתנור ואקום ב 80 מעלות צלזיוס ו 50 מיליבארים של לחץ, להוסיף 40 גרם של חלקיקי קליפת אגוז מטופלים 250 מיליליטר זירקוניום דו חמצני טחינה קערה המכילה שבעה כדורי שחיקה זירקוניום דו חמצני בקוטר 20 מ"מ. 60 מילימטרים של isopropanol מתווסף קערת שחיקה. מניחים את קערת הטחינה בטחנת הקערה הסיבובית.טוחנים את חלקיקי הקליפה בארבעה מחזורים של שתי דקות שחיקה ב 27 פעמים g ואחריו ארבע דקות של מנוחה לכל מחזור. לאחר מחזור הטחינה הרביעי, מעבירים את קליפות האגוז הקרקעיות דק לתוך בקבוקון תחתון עגול 500 מיליליטר ומסירים את isopropanol על ידי אידוי סיבובי ב 40 מעלות צלזיוס ו 125 מיליבארים של לחץ. ואז לייבש את קליפות האגוז בתנור ואקום לילה ב 50 מעלות צלזיוס ו 50 מיליבארים של לחץ.כדי להשיג אתנוזולב ליגנין עם התוכן הגבוה ביותר של בטא 04, להוסיף 25 גרם של feedstock לתוך בקבוקון תחתון עגול חדש 500 מיליליטר ולהוסיף 200 מיליליטר של אתנול 80 עד 20 לפתרון מים, ארבעה מיליליטר של 37%hydrochloride פתרון, ו בר ערבוב מגנטי לבקבוק. מחברים מעקץ רפלוקס לבקבוק ומחממים את התערובת באמבט שמן ב 80 מעלות צלזיוס במשך חמש שעות עם ערבוב נמרץ. לאחר שהתערובת התקררה לטמפרטורת החדר, סנן את הפתרון דרך מסננת בגודל נקבובית בקוטר 185 מילימטר עשרה מיקרומטר לתוך בקבוקון תחתון עגול חדש של 500 מיליליטר, שוטף את השאריות ארבע פעמים עם 25 מיליליטר של אתנול לכל שטיפה.לרכז את המשקאות שנאספו על ידי אידוי סיבובי ב 40 מעלות צלזיוס ו 150 מיליבארים של לחץ, ואחריו פירוק של מוצק המתקבל ב 30 מיליליטר של אצטון. כדי לזרז את lignin, מוסיפים את התערובת 600 מיליליטר של מים ולאסוף את lignin זירז בקוטר 185 מילימטר, 10 מיקרומטר נקבוביות בגודל מסננת, לשטוף את lignin ארבע פעמים עם 25 מיליליטר של מים לכל לשטוף. אוורירי lignin לילה בטמפרטורת החדר במסנן, ואחריו ייבוש לילה בתנור ואקום ב 50 מעלות צלזיוס ו 50 מיליבארים של לחץ בבקבוקון זכוכית.לאחר מכן לקבוע את התשואה של ליגנין שחולצו על איזון. לניתוח של מבנה ליגנין על ידי תהודה מגנטית גרעינית דו מימדית או ניתוח NMR, להמיס 60 מיליגרם של ליגנין מיובש ב 0.7 מיליליטר של אצטון deuterated, ולהוסיף תערובת זו לצינור NMR. הוסף צינור NMR זה לספקטרופוטומטר NMR והגדר את הפרמטרים הרצויים כדי להשיג ספקטרום קוהרנטיות קוונטית יחיד פרוטון-גרעיני דו-מימדי מתאים.עבור ליגנין דה-פולמריזציה, להוסיף 50 מיליגרם של ליגנין מיובש לתוך בקבוקון תגובה מיקרוגל 20 מיליליטר מצויד ערבוב מגנטי ולהוסיף 0.85 מיליליטר של 1, 4 דיוקסן, 50 microliters של אתילן גליקול ב 1, 4 דיוקסן, ו 50 microliters של אוקטדיקנה ב 1, 4 דיוקסן לבקבוקון. לאחר סגירת הכלי, מחממים את הפתרון ל 140 מעלות צלזיוס עם ערבוב. כאשר כלי התגובה מגיע לטמפרטורת המטרה, מוסיפים 50 מיקרוליטרים של ברזל שלוש טריפלואורומטאנסולפט ב 1, 4 דיוקסן לכלי, ומערבבים את התגובה במשך 15 דקות נוספות.לאחר קירור התגובה לטמפרטורת החדר, מסננים את הנוזל מעל הצליט לצינור צנטריפוגה של שני מיליליטר. לאחר מכן לרכז את הנוזל שנאסף לילה ב 35 מעלות צלזיוס במרכז ואקום סיבובי. כדי לחלץ את מוצרי המשקל המולקולרי הנמוך, להשעות ולנפח את השאריות ב 0.15 מיליליטר של דיכלורומתאן על ידי מערבולת, 15 דקות של sonication, ו 30 דקות בגלגל אוטומטי.כדי לבצע מיצוי מונומר יעיל, זה קריטי תחילה כראוי להתנפח שמן המתקבל כלורומטן. אז חשוב להוסיף את הכמות הנכונה של toluene על מנת לזרז באופן סלקטיבי את אוליגומרים החלק התחתון. מזרזים את האוליגומרים עם 0.75 מיליליטר שלטולואן ואחריו מערבולת ועשר דקות של sonication.Centrifugate את הדגימות במשך עשר שניות ב 5000 סל"ד ולהפריד את הנוזל האורגני אור מן שאריות שמנוני עבה מוצק לסנן את הנוזל על תקע של celite לתוך בקבוקון זכוכית. לאחר מכן לרכז את משלב שלבים אורגניים על ידי אידוי סיבובי ב 40 מעלות צלזיוס ו 20 מיליבארים של לחץ. ולהמיס את השאריות השמנוניות במיליליטר אחד של דיכלורומתאן לניתוח על ידי כרומטוגרפיה גז.הסיגינים המתקבלים לאחר כל מיצוי מציגים מגוון רחב של צבעים וגדלי חלקיקים, כאשר הפולימרים מתקבלים מטיפולים מתונים המדגימים צבע אדום-ורוד טיפוסי ופתיתים קטנים של חומר. כאשר תנאים קשים יותר מוחלים, lignins המתקבל להפגין צבע חום חום-צהוב, עם עלייה כוללת בתפוקה של חומר, אפקט זה היה הרבה יותר עמוק עבור אגוז, אשור, יער ארז, לעומת עץ אורן. ניתוח NMR של lignins שונים קובע את יחס SGH ואת כמות הקישורים של פולימרים שחולצו, במיוחד את כמות הקישורים בטא 04.לדוגמה, ליגנינים שחולצו בתנאים מתונים יותר בדרך כלל נותנים כמויות גבוהות יותר של קישורים. תגובות אצטוליזה עם ברזל שלוש trifluoromethanesulfate בנוכחות אתילן גליקול מניב שלושה אצטלים פנוליים שונים הקשורים S, G ו H יחידות נוכח בתוך lignins, עם תשואות אצטל פנולי משולב גבוה יותר נצפתה עבור lignins שחולצו בתנאים מתונים. מגמה ברורה גלויה כאשר התוכן הכולל של ביתא 04 נחשב שבו תוכן ביתא 04 גבוה יותר בדרך כלל גורם לתפוקת אצטל גבוהה יותר.כאשר תשואת מיצוי ליגנין ותפוקת דה-פולמריזציה לאחר מכן משולבים, תשואה אצטלית הכוללת מתקבלת ממקור הביומסה מראה הבדלים ברורים בין מקורות ביומסה שונים. בעת ביצוע עקירות ליגנין, חשוב לאזן את תשואת החילוץ עם האיכות המבנית של ליגנין המתקבל. אז אם אתה מבין את השיטה דיווח דה פולימריזציה, אתה יכול למעשה להשיג ארומטיים ערך מוסף בבחירה גבוהה.טכניקות אלה יסייעו לחוקרים אחרים לקבל גישה למוצרים בעלי ערך מוסף מהשבר של ליגנין ביומסה צלולוסית בתשואות טובות.

extraction-lignin-with-high-o-4-content-mild-ethanol-extraction-its

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

ביומסה הצמח הוא משאב מרכזי פחמן ניטרלי מתחדשת שיכול לשמש לייצור דלק ביולוגי. ביומסה הצמח מורכב בעיקר קירות התא, חומר מרוכב מורכבות מבנית כינה lignocellulosics. כאן אנו מתארים פרוטוקול לניתוח מקיף של התוכן הרכב ליגנין polyphenolic.

ניתוח מקיף של ההלחנה קירות התא הצומח (ביומסה Lignocellulosic) חלק א: ליגנין

טכניקת התערבות RNA פעמיים תקועה (dsRNAi) היא מועסק ללמטה להסדיר את אנזים cinnamoyl תירס רדוקטאז גן (ZmCCR1) לתוכן ליגנין צמח נמוך יותר. ליגנין למטה תקנה מקיר התא דמיינו ידי ניתוח מיקרוסקופי ולכמת בשיטת Klason. שינויי הלחנה בhemicellulose ותאיים גבישים מנותחים.

ליגנין Down-תקנה של<em&gt; Zea mays</em&gt; באמצעות dsRNAi וKlason ליגנין ניתוח

מבנה דופן התא של הצמח ותכונות הכימיה מוערכים כדי לזהות חומרי גלם אידיאליים לדלקים ביולוגיים וביו-חומרים. לשיטות סטנדרטיות יש מגבלות כאשר הן מיושמות על ערכות נתונים גדולות. שיטות טיפול מקדים בתפוקה גבוהה, סכריזציה של אנזימים וספקטרומטריית מסה של קרן פירוליזה-מולקולרית משוות מספר רב של דגימות ביומסה עם ירידה בזמן הניסוי ובעלות.

הקרנת תפוקה גבוהה של וריאציות סרבנות בlignocellulosic יומסה: סה&quot;כ ליגנין, מונומרים ליגנין, ואנזימתי שחרור סוכר

מוצג הטיפול המקדים בביומסה ליגנוצלולוזית בנוזלים יוניים פרוטיים בעלות נמוכה, וכתוצאה מכך עיסה עשירה בתאית דליגנית וליגנין מטוהר. העיסה מולידה תשואות גלוקוז גבוהות לאחר סכריזציה אנזימטית.

המקדים של ביומסה Lignocellulosic עם נוזלים יוניים בעלות נמוכה

אנו מציגים פרוטוקול לסינתזה של C5 סוכרים (xylose, אראבינוז) מ מתחדשת שאינם מיועדים לאכילה lignocellulosic ביומסה (קרי, יוטה) עם הנוכחות של Brønsted נוזלים יוניים חומצי (ביצים) כזרז במים. הזרז ביילס הציג כדאי קטליטי ביצועים יותר קונבנציונליים המינרל זרזים חומצה (H2אז4 ו- HCl).

שיטה לניתוח Pentosan נוכח יוטה ביומסה והמרה שלה לתוך מונומרים סוכר באמצעות נוזל חומצי יוניים

OrganoCat היא שיטה לטיפול מראש ופירוק של ליגנוקולוז בתנאים קלים לתוך ליגנין, סוכרים מותססים, עיסת תאית. במערכת ממס ביוגנית, דו-פאזית של מים ו-2-מתיל-טרהידרופורן עם 2,5-furancarboxylic חומצה כזרז, מוצרי OrganoCat מופרדים במקום להתאוששות מוצר פשוטה.

שבר ביומסה ליגנוקולוסית באמצעות תהליך OrganoCat

טיפול מקדים מבוסס אוטקטי עמוק בסיוע מיקרוגל הוא תהליך ירוק, מהיר ויעיל לשברים ליגנוקלוסיים והתאוששות ליגנין בטוהר גבוה.

מיצוי ליגנין מהיר במיוחד משאריות ליגנוקלולוסיות ים תיכוניות יוצאות דופן

כאן, אנו מציגים שיטת TGA שונה להערכת תוכן ליגנין בביומסה צמחית עשבוני. שיטה זו מעריכה את תוכן ה-lignin על ידי יצירת קשרים תיותרים ספציפיים עם ליגנין ומציגה יתרון על פני שיטת קלסון, שכן היא דורשת מדגם קטן יחסית להערכת תוכן ליגנין.

הערכת תכולת ביומסה ליגנין צמחית באמצעות חומצה תיוגליקולית (TGA)

31 P NMR הוא כלי רב עוצמה עבור ההבהרה המבנית של פוליפנולים. הליך אנליטי מהיר, קל, מדויק, כמותי ושחזורי מאוד זה, המאפשר כימות ובידול של סוגים שונים של קבוצות הידרוקסיות, פנוליות וקרבוקסיליות בליגנינים וטאנינים הפך כעת לכלי אנליטי שגרתי.

ניתוח כמותי 31P NMR של ליגנינים וטאנינים

הליך הבידוד של EOB-DTPA ואת complexation הבא עם Ga הטבעי (III) ו -68 Ga מוצגת במסמך זה, כמו גם ניתוח מעמיק של כל התרכובות והחקירות יעילות תיוג, היציבות במבחנה ומי octanol / n- מקדם חלוקה של מתחם רדיואקטיבי.

חקירות על קומפלקס Ga (III) של EOB-DTPA ו שלה<sup&gt; 68</sup&gt; Ga radiolabeled Analogue

למד שיטה למיצוי ליגנין מביומסה באמצעות תמיסת אתנול-מים לקבלת ליגנין באיכות גבוהה עם תכולת β-O-4 מוגברת. השיטה מונעת התמצאות מחדש ומייעלת ייצור מונומרים ארומטיים.

מיצוי של ליגנין עם תכולה גבוהה של β-O-4 על-ידי הפקת אתנול מתון והשפעתו על התשואה Depolymerization

גלה סרטונים נוספים