Summary
Djup eutectic lösningsmedel-baserade, mikrovågsassisterad förbehandling är en grön, snabb och effektiv process för lignocellulosic fraktionering och hög renhet lignin återhämtning.
Abstract
Förbehandling är fortfarande det dyraste steget i lignocellulosa bioraffinaderiprocesser. Det måste göras kostnadseffektivt genom att minimera kemiska krav samt kraft- och värmeförbrukning och genom att använda miljövänliga lösningsmedel. Djupa eutectic lösningsmedel (DES) är viktiga, gröna och billiga lösningsmedel i hållbara bioraffinaderier. De är transparenta blandningar som kännetecknas av låga fryspunkter till följd av minst en vätebindningsdonator och en vätebindnings acceptor. Även om DES är lovande lösningsmedel är det nödvändigt att kombinera dem med en ekonomisk uppvärmningsteknik, såsom mikrovågsbestrålning, för konkurrenskraftig lönsamhet. Mikrovågsstrålning är en lovande strategi för att förkorta uppvärmningstiden och öka fraktionering eftersom den snabbt kan uppnå lämplig temperatur. Syftet med denna studie var att utveckla en snabb metod i ett steg för fraktionering av biomassa och ligninutvinning med hjälp av ett lågkostnads- och biologiskt nedbrytbart lösningsmedel.
I denna studie genomfördes en mikrovågsassisterad DES-förbehandling för 60-tal vid 800 W, med hjälp av tre typer av DES. DES-blandningarna framställdes lätt av kolinklorid (ChCl) och tre vätebindningsdonatorer (HBD): en monokarboxylsyra (mjölksyra), en dikarboxylsyra (oxalsyra) och urea. Denna förbehandling användes för fraktionering av biomassa och ligninåtervinning från marina rester (Posidoniablad och aegagropile), biprodukter från jordbruksbaserade livsmedel (mandelskal och olivrestrester), skogsrester (tallkojor) och fleråriga lignocellulosagräs (Stipa tenacissima). Ytterligare analyser genomfördes för att bestämma utbyte, renhet och molekylvikt fördelning av den återställda lignin. Dessutom fastställdes effekten av DES på de kemiska funktionella grupperna i det extraherade lignin av Fourier-transform infraröd (FTIR) spektroskopi. Resultaten visar att chcl-oxalsyrablandningen ger den högsta ligninrenhet och lägsta utbyte. Den aktuella studien visar att DES-mikrovågsprocessen är en ultrasnabb, effektiv och kostnadseffektiv teknik för lignocellulosamassafraktion.
Introduction
Hållbara bioraffinaderiprocesser integrerar bearbetning av biomassa, fraktionering i molekyler av intresse och omvandling till mervärdesprodukter1. Vid andra generationens biorefiniering anses förbehandling vara nödvändig för att fraktionera biomassa i huvudkomponenterna2. Traditionella förbehandlingsmetoder som använder kemiska, fysiska eller biologiska strategier har tillämpats i stor utsträckning3. Sådan förbehandling anses dock vara det dyraste steget i biorefiniering och har andra nackdelar som lång bearbetningstid, hög värme- och strömförbrukning och lösningsmedelsförstöring4. Nyligen har DESS, vars egenskaper liknar de av joniskavätskor 3, dykt upp som gröna lösningsmedel på grund av fördelar som biologisk nedbrytbarhet, miljövänlighet, enkel syntes och återhämtning efter behandling5.
DES är blandningar av minst en HBD, såsom mjölksyra, äppelsyra eller oxalsyra, och en vätebindningsabluder (HBA) såsom betagin eller kolinklorid (ChCl)6. HBA-HBD-interaktioner möjliggör en katalytisk mekanism som tillåter klyvning av kemiska bindningar, vilket orsakar biomassafraktion och ligninseparation. Många forskare har rapporterat des-baserade förbehandling av lignocellulosic råvaror såsom ChCl-glycerol på majs cob och spis7,8, ChCl-urea, och ChCl-oxalsyra på vete halm9,ChCl-mjölksyra på Eucalyptus sågspån10, och ChCl-ättiksyra11 och ChCl-etylenglykol på trä11. För att förbättra DES-effektiviteten bör förbehandlingen kombineras med mikrovågsbehandling för att påskynda biomassafraktion5. Många forskare har rapporterat en sådan kombinerad förbehandling (DES och mikrovågsugn) av trä8 och majsspis, switchgrass och Miscanthus5, vilket ger ny inblick i des kapacitet för lignocellulosic fraktionering och lignin extraktion i ett enkelt steg under en kort period.
Lignin är en fenolisk makromolekyl som valoriseras som råvara för produktion av biopolymerer och utgör ett alternativ för produktion av kemikalier som aromatiska monomerer och oligomerer12. Dessutom har lignin antioxidant och ultraviolett absorptionsaktiviteter13. Flera studier har rapporterat ligninapplikationer i kosmetiskaprodukter 14,15. Dess integrering i kommersiella solskyddsmedel har förbättrat solskyddsfaktorn (SPF) för produkten från SPF 15 till SPF 30 med tillsats av endast 2 wt % lignin och upp till SPF 50 med tillsats av 10 wt % lignin16. Detta dokument beskriver en ultrasnabb strategi för lignin-kolhydrat klyvning, assisterad av kombinerade DES-mikrovågsförbehandling av Medelhavet biomassa. Dessa biomassa består av biprodukter från jordbruksbaserade livsmedel, särskilt olivolja och mandelskal. Andra biomassa som undersöktes var sådana av marint ursprung (Posidoniablad och aegagropile) och sådana som härrörde från en skog (tallkottar och vilda gräs). Fokus för denna studie var att testa billiga gröna lösningsmedel för att utvärdera effekterna av denna kombinerade förbehandling på råmaterialfraktion, för att undersöka dess inverkan på lignin renhet och utbyte, och att studera dess effekter på molekylvikter och kemiska funktionella grupper i extraherade lignin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Beredning av biomassa
- Torkning av biomassa
- Placera Posidoniabladen och aegagropilebollarna (Posidonia oceanica), skördade från Medelhavsstränder, i en ugn vid 40 °C i 72 timmar.
- Placera mandelskalen(Prunus dulcis),som genereras från livsmedelsindustrin, och olivolja (Olea europaea L.), som erhållits från olivoljekvarnar, i en ugn vid 40 °C i 72 timmar.
- Placera tallkottar (Pinus halepensis), samlade från en skog, och alfablad (Stipa tenacissima), samlade från södra Medelhavsområdet, i en ugn vid 40 °C i 72 timmar.
OBS: Om biomassan innehåller sand måste den sköljas med destillerat vatten innan den placeras i ugnen. Biomassorna visas i figur 1A-F.
- Slipning av biomassa
- Placera 20 g av varje biomassa i en hammarskärare utrustad med en sikt på 1 mm. Samla det resulterande pulvret i en 0,25 L bägare och mata det till en hammarskärare utrustad med en sikt på 0,5 mm. Samla pulvret i en 0,25 L bägare.
2. Mikrovågsassisterad, ultrasnabb ligninextraktion
- Djup eutectic lösningsmedel (DES) beredning
- Förbered DES1 (ChCl-oxalsyra) i ett molarförhållande på 1:1 genom att blanda 174 g ChCl med 126 g oxalsyra dihydrat i en 500 ml rundkolv och smälta dem i ett bad vid 70 °C i 4 timmar tills en homogen och genomskinlig vätska bildas.
- Förbered DES2 (ChCl-mjölksyra) i ett molförhållande på 1:1 genom att blanda 174 g ChCl med 90 g mjölksyra i en kolv på 500 ml rund botten och smälta dem i ett bad vid 70 °C i 4 timmar tills en homogen och genomskinlig vätska bildas.
- Förbered DES3 (ChCl-urea) i ett molarförhållande på 1:12 genom att blanda 174 g ChCl med 120 g urea i en 500 ml rundkolv och smälta dem i ett bad vid 70 °C i 4 timmar tills en homogen och genomskinlig vätska bildas.
OBS: Rör om dessa blandningar kontinuerligt med en omrörstång vid 500 varv/min.
- Kombinerad mikrovågs-DES-behandling
- Placera 5 g av råmaterialet i en mikrovågsugn i en sluten polytetrafluoretylenreaktor. Tillsätt 50 ml DES och placera en omrörstång i provet. Stäng mikrovågsbehållaren med lämpligt lock och fäst temperaturlocket.
- Placera mikrovågsbehållaren på kanten av skivspelaren och se till att den ständigt är upprörd. Ställ in mikrovågseffekten på 800 W i 1 minut. Använd lämpliga handskar, ta ut behållaren ur mikrovågsugnen och låt blandningen svalna. Upprepa denna behandling med hjälp av de tre deser för varje biomassaprov.
OBS: Kontrollera och kontrollera att temperatursonden är korrekt placerad och att mikrovågsbehållaren har en homogen temperatur.
- Lignin isolering
- Bered en homogen antisolvent lösning genom att blanda etanol:vatten i ett förhållande på 50:50 (v:v). Tillsätt 50 ml av den antisolventa lösningen på den behandlade råmaterialet, placera blandningen i en centrifugeringsbehållare (250 ml) och centrifugera i 5 minuter vid 3 000 × g.
- Efter centrifugation filtrerar du supernatanten (ligninrik fraktion) med hjälp av en degel av glasfilter (porositet 4, 10-16 μm, diameter 10 mm). Tvätta de återstående cellulosaresterna som samlats in efter centrifugering med 25 ml av den antisolventa lösningen.
- Centrifugera vid 3 000 × g i 5 minuter efter varje tvätt. Upprepa tvättar 4x och samla och filtrera tvättarna genom glasfilterdegeln (porositet N 4, 10-16 μm, diameter 10 mm).
- Tillsätt den filtrerade ligninrika fraktionen från steg 2.3.2 till de filtrerade tvättarna från steg 2.3.3 i en rund bottenkolv på 500 ml. Avdunsta etanol med en roterande förångare vid 50 °C och 110 mbar.
- Tillsätt 150 ml avjoniserat vatten till den koncentrerade spriten (ligninrik fraktion) och fäll ut lignetin genom centrifugation. Samla lignin som en pellet och tvätta det med 25 ml destillerat vatten; upprepa tvättarna 4x. Lyofilisera lignin, eller torka det i en ugn vid 40 °C.
OBS: Tvätta vid behov lignin >4x för att avlägsna salterna från lösningsmedierna. - Använd följande formel för att bestämma avkastningen:
OBS: Lignin extraktion utfördes också med två andra DES: kolinklorid + resorcinol och kolinklorid + butyric syra på 1 min. De mängder lignin som återkrävdes med hjälp av dessa desummor var dock extremt små (och kan inte återvinnas) jämfört med de belopp som erhållits med hjälp av de övriga tre deserin.
3. Renhetsbestämning av extraherat lignin av Klason
- Provberedning för Klason hydrolys
- Placera filterdegeln (porositet 4, diameter 4,5 mm) i en muffleugn vid 550 °C i 4 h (2 h ramp, från 25 °C). Ta bort degeln när ugnen svalnar till 150 °C, placera den i en desiccator för att svalna och väg.
- Tillsätt cirka 30 mg lignin i ett borosilikatglasrör (se materialförteckningen)och notera provets vikt. Tillsätt 1 ml 72 % svavelsyra (H2SO4)i provet, placera provet i ett 30 °C-bad i 60 minuter och blanda var 10:e minut genom virvel.
- Ta bort provet, överför det till en 100 ml glasflaska och tillsätt 28 ml destillerat vatten för att späda syran till en koncentration av 4%. Placera glasflaskan i en autoklav vid 121 °C i 60 min. Ta bort glasflaskan och låt den svalna.
- Analys av syraolöslig lignin
- Filtrera hydrolysatet med en degel under vakuum. Samla alla fasta ämnen i en glasflaska som innehåller avjoniserat vatten. Skölj degeln med 50 ml avjoniserat vatten.
- Torka degeln som innehåller fasta ämnen genom att placera den i en ugn vid 105 °C i 16 timmar. Ta bort degeln från ugnen, placera den i en desiccator och låt den svalna. Väg provet.
- Placera degeln i en muffleugn vid 550 °C i 4 timmar (2 h ramp). Ta bort den och placera den i en desiccator. Väg provet.
- Använd följande formel för att beräkna procentandelen syralösliga rester (AIR):
WCSA: vikt av degel + prov efter att ha tagit bort dem från ugnen
WC: degelvikt
WCSMF: degelvikt efter att ha tagit bort den från muffleugnen
ODW: provets ugnstorra
- Analys av surlösligt lignin
- Mät absorbansen av det filtrat som erhålls i steg 3.2.1 med en spektrofotometer vid 205 nm med kvartscytter. Använd destillerat vatten som tomt.
- Använd följande formel för att beräkna procentandelen syralösliga rester (ASL):
OBS: Absorbansen ska vara mellan 0,2 och 0,7. Späd provet vid behov.
UVabs: absorbans vid 205 nm
Pathlength: mätcellens ljusbana (i cm)
ε: absorberande biomassa vid en viss våglängd
4. Kvävehalt i extraherat lignin
- Beredning av alkalilösning
- Väg 1 kg natriumhydroxid (NaOH) i en 2,5 L mätkolv och tillsätt avjoniserat vatten upp till märket. Placera en magnetstång i kolven och rör om tills NaOH är helt upplöst.
- Beredning av svavelsyralösning
- Ta 0,1 N H2SO4 (se materialförteckningen)i en 5 L mätkolv, tillsätt avjoniserat vatten upp till 5 L-märket, placera en magnetstång och rör om tills innehållet löser sig.
- Förberedelse av mottagningslösning
- Lös upp 100 g H 3 BO3 (borsyra)i avjoniserat vatten i en 5 L-mätkolv och ta upp volymen till märket.
- Väg 100 mg bromocresolgrönt i en 100 ml mätkolv och tillsätt teknisk metanol upp till märket.
- Väg 100 mg metylrött i en 100 ml mätkolv och tillsätt teknisk metanol upp till märket.
- Häll 5 L H3BO3-lösningen från steg 4.3.1, 100 ml bromocresolgrön lösning från steg 4.3.2, 70 ml metylröd lösning från steg 4.3.3 och 5 L avjoniserat vatten i en behållare. Skaka mottagningslösningen väl i 30 min.
OBS: Lösningens slutliga färg måste vara grön. Om färgen inte är grön, tillsätt 50 ml 1 N NaOH-lösning.
- Provberedning
- I ett Kjeldahlrör, placera 100 mg lignin vägt på ett kvävefritt papper, tillsätt en tablett Kjeldhal (1,5 g kaliumsulfat (K2SO4) + 0,045 g kopparsulfatpentahydrat (CuSO4,5H2O) + 0,045 g titandioxid (TiO2))och tillsätt 7,2 ml koncentrerad H2SO4.
OBS: Använd fyra rör med endast kvävefritt papper (utan proverna) som ämnen.
- I ett Kjeldahlrör, placera 100 mg lignin vägt på ett kvävefritt papper, tillsätt en tablett Kjeldhal (1,5 g kaliumsulfat (K2SO4) + 0,045 g kopparsulfatpentahydrat (CuSO4,5H2O) + 0,045 g titandioxid (TiO2))och tillsätt 7,2 ml koncentrerad H2SO4.
- Prov matsmältning
- Slå på termostaten på rötaren 1 timme i förväg vid 360 °C.
- Placera provrören på ett rack, placera de fyra tomma rören i rackens fyra hörn och fyll i hålen (om några) på racket med tomma rör.
- Placera racket i den förvärmda rötaren, täck sugsystemet och öppna vattenpumpen.
OBS: Var noga med att undvika ångor; öka vattenflödet om ångor uppstår. - Efter 2 timmar, stäng av värmen, ta bort proverna och placera dem på ett metallstöd. Låt racket svalna i ca 40 min med sugsystemet på.
- Kjeldhal destillationsprocedur
- Slå på Kjeldahl-destillatören. Tillåt att självtester körs tills Markering visas på skärmen. Växla till manuellt läge, sätt i ett tomt rör och stäng skjutdörren.
- Rensa titranten burette (0,02 N H2SO4) (lyft locket) genom att trycka den längst ner och upp flera gånger och eliminera luftbubblor från rören genom att klämma på röret på H2SO4-flaskan. Stäng huven.
- Rensa H3BO3 mottagningslösningen 3x.
- Tillsätt vatten 3x och byt till Aktiv ånga (10 min). Byt till analysprogrammet Kjeldahl 1. Ange Blanco med pilarna på resultatradsnivå.
- Sätt i röret. Börja med de fyra ämnena och beräkna deras medelvärden. Ange värdet på Blanco-raden.
OBS: När röret har satts in lägger enheten automatiskt och successivt till 30 ml H2O, 30 ml H3BO3och 40 ml 10 N NaOH. - Byt till mL titrant vid resultatlinjen. Sätt i röret och notera mängden H2SO4 som används.
OBS: För att testa Kjeldahl destillatören, tänk på att 50 mg glycerin motsvarar 18,60% ± 5% av % N. I slutet av varje titrering tömmer och rengör enheten automatiskt röret. - Beräkna procentandelen N.
V s.a : Volym svavelsyra
T s.a : 0.02 N H2SO4
S: provmassa
5. Askhalt i extraherat lignin
- Torka de keramiska degeln i 1 timme vid 105 °C. Låt dem svalna i en desiccator.
- Väg en degel och notera dess nummer. Tillsätt cirka 1 g av provpulvret. Placera degeln i muffleugnen med följande program: en ramp på 2 timmar upp till 575 °C; en platå på 4 h vid 575 °C.
- Låt ugnen svalna till 100 °C. Ta bort degeln, placera dem i utsnäckaren och väg dem.
6. Kolhydratinnehåll
- Beredning av natriumhydridlösning (NaBH 4)/dimetylsulfoxid (DMSO)
- Placera 2 g NaBH4 i en 100 ml mätkolv och fyll på märket med DMSO. Värm till 100 °C i en borgmästares bad och rör om lösningen tills den är helt upplöst.
- Beredning av MIX-lösning
- Placera 20 mg vardera av xylos, arabinose, rhamnose, glukos, galaktos, mannos och 2-deoxyglucose i en 100 mL volymetrisk kolv och fyll upp till märket 100 ml med avjoniserat vatten.
- Hydrolys av provet
- Väg ett prov på 50 mg lignin i ett borosilikatglasrör, tillsätt 3 ml 1 M H2SO4och värm blandningen i 3 timmar vid 100 °C.
- Kyl provet, tillsätt 1 ml 15 M ammoniumhydroxid (NH4OH) och kontrollera pH-lyh:t för att säkerställa att det är neutralt eller alkaliskt. Tillsätt exakt 1 ml intern standard (2-deoxyglucose) till varje prov.
OBS: Den 2-deoxyglucose som tillsatts som en intern standard gör det möjligt att kvantifiera mängden av varje dos som finns i provet.
- Reduktion och acetylering av monosackarider till aldolacetat
- Ta 400 μL av lösningen från steg 6.3.2 och placera den i speciella rör. Ta 400 μL av styrblandningslösningen och placera den i speciella rör.
OBS: Användning av MIX-lösningen underlättar beräkningen av svarsfaktorer (RFs) och monosackaridprocent. - Tillsätt 2 ml av NaBH4/DMSO-lösningen som bereds i avsnitt 6.1. Stäng röret och inkubera i 90 minuter vid 40 °C i ett vattenbad. Ta bort röret från vattenbadet och tillsätt 0,6 ml glacial ättiksyra.
OBS: Eftersom detta är en exoterm reaktion kommer bubblor och rök att dyka upp. - Tillsätt cirka 0,4 ml 1-metyllimidazol och cirka 4 ml ättiksyraanhydrid. Efter 15 min tillsätt 10 ml destillerat vatten, svalna och tillsätt ~ 3 ml diklormetan (CH2Cl2).
- Efter minst 2 timmar, samla ~1 ml av den nedre (organiska) fasen och injicera den i en gaskromatograf utrustad med en kapillärkolonn för flamjoniseringsdetektor, HP1-metylsiloxan (30 m (längd) x 320 μm (innerdiameter), 0,25 μm (filmtjocklek)). Analysera data.
- Använd följande formel för att beräkna svarsfaktorn (RF).
A m. p: Medelvärdet av monosackaridtoppen i MIX-lösningen
M a. h av 2 - deoxiglukos: Massa av 2-deoxyglucose efter hydrolys
En 2dg. p: Medelvärdet av 2-deoxyglucose-toppen i MIX-lösningen
Monosackaridens m a. h: Monosackaridens massa efter hydrolys
OBS: Anhydrokorrigering är 0,8 för rhamnose, 0,88 för arabinose och xylose och 0,9 för mannos, glukos och galaktos. Massa efter hydrolys = anhydrokorrigering x massa (g) av monosackariden som används i MIX-lösningen. - Använd följande formel för att beräkna monosackaridmassan.
Ap. M: Monosackaridtoppområde i analyserat prov
M. IS: Massa av intern standard tillagd; här, C SI=1 mg/ml
AP.2: Toppareal på 2-deoxyglucose i provet
RF: responsfaktor - Beräkna procentandelen av varje monosackarid med hjälp av följande formel.
- Ta 400 μL av lösningen från steg 6.3.2 och placera den i speciella rör. Ta 400 μL av styrblandningslösningen och placera den i speciella rör.
7. Kemiska funktioner i extraherat lignin (Fourier-omvandlad infraröd)
- För att identifiera de kemiska funktionella grupperna i extraherat lignin, använd en FT-IR-spektrometer utrustad med en försvagad total reflektansmodul (ATR). Öppna spektroskopiprogramvaran och justera parametrarna: upplösning 4 cm-1, provskanningstid 32, bakgrundsskanningstid 16, spara data från 4000 till 400 cm-1, resultatspektrumöverföring.
- Lägg inte till något prov. tryck på en enda kanal i bakgrunden. Placera nu 1 mg av provet på kristallen och tryck på prov en kanal. Bearbeta det erhållna spektrat.
8. Molekylvikt av extraherat lignin (gelpermeationskromatografi)
- Förbered en lösning av dimetylformamid (DMF) med 0,5% litiumklorid (LiCl). Ta 5 g LiCl i en 1 L mätkolv, tillsätt DMF upp till mätlinjen och blanda innehållet tills en homogen vätska erhålls.
- Lös upp 3 mg av ligninprovet i 3 ml DMF med 0,5% LiCl. Centrifug i ett 10 ml centrifugeringsrör och separera den lösliga fraktionen i en flaska.
- Lös upp 3 mg polystyrenstandard 1 kDa, 2 kDa, 3 kDa, 10 kDa, 20 kDa och 30 kDa i lösningen av DMF med 0,5% LiCl. Centrifugera i 10 ml borosilikatglasrör och överför den lösliga fraktionen till en flaska.
- Förbered ett högpresterande vätskekromatografi-ultraviolett (UV) system.
- Öppna datasystemet och kontrollera UV-detektorn.
- Rensa systemet med destillerat vatten. Installera kolven i eluenten (DMF med 0,5% LiCl). Öppna reningsventilen och rensa linjen med ett flöde på 1 ml/min i 15 minuter. Stoppa flödet och stäng reningsventilen.
- Ställ in flödeshastigheten på 1 ml/min i 10 minuter för att rengöra eluent-vägen till detektorn. Stoppa flödeshastigheten.
- Installera kolumnen som föregås av en skyddskolumn (se materialförteckningen). Slå på kolonnvärmaren vid 45 °C, slå på UV-detektorn och ställ in flödeshastigheten gradvis tills ett flöde på 0,6 ml/min uppnås.
- Injicera 30 μL av varje prov i 40 minuter vid en våglängd på 270 nm. Bearbeta de erhållna data och beräkna massfördelningen med hjälp av kalibreringslinjen.
- Beräkna talets genomsnittliga molekylvikt (Mn), viktgenomsnittet molekylvikt (Mw) och polydispersitetsindex (PDI).
Mi: molekylvikt i en kedja
Ni: antal kedjor för den molekylvikten
9. Databehandling och statistiska analyser
- Utför alla analytiska experiment i tre exemplar och uttryck resultaten som % av torrsubstansen.
- Utför envägsanalys av varians (ANOVA) och jämför medlen med Tukeys multipla jämförelsetest.
- Utför huvudkomponentanalys (PCA) .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 2A-C visar ligninutbytet av extraktion från de sex råvarorna, som visas i figur 1A-F, efter den kombinerade mikrovågs-DES-förbehandlingen. Resultaten visar att den ligninavkastning som erhållits med DES1 (ChCl-oxalsyra) (figur 2A) var lägre än avkastningen med DES2 (ChCl-mjölksyra) och DES3 (ChCl-urea) (figur 2B, C). Dessutom var ligninutbytena från tallkottar (PC) och olivolja (OP) högre vid 32,31% respektive 26,04% för DES1-behandling och 48,72% respektive 43,76 för DES3. Ligninutbytet från alfablad (A) var betydligt högre än avkastningen för alla andra ligniner som extraherats med DES2. Figur 3A-C visar att brunkolsrenhet översteg 70 % för de tre förbehandlingarna av biomassorna, med undantag för DES3-förbehandling av alfablad (A), aegagropil (Ag) och mandelskal (AS) i BEHANDLINGEN MED DES3 (ChCl-urea), som gav en ligninrenhet på 65 %. Den högsta ligninrenhet (> 90%) erhölls med DES1-behandlingen: alfablad (A) 94%, mandelskal (AS) 93%, tallkottar (PC) 90%, Posidoniablad (PL) 92%, och olivkvist (OP) 91%.
Lignin renhet och avkastning data utsattes för huvudsakliga komponent analys (PCA) genom att överväga två parametrar (avkastning och renhet) och 18 behandlingar. Figur 4 visar att korrelationscirkeln förklarade 100 % av den totala variationen. Den första komponenten, PCA1, förklarade 58,09%, och den andra komponenten, PCA2, förklarade 41,91% av den totala variationen. Lignin renhet var positivt korrelerade med DES1 (Ox) behandling. Pearson korrelationskoefficienter (R) var alfa (A Ox) 0,32, olivpressrester (OP Ox) 0,27, tallkottar (PC Ox) 0,2, Posidoniablad (PL Ox) 0,35, mandelskal (AS Ox) 0,32 respektive aegagropile (Ag Ox) 0,05. Des3-behandlingen var dock negativt korrelerad med ligninutbyte med R-värden som pendlade mellan −0, 37 och −0, 05. Pca-resultaten bekräftade således att lignin som extraherats med DES1 var det renaste med den lägsta avkastningen.
Lignin kännetecknades för sitt socker-, kväve- och askinnehåll (figur 5A-C). Den totala sockerhalten bestämdes genom gaskromatografi (GC). Kolhydrathalten i lignin extraherades med DES3 (ChCl-urea) var den högsta (6-15%). Detta följdes av lignin extraheras med DES2 (ChCl-mjölksyra), som hade en kolhydrathalt på 3-12%. Det lägsta kolhydratinnehållet (1%) rapporterades för lignin extraherat med DES1 (ChCl-oxalsyra). Den typ av socker som identifierades skilde sig avsevärt (figur 6A-C). D-xylose och D-glukos var de vanligaste monosackariderna. Dessa resultat tyder på att DES1 var extremt selektiv i sin utvinning av lignin jämfört med de andra två DES, som extraherade inte bara lignin, men också kolhydrater. Med andra ord var lignin renhet lägre efter extraktion med mjölksyra och urea DES.
Den höga selektiviteten hos DES1 att fraktionera den lignocellulosamatrisen och extrahera rent lignin beror förmodligen på den höga surheten i dess vätebindningar (alfa = 1,3). Kolinklorid innehåller kloridjoner som bryter de intramolekylära interaktionerna mellan vätebindningar, och karboxylatgrupperna i oxalsyra bidrar till att lösa upp ligninpolymererna. På samma sätt var kvävehalten i lignin som extraherats med DES1 lägre än kvävehalten i lignin som extraherats med DES2 och DES3 och som uppgick till upp till 3 % (figur 5A-C). Lignin extraherat från alfablad hade den högsta kvävehalten: 2,70, 3,84 respektive 3,40 för DES1, DES2 respektive DES3. Dessa resultat visar att kväveföreningar extraherades och co-precipitated med lignin. Dessutom visade brunkolsförbränning i alla prover att lignin som extraherats med DES2 och DES3 innehöll en högre oorganisk komponent än lignin som extraherats med DES1.
Dessa resultat tyder på att DES1 främjade utvinning av lignin med hög renhet, men med låg kväve-, kolhydrat- och askhalt. Med andra ord var lignin extraherat med DES1 (ChCl-oxalsyra) renare än det som extraherades med DES2 (ChCl-mjölksyra) och DES3 (ChCl-urea), som har lägre renhet och högt kväve-, kolhydrat- och askinnehåll. Tabell 1 sammanfattar lignins molekylära massfördelning, analyserad med gelpermeationskromatografi (GPC) och representerad av den genomsnittliga molekylvikten (Mn), viktgenomsnittet molekylvikt (Mw) och polydispersitetsindex (PDI). Mw-värdena varierade från 48 123 till 147 233 g mol-1. Lignin extraheras av DES2 från alfablad, mandelskal och aegagropile hade en lägre PDI än lignin extraheras av DES1, DES3 och alkali, samt rå lignin. Däremot visade lignin extraherat av DES2 från tallkottar, olivpressrester och Posidoniablad högre PDI. Den lägre PDI av lignin extraheras från aegagropile indikerar att dess molekylvikt är mer homogen än för de ligniner som extraheras från de andra biomassa.
De kemiska funktionella grupper som finns i extraherat lignin undersöktes av FTIR-spektroskopi (figur 7A-F). Det starka, breda bandet mellan 3 441 och 3 198 cm-1 tillskrevs OH-stretchvibrationer från de alkoholhaltiga och fenoliska hydroxylgrupperna som var involverade i vätebindning. Signalerna i vågvirkesintervallet 2 963-2 852 cm-1 tilldelades alkyl C-H-stretchvibrationer. Olivkvist, alfablad och mandelskal visade mer intensiva band än de andra biomassorna. Inga band observerades från 2 800 till 1 800 cm-1. Lignin erhålls genom DES1 och DES2 behandling, hade ett stigande band på 1,708 cm-1, som indikerade förekomsten av okonjugerade C =O grupper. Denna signal saknades dock i lösningsmedelsspektrat (figur 8B). Mjölksyra och oxalsyraspektra kännetecknades av ett band i intervallet 1 737-1 723 cm-1, vilket indikerade närvaron av okonjugerade C=O-grupper, medan ureaspektrumet kännetecknades av två signaler i vågnumberområdet 1 660 cm-1 och 1 604 cm-1 som tillskrevs amidgrupper. Banden vid 1 606-1 618 cm-1 observerades i lignin extraheras av DES1 och DES2 behandling, associeras med ring-konjugerade C =C stretch.
Signalen vid 1 640 cm-1 i lignin extraherat av DES3 indikerade förekomsten av C=O-sträckvibrationer i konjugerade karbonylgrupper av lignin. Signalen vid 1516 cm-1 uppstod från vibrationerna hos de aromatiska ringarna som finns i lignin, medan bandet vid 1200 cm-1 indikerade närvaron av etergrupper. Band i vågnumberområdet på 1 250-1 200 cm-1 tilldelades C-O-sträckning av icke-aaromatiska alkoholer. Bandet på 953 cm-1 tilldelades metylerituenter. Resultaten visar att DES-lignin fraktioner spektra visade signaler på 1,730-1,702 cm-1 och 1,643-1,635 cm-1,tilldelas till sträckvibrationer av okonjugerade respektive konjugerade karbonylgrupper. Dessa bandsortiment saknades dock i tre kommersiella ligniner: råa, sodabehandlade och alkali-extraherade ligniner (figur 8A). Denna iakttagelse tyder på att under dess utvinning och löslighet, vissa funktionella grupper av lignin konjugerades med oxal och mjölksyra.
Figur 1:Studerade medelhavsbiomassa. (A) Mandelskal,b)olivkvist,c)kotallar,D)aegagropil (Posidoniabollar),(E)Posidoniablad,( F) Alfablad. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 2:Ligninutbyte. (A) Kolinklorid + oxalsyra (DES1),( B) kolinklorid + mjölksyra (DES2), (C) Kolinklorid + Urea (DES3). Betydande skillnader fastställdes med enkelvägs ANOVA och Fishers post hoc-test (*P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001). Förkortningar: A = Alfablad, AS = Mandelskal, PC = Pinecones, PL = Posidoniablad, OP = Olivolja, Ag = Aegagropile; ns = inte signifikant. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 3:Lignin (%). (A) kolinklorid + oxalsyra (DES1),( B) kolinklorid + mjölksyra (DES2), (C) kolinklorid + urea (DES3). Betydande skillnader fastställdes med enkelvägs ANOVA och Fishers post hoc-test (*P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001). Förkortningar: A = Alfablad, AS = Mandelskal, PC = Pinecones, PL = Posidoniablad, OP = Olivolja, Ag = Aegagropile; ns = inte signifikant. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 4: Huvudsaklig komponentanalys av utbyte och renhet av lignin som utvinns ur biomassa i Medelhavet. Vätebindnings accepterare (HBA) är kolinklorid (ChCl) och vätebindning givare (HBD) är Ox = oxalsyra, Lac : mjölksyra och Urea. PCA = huvudsaklig komponentanalys; A = Alfablad, AS = Mandelskal, PC = Pinecones, PL = Posidoniablad, OP = Olivolja, Ag = Aegagropile. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 5: Kolhydrathalt (%), kväve (%), och askhalt (%) i ligninprover. a)Kolinklorid + oxalsyra (DES1),b)kolinklorid + mjölksyra (DES2),c)kolinklorid + urea (DES3). Betydande skillnader fastställdes med enkelvägs ANOVA och Fishers post hoc-test (*P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001). Förkortningar: A = Alfablad, AS = Mandelskal, PC = Pinecones, PL = Posidoniablad, OP = Olivolja, Ag = Aegagropile; ns = inte signifikant. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 6: Identifiering av monosackarider i ligninprover (%). a)Kolinklorid + oxalsyra (DES1),b)kolinklorid + mjölksyra (DES2),c)kolinklorid + urea (DES3). Betydande skillnader fastställdes med enkelvägs ANOVA och Fishers post hoc-test (*P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001). Förkortningar: A = Alfablad, AS = Mandelskal, PC = Pinecones, PL = Posidoniablad, OP = Olivolja, Ag = Aegagropile; ns = inte signifikant. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 7:Fourier-transformera infraröda spektra av ligninprover. (A) Alfablad,( B) Mandelskal, (C) Pinecones, (D) Posidoniablad, (E) Olivpommer,( F) Aegagropile. Förkortningar: DES1 = Kolinklorid + oxalsyra, DES2 = Kolinklorid + Mjölksyra, DES3 = Kolinklorid + Urea. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 8: Fourier-transformera infraröda spektra. (A) Ligninkontroller,( B) vätebindningsdonatorer. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
| prov | behandling | Mn | Mw | Pdi |
| A | urea | 47558 | 120141 | 2.5 |
| gummilacka | 35241 | 73665 | 2.1 | |
| oxe | 35793 | 84312 | 2.4 | |
| som | urea | 50181 | 105817 | 2.1 |
| gummilacka | 60409 | 104915 | 1.7 | |
| oxe | 83112 | 147233 | 1.8 | |
| persondator | urea | 34013 | 65181 | 1.9 |
| gummilacka | 55513 | 145963 | 2.6 | |
| oxe | 46409 | 102298 | 2.2 | |
| Pl | urea | 25696 | 50093 | 1.9 |
| gummilacka | 45530 | 122900 | 2.7 | |
| oxe | 28427 | 70726 | 2.5 | |
| Op | urea | 29669 | 70424 | 2.4 |
| gummilacka | 26735 | 66743 | 2.5 | |
| oxe | 34161 | 75509 | 2.2 | |
| Ag | urea | 30184 | 48123 | 1.6 |
| gummilacka | 33835 | 52123 | 1.5 | |
| oxe | 30025 | 49808 | 1.7 | |
| kontroll | Rå lignin | 23275.3 | 36496.5 | 1.6 |
| Alkali-extraherat lignin | 22792.6 | 43014.3 | 1.9 |
Tabell 1: Lignins molekylvikter. Förkortningar: A = Alfablad, AS = Mandelskal, PC = Pinecones, PL = Posidoniablad, OP = Olivolja, Ag = Aegagropile; Mn = talgenomsnittsmolekylvikt; Mw = viktgenomsnittad molekylvikt; PDI = polydispersitetsindex; Ox =oxalsyra; Lac = mjölksyra.
Figur S1: Lignin. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Figur S2: Prover efter autoklavering (30 mg lignin + 1 ml 72 % svavelsyra + 28 ml destillerat vatten). Klicka här för att ladda ner den här filen.
Figur S3: Ligninpellets. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Figur S4: Fasta rester tvättas fyra gånger för att återställa maximal ligninhalt. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Figur S5: Gelpermeationskromatogram av ligninkontroller, råa och alkaliextrakterade ligniner. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Figur S6: Gelpermeationskromatogram av ligninprover. Förkortningar: A = Alfablad, AS = Mandelskal, PC = Pinecones, PL = Posidoniablad, OP = Olivolja, Ag = Aegagropile; DES1 = Kolinklorid + oxalsyra, DES2 = Kolinklorid + Mjölksyra, DES3 = Kolinklorid + Urea. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Figur S7: Flödesblad för den djupa eutectic lösningsmedel (DES)-mikrovågsprocessen för lignin extraktion. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denna studie hade många mål; Den första var att förbereda och använda billiga gröna lösningsmedel med egenskaperna hos både jonvätskor och organiska lösningsmedel. Det andra målet var att fraktionera biomassan och extraktet lignin i ett enda steg, utan att kräva preliminära steg såsom extraktion av extrakterbara ämnen med Soxhlet eller hemicellulosa med hjälp av alkaliska lösningsmedel, grundläggande eller termofysiska tekniker. Det tredje syftet var att återvinna lignin genom enkel filtrering efter behandlingen, utan justering av pH, men helt enkelt genom att tillsätta destillerat vatten. Resultaten av ultrasnabb extraktion av lignin från sex olika källor med hjälp av den mikrovågsassisterade, DES-baserade processen med hjälp av tre olika des indikerar att extraktionsutbytet kan variera beroende på biomassa och art hos des. Till exempel var den högsta avkastningen av lignin extraktion bland alla tre DES från olivkvist. Detta följdes av utbyten från alfablad, tallkottar och mandelskal. Extraktionsutbytena var lägre för bladen och bollarna i Posidonia oceanica.
Renheten hos lignin utvärderades med klason, Kjeldahl (kväve), kolhydrater (GC) och askmetoder. Som avbildas i figur 3 och figur 5A-Cminskade lignins renhet på grund av samutfällning av kväve-, kolhydrat- och askkomponenter med lignin. Villkoren för ligninextraktion med DES1 säkerställde hög renhet, men ett lågt utbyte, vilket indikerar att processförbättringar är nödvändiga för den positiva korrelationen mellan lignins avkastning och renhet. Ligninutbytet kan förbättras om behandlingens varaktighet är längre, mikrovågseffekten ökas från 800 W till 1200 W, eller förhållandet mellan fast lösningsmedel (1:10) minskas. Ligninmolekylviktsdata ger en inblick i dissociation eller repolymerisering av ligninfragment efter behandling. En ökning av Mw av lignin för biomassa observerades efter extraktionen med mikrovågs-DES, som framgår av t.ex. Detta kräver användning av en infångande agent, till exempel formaldehyd, för att stabilisera distributionen.
I DES förbehandling är lignin dissociation och kondensation de två konkurrerande reaktionerna. PDI för de extraherade brunkolen är lägre än för bok lignin extraherat med organiska lösningsmedel (etanol/vatten/H2SO4) som rapporterats ilitteraturen 17. Detta tyder på att DES-behandling förbättrar molekylviktens homogenitet i lignin jämfört med behandling med organiska lösningsmedel. FTIR-spektrat indikerar att ligninfunktionella grupper påverkas av det DES-lösningsmedel som används. Spektra visar signaler vid 1 730-1 702 cm-1 som är tilldelade till sträckvibrationer av okonjugerade karbonylgrupper, medan toppar på 1 643-1 635 cm-1 indikerar sträckvibrationer från konjugerade karbonylgrupper. Dessa resultat visar möjligheten att extrahera mervärde lignin av hög renhet från Medelhavsbiomassa (som för närvarande är undervärderad och används antingen som foder eller som markändring) och kan hjälpa till att bestämma det optimala DES-lösningsmedlet samtidigt som lignins renhet säkerställs. Till exempel visade DES1 den renaste extraktionen av lignin, dock med ett lägre utbyte än det som observerats med hjälp av de andra två DES.
Den föreslagna metoden kan enkelt tillämpas på grund av det billiga och gröna ChCl-oxalsyradjupa eutectic lösningsmedelssystemet. Kolinklorid är ett organiskt salt och oxalsyra finns som en naturlig produkt av växter, som är rikliga med låg kostnad. Denna teknik (ett ultrasnabbt protokoll, som i ett steg ger biomassafraktion och hög renhetslig ligninåtervinning) är tillämplig på alla typer av lignocellulosabiomassa som har en kemisk sammansättning som liknar den som studeras här på laboratorieskalan med hjälp av mikrovågs-DES-processen eller på pilotskalan med hjälp av DES-ultraljudsprocessen eller genom konvektionell uppvärmning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna rapporterar ingen intressekonflikt.
Acknowledgments
MK och TB tackar Haitham Ayeb för statistiska analyser och konstberedningar, Vallonska regionen (European Regional Development-VERDIR) och Minister of Higher Education and Scientific Research (Taoufik Bettaieb) för finansiering.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| HPLC Gel Permeation Chromatography | Agilent 1200 series | ||
| 1 methylimadazole | Acros organics | ||
| 2-deoxy-D-glucose (internal standard) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Acetic acid | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Acetic anhydride | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Adjustables pipettors | |||
| Alkali | alkali-extracted lignin | ||
| Arabinose (99%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Autoclave | CERTO CLAV (Model CV-22-VAC-Pro) | ||
| Water Bath at 70 °C | |||
| Boric acid | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Bromocresol | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Catalyst | CTQ (coded A22) (1.5 g K2SO4 + 0.045 g CuSO4.5 H2O + 0.045 g TiO2) | Merck | |
| Centrifugation container | |||
| Centrifuge | BECKMAN COULTER | Avanti J-E centrifuge | |
| Ceramic crucibles | |||
| Choline chloride 99% | Acros organics | ||
| Column | Agilent PLGel Mixed C (alpha 3,000 (4.6 × 250 mm, 5 µm) preceded by a guard column (TSK gel alpha guard column 4.6 mm × 50 mm, 5 µm) | ||
| Column | HP1-methylsisoxane (30 m, 0.32 mm, 0.25 mm) | ||
| Crucible porosity N°4 ( Filtering crucible) | Shott Duran Germany | boro 3.3 | |
| Deonized water | |||
| Dessicator | |||
| Dimethylformamide | VWR BDH Chemicals | ||
| Dimethylsulfoxide | Acros organics | ||
| Erlenmeyer flask | |||
| Ethanol | Merck (Darmstadtt, Germany) | ||
| Filtering crucibles, procelain | |||
| Filtration flasks | |||
| Fourrier Transformed Inra- Red | Vertex 70 Bruker apparatus equipped with an attenuated total reflectance (ATR) module. Spectra were recorded in the 4,000–400 cm−1 range with 32 scans at a resolution of 4.0 cm−1 |
||
| Galactose (98% | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Gaz Chromatography | Agilent (7890 series) | ||
| Glass bottle 100 mL | |||
| Glass tubes ( borosilicate) with teflon caps 10 mL | |||
| Glucose (98% | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Golves | |||
| Graduated cylinder 50 mL /100 mL | |||
| H2SO4 Titrisol (0.1 N) | Merck (Darmstadtt, Germany) | ||
| H2SO4 (95-98%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | BUCHI R-114) | |
| Hummer cutter equiped with 1 mm and 0.5 mm sieve | Mill Ttecator (Sweden) | Cyclotec 1093 | |
| Indulin | Raw lignin control | ||
| Kjeldahl distiller | Kjeltec 2300 (Foss) | ||
| Kjeldahl tube | FOSS | ||
| Kjeldhal rack | |||
| Kjeldhal digester | Kjeltec 2300 (Foss) | ||
| Kjeldhal suction system | |||
| Lab Chem station Software | GC data analysis | ||
| Lactic acid | Merck (Darmstadtt, Germany) | ||
| Lithium chloride LiCl | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Mannose (98%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Methyl red | |||
| Microwave | START SYNTH MILESTONE Microwave laboratory system | ||
| Microwave temperature probe | |||
| Microwave container | |||
| Muffle Furnace | |||
| NaOH | Merck (Darmstadtt, Germany) | ||
| Nitrogen free- paper | |||
| Opus | spectroscopy software | ||
| Oven | GmbH Memmert SNB100 | Memmert SNB100 | |
| Oxalic acid | VWR BDH Chemicals | ||
| P 1000 | Soda-processed lignin | ||
| pH paper | |||
| precision balance | |||
| Infrared spectroscopy | |||
| Quatz cuvette | |||
| Rhamnose (98%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Rotary vacuum evaporator | Bucher | ||
| Round-bottom flask 500 mL | |||
| sodium borohydride NaBH4 | |||
| Schott bottle | glass bottle | ||
| Sovirel tubes | sovirel | Borosilicate glass tubes | |
| Spatule | |||
| Special tube | |||
| Spectophotometer | UV-1800 Shimadzu | ||
| Sterilization indicator tape | |||
| Stir bar in teflon | |||
| Stirring plate | |||
| Syringes | |||
| Sodium borohydride | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Titrisol | Merck | Merck 109984 | 0.1 N H2SO4 |
| Urea | VWR BDH Chemicals | ||
| Vials | |||
| VolumetriC flask 2.5 L /5 L | Bucher | ||
| Vortex | |||
| Xylose (98%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) |
References
- Kammoun, M., et al. Hydrothermal dehydration of monosaccharides promoted by seawater fundamentals on the catalytic role of inorganic salts. Frontiers in Chemistry. 7, 132 (2019).
- Kammoun, M., Ayeb, H., Bettaieb, T., Richel, A. Chemical characterisation and technical assessment of agri-food residues, marine matrices, and wild grasses in the South Mediterranean area: A considerable inflow for biorefineries. Waste Management. 118, 247-257 (2020).
- Zhang, C. W., Xia, S. Q., Ma, P. Facile pretreatment of lignocellulosic biomass using deep eutectic solvents. Bioresource Technology. 219, 1-5 (2016).
- Mora-Pale, M., Meli, L., Doherty, T. V., Linhardt, R. J., Dordick, J. S. Room temperature ionic liquids as emerging solvents for the pretreatment of lignocellulosic biomass. Biotechnology and Bioengineering. 108 (6), 1229-1245 (2011).
- Chen, Z., Wan, C. Ultrafast fractionation of lignocellulosic biomass by microwave-assisted deep eutectic solvent pretreatment. Bioresource Technologie. 250, 532-537 (2018).
- Francisco, M., Van Den Bruinhorst, A., Kroon, M. C. New natural and renewable low transition temperature mixtures ( LTTMs ): screening as solvents for lignocellulosic biomass processing. Green Chemistry. 14 (8), 2153-2157 (2012).
- Liu, Y. C., et al. Efficient cleavage of lignin - carbohydrate complexes and ultrafast extraction of lignin oligomers from wood biomass by microwave-assisted treatment with deep eutectic solvent. Chem sus chem. 10, 1692-1700 (2017).
- Xu, G. C., Ding, J. C., Han, R. Z., Dong, J. J., Ni, Y. Enhancing cellulose accessibility of corn stover by deep eutectic solvent pretreatment for butanol fermentation. Bioresource Technologie. 203, 364-369 (2016).
- Jablonský, M., Andrea, Š, Kamenská, L., Vrška, M., Šima, J. Deep eutectic solvents fractionation of wheat straw deep eutectic solvents fractionation of wheat straw. Bioresources. 10 (4), 8039-8047 (2015).
- Shen, X. J., et al. Facile fractionation of lignocelluloses by biomass-derived deep eutectic solvent (DES) pretreatment for cellulose enzymatic hydrolysis and lignin valorization. Green Chemistry. 21, 275-283 (2019).
- Alvarez-Vasco, C., et al. Unique low-molecular-weight lignin with high purity extracted from wood by deep eutectic solvents (DES): a source of lignin for valorization. Green Chemistry. 18, 5133-5141 (2016).
- Banu, J. R., et al. A review on biopolymer production via lignin valorization. Bioresource Technologie. 290, 121790 (2019).
- Gordobil, O., Olaizola, P., Banales, J. M., Labidi, J. Lignins from agroindustrial by-products as natural ingredients for cosmetics chemical structure and in vitro sunscreen and cytotoxic activities. Molecules. 25 (5), 1131 (2020).
- Lee, C. S., Thu Tran, T. M., Weon Choi, J., Won, K.
- Widsten, P. Lignin-based sunscreens-state-of-the-art, prospects and challenges. Cosmetics. 7, 85 (2020).
- Qian, Y., Qiu, X., Zhu, S. Lignin: a nature-inspired sun blocker for broad-spectrum sunscreens. Royal Society of Chemistry. 17, 320-324 (2015).
- Zijlstra, D. S., et al. Extraction of lignin with high β-O-4 content by mild ethanol extraction and its effect on the depolymerization yield. Journal of Visualized Experiments. (143), e58575 (2019).
