Estrazione ultraveloce di Lignin da residui lignocellulosici mediterranei insoliti

L'obiettivo del nostro protocollo è quello di frazionare la biomassa ed estrarre la lignina in un'unica fase. Utilizzando questo metodo, la lignina può essere recuperata con una semplice filtrazione dopo il trattamento senza regolazione del pH, ma semplicemente aggiungendo acqua distillata. Lo scopo di questo studio è valutare l'effetto di questo trattamento combinato del frazionamento delle materie prime, la sua influenza sulla purezza e la resa della lignina e il suo effetto sui pesi molecolari e sui gruppi funzionali chimici nella lignina estratta.

Il processo a microonde a soluzione eutettica profonda è una tecnologia ultra veloce, efficiente e competitiva in termini di costi per il frazionamento della biomassa lignocellulosica e il recupero della lignina con elevata purezza. Preparare la soluzione eutettica profonda in un pallone rotondo inferiore da 500 millilitri come descritto nel manoscritto testuale. Quindi mettere cinque grammi di materia prima, 50 millilitri di soluzione eutettica profonda e una barra di agitazione in un forno a microonde in un reattore chiuso di politetrafluoroetilene.

Chiudere il contenitore a microonde con un tappo appropriato e fissare un limite di temperatura. Posizionarlo sul bordo del giradischi, assicurandosi che sia costantemente agitato e far funzionare il microonde per un minuto. Utilizzando guanti adatti, eserti il contenitore dal microonde e lasciare raffreddare la miscela.

Preparare una soluzione omogenea anti-solvente e aggiungere 50 millilitri di questa soluzione alla materia prima trattata. Centrifugare la miscela per cinque minuti a 3.000 volte G.Filtrare il supernatante utilizzando un crogiolo filtrante in vetro. Raccogliere il residuo residuo di cellulosa rimanente e lavarlo aggiungendo 25 millilitri di soluzione anti solvente e centrifugazione.

Aggiungere la frazione filtrata ricca di lignina e i lavaggi filtrati in un pallone inferiore rotondo da 500 millilitri. Evaporare l'etanolo utilizzando un evaporatore rotante a 50 gradi Celsius e 110 millibar. Quindi aggiungere 150 millilitri di acqua deionizzata al liquore concentrato.

Precipitare la lignina per centrifugazione. Raccogliere la lignina come pellet e lavarla quattro volte con 25 millilitri di acqua distillata. Quindi liofilizzare la lignina o asciugarla in forno a 40 gradi Celsius.

Posizionare il crogiolo filtrante in un forno a muffola a 550 gradi Celsius per quattro ore. Quando il forno si raffredda a 150 gradi Celsius, rimuovere il crogiolo e posizionare in un essiccatore per raffreddare. Allora pesalo.

Aggiungere circa 30 milligrammi di lignina in un tubo di vetro borosilicato. Quindi aggiungere un millilitro del 72% sulfureo al campione e posizionarlo in un bagno di 30 gradi Celsius per 60 minuti. Rimuovere il campione e trasferirlo in una bottiglia di vetro da 100 millilitri.

Quindi aggiungere 28 millilitri di acqua distillata per diluire l'acido a una concentrazione del 4%Mettere la bottiglia di vetro in un'autoclave a 121 gradi Celsius per 60 minuti. Quindi rimuovere la bottiglia dall'autoclave e lasciare raffreddarla. Per analizzare la lignina acida insolubile, filtrare l'idrolizzato utilizzando un crogiolo sotto vuoto e raccogliere i solidi rimanenti nella bottiglia di vetro con acqua deionizzata.

Asciugare il crogiolo contenente i solidi posizionandolo in un forno a 105 gradi Celsius per 16 ore. Quindi raffreddarlo in un essiccatore e pesare il campione. Posizionare il crogiolo in un forno a muffola a 550 gradi Celsius per quattro ore.

Pesare il campione dopo averlo asciugato in un essiccatore. Per l'analisi della lignina solubile acida, misurare l'assorbanza del filtrato idrolizzare con uno spettrofotometro a 205 nanometri utilizzando cuvette di quarzo. Per analizzare la funzione chimica della lignina estratta, elaborare lo sfondo a canale singolo senza campione.

Quindi regolare i parametri e posizionare un milligrammo del campione sul cristallo. Premere il campione a canale singolo ed elaborare gli spettri ottenuti. Per determinare il peso molecolare della lignina estratta, sciogliere tre milligrammi del campione di lignina in tre millilitri di DMF con cloruro di litio allo 0,5%.

Mettere la lignina disciolta in una fiala e installare la colonna procedendo da una colonna di guardia. Iniettare il campione in un sistema ultravioletto di cromatografia liquida ad alte prestazioni. Dopo aver analizzato i dati, calcolare il peso molecolare della lignina estratta come descritto nel manoscritto testuale.

Pesare un campione di 50 milligrammi di lignina in un tubo di vetro borosilicato e aggiungere tre millilitri di un acido solforico molare. Quindi scaldare la miscela per tre ore a 100 gradi Celsius e raffreddarla. Aggiungere un millilitro di 15 idrossido di ammonio molare e controllare il pH per assicurarsi che sia neutro o alcalino.

Aggiungere un millilitro di 2-deossiglucosio a ciascun campione come standard interno. Quindi aggiungere 400 microlitri di questa soluzione in tubi speciali contenenti 400 microlitri di soluzione mista. Aggiungere due millilitri di soluzione di solfossido di boroidride di sodio dimetil.

Chiudere i tubi e incubare per 90 minuti a 40 gradi Celsius in un bagno d'acqua. Rimuovere i tubi dal bagno d'acqua e aggiungere 0,6 millilitri di acido acetico glaciale, 0,4 millilitri di 1-metillimidazolo e circa quattro millilitri di anidride acetica. Dopo 15 minuti, aggiungere 10 millilitri di acqua distillata. Bello.

E aggiungere circa tre millilitri di diclorometano. Dopo due ore, raccogliere circa un millilitro della fase organica inferiore e iniettarlo in un gascromatografo dotato di una colonna capillare del rivelatore di ionizzazione di fiamma. La resa di lignina ottenuta con soluzione eutettica profonda un acido ossalico era inferiore alle rese ottenute con soluzione eutettica profonda due acido lattico e soluzione eutettica profonda tre urea.

La purezza della lignina ha superato il 70% per i tre pretrattamenti delle biomasse, ad eccezione della soluzione eutettica profonda tre pretrattamento di urea di foglie alfa, Aegagropila e gusci di mandorle, che hanno dato una purezza di lignina del 65%La purezza della lignina più alta ha superato il 90%È stato ottenuto con la soluzione eutetica profonda un trattamento. I dati sulla purezza e sulla resa della lignina sono stati sottoposti ad analisi dei componenti principali, che hanno mostrato la soluzione eutettica profonda un trattamento da correlare positivamente con la purezza della lignina e hanno confermato che si tratta della lignina più pura con la resa più bassa. Il contenuto di zucchero nella lignina estratta con soluzione eutettica profonda tre è stato il più alto e seguito da quello ottenuto dalle soluzioni due e una.

Analogamente, il contenuto di azoto della soluzione eutettica profonda un estratto di lignina era inferiore a quello ottenuto dalle soluzioni due e tre. Anche il tipo di zuccheri nella lignina estratta è stato caratterizzato, raffigurando D-xilosio e D-glucosio come i monosaccaridi più abbondanti. I gruppi funzionali chimici presenti nei lignani estratti sono stati studiati mediante spettroscopia FTIR.

Qui vengono presentati spettri infrarossi dei diversi lignani tra 3.500 e 800 centimetri reciproci. Gli spettri di lignina estratti con soluzioni eutettiche profonde uno e due mostrano le vibrazioni di allungamento di gruppi carbonili non coniugati e coniugati, che erano assenti nei tre lignani commerciali: lignani grezzi, lavorati in soda e lignani estratti alcalin. Il segnale dell'acido carbossilico, C doppio legame O, indica la possibilità della coniugazione di alcune funzioni di lignina con gli acidi durante la sua estrazione e solubilizzazione con il trattamento con solvente eutettico profondo assistito da microonde.

Questi risultati dimostrano la possibilità di estrarre lignina a valore aggiunto ad alta purezza dalle biomasse mediterranee, attualmente sottovalutata e che può contribuire a determinare il solvente eutettico profondo ottimale garantendo al contempo la purezza della lignina.