Name: 高 β-O-4 コンテンツによるリグニンの抽出軽度エタノール抽出と脱重合の収量に及ぼす影響 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 18 s
Description: 学ぶリグニンのエタノール抽出法で、バイオマスから高品質なリグニンを選択的に回収し、β-O-4結合を保持したまま脱重合して芳香族モノマーを効率的に生成する方法です。再生可能資源の活用に貢献します。

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(広告と KB) 欧州研究評議会、ERC 開始助成 2015 (CatASus) 638076 からの財政支援と研究プログラムの才能に加えて (マリー キュリー ITN 'SuBiCat' PITN-ジョージア州-2013-607044、PJD、KB、JGdV)、欧州連合によって資金が供給された仕事方式 (ビディ) 一部によって賄われているオランダの組織研究 (NWO) プロジェクト番号 723.015.005 (KB)。

1. リグニン抽出前にクルミの原料の前処理
<ol><li>カット クルミ殻の生産<ol>
<li>クルミの殻を殻を破壊するハンマー カッターにフィードします。出口 5 mm ふるいをハンマー カッターを装備します。1 L ガラス ビーカーにフラクチャされたクルミの殻を収集します。</li>
		<li>骨折の殻を地面シェルを取得するマイクロ ハンマー カッターにフィードします。コンセントで 2 mm のふるいをマイクロ ハンマー カッターを装備します。1 L のガラス ビーカーで挽いたクルミの殻を収集します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>挽いたクルミの殻から脂肪酸の抽出<ol>
<li>カット クルミの殻の 150 g を 500 mL の丸底フラスコに入れてください。丸底フラスコに 200 mL のトルエン ・撹拌棒を追加します。</li>
		<li>丸底フラスコに還流冷却器を取り付けます。熱還流温度 (111 ° C) 積極的な 2 h のオイルバスで混合攪拌します。</li>
		<li>2 時間後加熱を停止し、油浴からそれを削除することによって部屋の温度まで混合物を冷ます。</li>
		<li>ろ過 (直径 185 mm、10 μ m の細孔径) トルエンを削除します。トルエン濾液を破棄します。</li>
		<li>80 ° C で 50 mbar 真空オーブンでクルミの殻を加熱することによって残留一晩トルエンを削除します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>事前抽出されたクルミの殻の粉砕<ol>
<li>場所 7 ZrO2研磨研削ボウル 250 mL に直径 20 mm のボールは ZrO2から成っています。</li>
		<li>クルミの微粒子の 40 g でボウルを埋めます。60 mL のイソプロパノールを研削のボウルに追加します。</li>
		<li>回転ボールミルとクルミの殻の研磨を行います。2 分 4 分一時停止が続く 27 x g で研削の 4 サイクルで挽きます。いつでもボウル 80 ° C の下の温度を保ちます。以上 3 つのバッチを実行し、ボウルを冷ますその後ダウンします。</li>
		<li>細挽きを収集 500 mL の丸底フラスコにクルミの殻。40 ° C で 125 mbar 回転蒸発イソプロパノールを削除します。</li>
		<li>乾いたクルミの殻は 50 ° C で 50 mbar 真空オーブンで一晩します。</li>
		<li>細挽きふるい 1 mm ふるいをクルミの殻。回転ボールミルと再度余りに大きい粒子を接地してください。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 木材原料の準備
<ol><li>木の板の切断<ol>
<li>フラット木製スピード ドリル刃が装備されているドリルの下で木の板を配置します。ガラス ビーカーに木の削りくずを収集します。</li>
		<li>小さい部分にそれらをカットするコーヒー グラインダーに木の削りくずを配置します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>木からの脂肪酸の抽出<ol>
<li>ステップ 1.2 でクルミの殻のとおり正確に同じ方法で木から脂肪酸の抽出を実行します。 注: 木材の加工は行われません、ボールミル内ステップ 1.3 で説明する条件は、粒子サイズの減少されませんでしたと。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 高 β-O-4 Ethanosolv リグニンの抽出
<ol><li>軽度エタノール抽出法<ol>
<li>原料の 25 g を 500 mL の丸底フラスコに入れてください。37% 塩酸溶液 (0.24 M) の丸底フラスコに磁気撹拌棒 4 mL 成分エタノール/水混合物 (200 mL) を追加します。</li>
		<li>丸底フラスコに還流冷却器を取り付けます。活発な 5 h の油浴の混合物 atreflux 温度熱攪拌。</li>
		<li>油浴からそれを削除することによって部屋の温度に冷却する混合物を許可します。混合物 (直径 185 mm、10 μ m の細孔径) をフィルター処理し、エタノール 25 mL の 4 倍の残留物を洗います。</li>
	</ol>
</li>
	<li>仕事アップとリグニンの分離<ol>
<li>500 mL の丸底フラスコに酒を収集します。40 ° C で 150 mbar 回転蒸発によって酒を集中します。</li>
		<li>30 mL のアセトンで得られた固体を溶解します。ソリッドが完全に溶解しない場合は、超音波浴を使用します。</li>
		<li>600 mL の水に混合物を追加することにより、リグニンを沈殿させます。沈殿物が発生しない場合は、少量の飽和水溶液の Na2だから追加4ソリューション、リグニンを凝集します。</li>
		<li>濾過 (直径 185 mm、10 μ m の細孔径) により、リグニンを収集します。4 回 25 mL の水でリグニンを洗浄します。ヘミセルロース画分の分析が必要ない場合は、濾液を破棄します。濾液は非常に濁った場合、遠心管に追加し、遠心分離によって (固体) の底画分を収集します。</li>
		<li>空気にリグニンを一晩で乾燥できます。さらに (50 ° C と 50 mbar) で一晩真空オーブン中のリグニンを乾燥させます。</li>
		<li>リグニンは、真空オーブンで一晩乾燥させた後は、収量を決定します。</li>
		<li>合計リグニン コンテンツ Klason 法24によって決定される除算によってリグニン抽出効率を決定します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>高温でエタノールの抽出 (メソッド B)<ol>
<li>原料の 15 g を 250 mL のオートクレーブに入れてください。HCl (0.24 M) の磁気撹拌棒 2.4 mL 成分エタノール/水混合物 (120 mL) を追加します。</li>
		<li>熱 5.2 x g の攪拌スピードで 5 h の 120 ° C で混合物は、氷浴でその後混合物を冷却します。</li>
		<li>混合物 (直径 185 mm、10 μ m の細孔径) をフィルターし、4 倍の 15 mL のエタノールの残留物を洗います。</li>
		<li>ステップ 3.2 で説明されているように、正確にさらにおよび分離を実行します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>大きいスケール高い温度エタノール抽出のくるみの殻をメソッド (C *)<ol>
<li>細かく地面クルミ殻の 90 g を 1 L 高圧オートクレーブに入れてください。成分エタノール/水混合物 (750 mL) を追加 6.25 ml H2SO4 (0.12 M)。</li>
		<li>熱攪拌速度 35.8 x g で 5 時間 120 ° C で混合物は、原子炉の冷却システム 5 時間反応後に回して室温に戻す混合物を冷却します。</li>
		<li>混合物 (直径 185 mm、10 μ m の細孔径) をフィルターし、4 倍の 75 mL のエタノールの残留物を洗います。 注: 複数のフィルターを使用して多くの時間を保存します。</li>
		<li>2 つの等しいバッチで酒を収集します。仕事アップと分離ステップ 3.2 倍両方のバッチ用溶剤のように説明されているように実行します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>ステップ 3.1 の制御実験。(メソッド A *) と 3.3 のステップ。(メソッド B *)(省略可能)<ol>
<li>その4 (0.12M) 置換 1.67 mL と塩酸溶液が、H23.1.1 手順に記載されたいくつかの材料を正確に置きます。3.1 3.2 の手順の残りの部分は方法 Aと同じです。</li>
		<li>その4 (0.12M) 置換 1.0 mL と塩酸溶液が、H23.3.1 手順に記載されたいくつかの材料を正確に置きます。ステップ 3.3 の残りの部分は方法 Bと同じです。</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. (省略可能) のリグニンの解消エーテル化
<ol><li>1000 mg 24 mL を 100 mL の丸底フラスコに 1:1 の 1, 4-ジオキサン/水の混合物の中のリグニンを溶解します。37% 塩酸溶液の 1 mL を混合物に追加します。</li>
	<li>撹拌棒を追加、丸底フラスコに還流冷却器を取り付けます。熱旺盛で 5 h の油浴で 100 ° C に混合物を攪拌します。</li>
	<li>油浴からそれを削除することによって部屋の温度に冷却する混合物を許可します。リグニンを沈殿させる水 160 mL に混合物を追加します。</li>
	<li>濾過 (直径 185 mm、10 μ m の細孔径) により、リグニンを収集し、2 回 25 mL の水でリグニンを洗浄します。空気にリグニンを一晩で乾燥できます。さらに (50 ° C と 50 mbar) で一晩真空オーブン中のリグニンを乾燥させます。</li>
</ol>リグニンの解析
<ol><li>二次元の核磁気共鳴 (2次元 NMR) 分析<ol>
<li>D60.7 mL の乾燥したリグニンの 60 mg を溶解-アセトン。リグニンは完全に溶解しない場合は、D2O を数滴を追加します。NMR チューブに混合物を置くし、次のパラメーターで核磁気共鳴分光装置を用いた 2 D プロトン 25pxn-1 異核単一量子コヒーレンス スペクトル (HSQC) を取る: (11,-1) (160,-10)、nt 4、ni = 512 =20。</li>
		<li>得られた HSQC スペクトルを分析します。すべての信号は、この軸の目盛 (f2) 特に重要です肯定的なまで、両方の軸に手動相訂正によってスペクトルを調整します。ベースライン補正を実行しません。すべてのリンケージの位置は、5.1.3 と 5.1.6 の手順で指定されます。</li>
		<li>3 つの異なる芳香族単位 (プロトン図 4に従って番号) に対応する芳香族地域で信号を統合します。これらの信号は、地域 [(Proton range) (炭素範囲)]。 S2/6: [(6.48-6.90)(104-109)] S'2/6: [(7.17-7.50)(105-109)] S凝縮: [(6.35-6.65)(106-109)] G2: [(6.78-7.14)(111.5-116)] G5: [(6.48-7.06)(115-120.5)] G6: [(6.65-6.96)(120.5-124.5)] H2/6: [(7.05-7.29)(128.5-133)] 注: H3/5 G5信号と重なるし、H2/6が H3/5と同じ明るさであることが前提です。凝縮した G の信号は5G と重複します。G2と G6信号のない (またはほとんどすべて) が存在する場合、これは G の完全結露が発生したことを示します。</li>
		<li>数式を用いる芳香族単位の量を計算します。 全芳香族 = (((S2/6 + S'2/6)/2) + S凝縮) + ((G2 + G5 G6-2/6H)/3) + (H2/6 /2)</li>
		<li>G、H、S ユニットは次式の割合を計算します。 比 S = (((S2/6 + S'2/6)/2) + Scondensed): 合計 × 100% 芳香族 比 G = ((G2+ G5G6-2/6H)/3): 合計 × 100% 芳香族 比率 H = (H2/6 /2): 合計 × 100% 芳香族</li>
		<li>Β O 4、β β および β-5 連携、ヒバート ケトンに対応する脂肪族領域信号の信号を統合します。これらは、地域の [(proton range) (炭素範囲) の]。 Β-O-4α [(4.76-5.10)(73-77.5)] Β '-o - 4α [(4.44-4.84)(81.5-86)] Β O 4βおよび β'-o - 4β [(4.03-4.48)(85-90.5)] Β O 4γと β'-o - 4γ [(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 5γ [(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)]/[(4.10-4.31)(72.5-76)] HKγ [(4.20-4.30)(66-68)] 注: β-プロトン β O 4 の β'-o - 4 連携重複。これらのリンケージの構造モチーフは、図 1に与えられています。</li>
		<li>C9 100 単位あたりのリンク数の合計は、すべてのリンケージの α プロトンの信号に基づいています。次の数式との連携の合計数を計算します。 Β O 4 連携 = (β-O-4α + β'-o - 4α)/総芳香族 x 100 # Β 5 連携 = β 5α /芳香族 x 100 を総 リンケージβ β β βα =/芳香族 x 100 を総</li>
	</ol>
</li>
	<li>ゲル浸透クロマトグラフィー (GPC) 分析<ol>
<li>(内部標準としてトルエンのドロップ) で 1 mL のテトラヒドロ フラン (THF) に乾燥したリグニンの 10 mg を溶解します。0.3 mL の量を削減入口とオートサンプラー バイアルに 0.45 μ m のシリンジ フィルターを介してこの混合物をフィルターします。オートサンプラー バイアルのキャップを閉じます。</li>
		<li>THF GPC に 20 μ L のサンプルを挿入します。得られたデータを処理します。</li>
		<li>リファレンス信号 (トルエン) の得られた信号を修正します。適切な範囲の溶出容量を選択 (200 ~ 10000 Da)。ソフトウェアによっては、質量分布を計算します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. フェノール 2-Arylmethyl-1, 3-ジオキソラン (アセタール) にリグニンの重合
<ol><li>磁気攪拌器を備えた反応容器として 20 mL 電子レンジ バイアル乾燥リグニンの場所 50 mg。1, 4-ジオキサン (26 mg/mL) で 0.85 mL 1, 4-ジオキサン、1, 4-ジオキサン (0.54 mL/mL) のエチレング リコールの 50 μ L、オクタデカン (内部標準) の 50 μ L を追加します。</li>
	<li>反応容器を閉じて 3.8 x g で攪拌しながら 140 ° C への解決策を加熱します。</li>
	<li>反応容器 140 ° C に達すると、1, 4-ジオキサン (0.1 g/mL) に Fe (III) OTf3の 50 μ L を追加します。</li>
	<li>15 分に原子炉をかき混ぜます。</li>
	<li>部屋の温度に原子炉を冷却し、手順 7.1 で説明されているように重合液を削除します。</li>
</ol>7. 仕事と重合混合物の分析
<ol><li>フィルターは、セライトに液体 (透磁率: 2.60-6-50 ダーシー; 粒子径: 150 メッシュ タイラー; ふるい保持 (140 M 米国): 2.0 25.0%) 2 mL 遠心管の収集。</li>
	<li>回転真空濃縮で 35 ° C で液体の一晩を集中します。</li>
	<li>次の手順で最終的なオイル固を抽出します。<ol>
<li>中断し、15 分の超音波処理、自動ホイールで 30 分 (渦) による広範な混合によってジクロロ メタン (DCM) の 0.15 mL の残渣をうねり。</li>
		<li>最大 10 のサンプルを遠心分離機に確実に管の底で液体 minispin 卓上遠心分離機を使用して s (遠心分離速度: 671 x g)。</li>
		<li>広範囲 (渦と 10 分間超音波処理) で 0.75 mL のトルエンとミックスを追加します。</li>
		<li>遠心分離機の最大 10 のサンプル minispin 卓上遠心分離機を使用して s (遠心分離速度: 671 x g) 管の底で液体であることを確認します。</li>
		<li>光有機液体を固体または厚い油性残留物から分離のセライトのプラグをこの液体をフィルターやガラス瓶の収集します。 注: この懸濁液/洗浄手順が 3 回繰り返され、最後の抽出で 0.5 mL のトルエンを使用します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>合わせた有機相を回転蒸発 (40 ° C、20 mbar) によって集中します。</li>
	<li>ガス炎イオン化検出器 (ガスクロマト グラフ) 分析の DCM の 1 mL に油性残留物を溶解します。</li>
	<li>ガスクロマト グラフ GC のキャリアガスとして FID 検出器と使用ヘリウムを装備を使用してを実行します。標準設定: 0.95 mL/分と HP5 列 (30 m × 0.25 μ m × 0.25 mm) と 5 分の 60 ° C 等温線から始まる温度分布を持つ実行装備 GC 装置のヘリウムの流れ、50: 1 の分割の配給量 1 μ L 注入。260 ° C に 20 分間、10 ° C/分ランプによるフォロー アップ20 分間この温度を保持します。</li>
	<li>スペクトルのピークを手動で統合します。ピークの保持時間は、次: オクタデカン (21.4 分) H アセタール (19.5 分)、G アセタール (20.8 分)、S-アセタール (23.4 分)。ステップ 7.8 に得られた値を使用して、定量化を実行します。</li>
	<li>較正曲線を用いて、標準化合物分離 (オクタデカン) 内部標準に基づいている G アセタールの定量化を実行します。 注: 較正曲線: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq1.jpg"> (R2= 0,9991) G アセタールをもたらします。<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq2.jpg"> 以前結果9,21,23を応答係数を用いて推定した H と S のアセタール 2.19 と 1.82、それぞれに基づいています。</li>
</ol>

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利害の衝突を報告しません。

さまざまな条件で抽出および様々 なバイオマスのソースからの結果は、どの β O 4 リンケージの含有量が比較的高いリグニン抽出のための最適の条件は、ソースによって異なることが明らかにします。たとえば、クルミの抽出厳しい条件 (メソッド B)、β O 4 単位の金額の近い保持と収量が 3 倍に増加一方ブナやスギの収量増加しますが、β O 4 の量の大幅な低下を伴う単位です。その一方で、松、厳しい抽出条件降伏で非常にほとんど利益を提供し、β O 4 単位の非常に低い金額ではまた、リグニンに 。これは、通常の最適化のいくつかのフォームが得られるリグニン材料でリグニン収量と β O 4 単位の量保存の形で品質の正しいバランスを得るに関与することを意味します。
厳しい抽出条件から得られるリグニン素材の Mwの大幅な増加は、これらの条件の下で大きなフラグメントことができますを抽出すること高い利回りを提供することを示します。ただし、これらの条件に追加断片化が発生する追加低分子量材料を提供する、クルミ (図 5 a) と杉 (図 5 d) の GPC のグラフではっきり見ることができる、従って分散を増加〜 500 Da で信号の形態。
HSQC NMR は異なるリグニンの品質の比較データを提供するために重要な情報ツールです。この手順は、標準的な HSQC の実験を行うでこれは比較データを取得最適ですが、緩和時間の違いにより必ずしも定量的ではないことに留意。高連携表 1にいくつかのリグニンの表示量が過大評価されます。定量的 HSQC の実験はより良い結果を提供するが、選択肢29が存在するより多くの NMR 時間でコスト大幅。私たちの経験では表 1の数値は良い β O 4 芳香族 100 台単位の実際の容量を反映するように 1.3 倍で割る必要があります。
前述したように、報告された結果は、どのように、モノマーの最大の収穫を得るためにはソースによって異なることが最適な条件を見つけることを指摘します。例えば、クルミを出発原料として使用する場合総アセタール向上 2 回程度リグニン抽出のため厳しい条件 (B 法) を採用している場合。しかし、これは β-O-4 コンテンツに影響を与えずにリグニン抽出収量に大きな差の主因は。異なる、松を使用する穏やかな抽出条件 (A 法) が適しています。前の段落で示されているように実際には、2 つのケースが厳しい条件に非常によく似た利回りのリグニン抽出結果は、β O 4 ユニット (特に非エステル β O 4 連携)、このような低モノマー収量の理由をすることができますの低下を引き起こします。非エステル β O 4 連携が大幅に低下は、可能性低いモノマー収量につながる抽出条件 (B 法) が適用される場合ブナとスギの場合にも観察できます。ただし、全体のアセタール収量には抽出条件によって多くの違いはありません。実際には、方法 A から B モノマー収量の約 2 倍の減少を補償するために切り替えるバイオマス ソース リグニン抽出率のおおよそ 2 倍増加が観察されます。

なる持続可能な化学工業、リグノ セルロース系バイオマスなど再生可能な原料は現在支配的な化石もの1の代わりとして使用してください。しかし、そのすべての内容をそのような原料の使用を経済的に実行可能にするために、付加価値の高いアプリケーションを求めなければなりません。リグノ セルロース系バイオマスは、約 30 wt % を現在いくつかのアプリケーションだけ開発されている価値の低い燃料2としての使用を超えて芳香族高分子であるリグニンを含めることができます。したがって、可能性があります増加値香気成分への方法論は将来バイオリファイナリーの成功を確保するための主要な興味のです。
最近の研究は、特定芳香族、通常フェノール単量体3,4 を取得するリグニンの最も豊富な β O 4 リンケージ (図 1 a) の選択的切断のための新規方法論の開発に重点します。 ,5,6。たとえば、80 の ° C ~ 180 ° C の間酸のアプリケーションはアルデヒドを形成する β O 4 リンケージを割断における非常に効果的とケトンの断片7,8。私達のグループと他の人は最近アシドリシスが安定する方法論と組み合わせてトラップ反応性フラグメントは特定の化学モチーフ9,10フェノール単量体を取得する非常に強力なとを示しています。,11,12. これらの特に反応のアルデヒドとアルコールとフェノール 2-arylmethyl-1, 3-ジオキソラン (アセタール) を取得のアセタール トラップ証明その相対的なシンプルなアプリケーションと高機能性保持のため強力なリグニン モノマー (図 1 b)13,の14。これらのアセタールは親リグニン原料で G と S のモノマーを提示、H の分布に関連する比率で重合から取得されます。
最もエレガントな方法論の多くは、開発が比較的穏やかな、リグニン15で発生する強い C C 絆を切断しないよう、酸触媒重合、です。しかし、弱い C O 債16,17の胸の谷間からリリースされた反応性フラグメントの凝縮による過酷なリグノ セルロースの分別条件が適用される場合、炭素-炭素結合は特に豊かになります。処理方式バイオマスから β-O-4 コンテンツの損失は技術の範囲の分析によって明らかリグニンは、100 の芳香族単位18あたりまで 6 β O 4 連携を保持することが示された、リグノ セルロース中これらの数値の範囲16ソースに応じて 100 芳香族単位あたり 90 リンケージに 45。穏やかな抽出条件に目を向けて、自然のリグニンをより反映したリンケージ分布を持つリグニンが得られます。それにもかかわらず、これは抽出効率と得られるリグニン材料17の質間のトレードオフを要求します。これも、優先順位 organosolv によるリグニン、リグニンを分別する普及した方法であります。このプロセスの存在する異なる温度、酸の含有量、抽出時間、溶剤を用いた方法との多くのバリエーション。ここ、抽出の重要度は得られたリグニン構造と従ってさらに物価安定政策19,20,21の適合性に直接影響を持っています。たとえば、デモの規模で 5 年間運営したエタノール Alcell プロセスによって生成される organosolv リグニンいた比較的少量の比較的高温で効率的な脱リグニンを確保するために運営していたまま β O 4 連携バイオエタノール生産のため高品質の炭水化物を取得する順序です。それにもかかわらず、エタノールのような環境負荷の小さなバイオベースマテリアル溶剤は最寄り、関心の高い値のリグニンは、抽出方法があり。アルコール溶媒は、彼らはまた、たとえば、リグニン構造に組み込む抽出媒体であることに加えてように特に関心の β'-o - 4 (図 1 a)22、部分的""望ましくないから構造を保護します。胸の谷間。適切な方法まずリグニン高 β-O-4 コンテンツと価値の高いセルロースをアクセスするリグニンの残りの部分を削除する手順を取得すること可能性があります。
本稿では、まっすぐ進むと再現性の高い軽度エタノール抽出による高 β O 4 リグニンの抽出手法について述べる.バイオマス ソースによってこれは、比較的高い抽出効率につながるし、降伏。"Deprotect"エーテル β する方法だけでなく、得られたリグニンの特性評価のための手順が記載されて ' - O - 420。さらに、β O 4 結合の選択的切断に依存する選択的解重合の手順でこれらのリグニンの可能性の評価手法を提案する.このアセスメントの実施はエチレング リコールの存在下で鉄トリフラート触媒重合を使用してリグニン物質 β-O-4 コンテンツ間のリンクを示すフェノールの 2-arylmethyl-1, 3-ジオキソラン類23を取得してモノマーには、21をが得られます。結果は、高いリグニン抽出効率と特定芳香族モノマーを摂取する得られたリグニンの可能性のバランスを表示します。

<table><tbody><tr><td>Materials</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>鉄(III)トリフラート</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>708801-1G</td><td>純度:90%</td></tr><tr><td>オクタデカン</td>シ<td>グマアルドリッチ</td><td>0652-100G</td><td>純度:99%</td></tr><tr><td>Celite</td><td>アルファエーザーH33152.0B</td><td></td><td></td></tr><tr><td>シリカゲル</td><td>SiliCycle</td><td>R12030B-1KG</td><td>P60 40-63 &mu;m</td></tr><tr><td>ジクロロメタン</td><td>マクロン ファイン ケミカルズ</td><td>6779-25</td><td></td></tr><tr><td>クルミの殻</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>松の木</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>杉の木</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ブナの木</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>エタノール</td><td>JT ベーカー ケミカルズ</td><td>00832000001</td><td>エタノール 絶対</td></tr><tr><td>イソプロパノール</td><td>アクロス オーガニック</td><td>149320025</td><td>99.5+%余分純粋な</td></tr><tr><td>アセトン</td><td>マクロンのファインケミカル</td>ズ<td>2440-06</td><td></td></tr><tr><td>テトラヒドロフラン</td><td>ブームB.V.</td><td></td><td>BHTで安定化164240025</td></tr><tr><td>トルエン</td><td>マクロンファインケミカルズ</td><td>8608-02</td><td></td></tr><tr><td>内部</td>供給からの水<td></td><td></td><td>デミ水</td></tr><tr><td>1,4-ジオキサン</td><td>アクロスオーガニックス 408820010</td><td></td><td>99+% 超高純度</td></tr><tr><td>塩酸</td><td>アクロスオーガニックス</td><td>124620026</td><td>37% 水溶液</td></tr><tr><td>硫酸</td><td>ブーム B.V.</td><td>760519081000</td><td>95-97%</td></tr><tr><td>アセトン-d6</td><td>Acros Organics</td><td></td><td>325320500 99.8 atom% D</td></tr><tr><td>酸化重水素</td><td>Sigma Aldrich</td><td>151882-100G</td><td>99.9 atom% D</td></tr><tr><td>フィルター</td><td>Munktell</td><td>400303185</td><td>185 mm 直径、10 &mu;mの細孔サイズ</td></tr><tr><td>磁気攪拌棒</td><td>VWR</td><td>442-4525</td><td></td></tr><tr><td>シリンジフィルター</td><td>ザルトリウス</td><td>17559-Q</td><td>0.45 &mu;m フィルター</td></tr><tr><td>オートサンプラーバイアル (2 mL)</td><td>ブラウン</td><td>151123</td><td></td></tr><tr><td>減量インレット (0.3 mL)</td><td>ブラウン</td><td>150820</td><td></td></tr><tr><td>オートサンプラーキャップ (11 mm)</td><td>ブラウン</td><td>151216</td><td></td></tr><tr><td>オートサンプラーバイアルクリンパー</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>オイルバス</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>シリンジ (1 mL)</td><td>Henke Sass Wolf</td><td>4010-200V0</td><td></td></tr><tr><td>ヒーティングブロック-4ポジション</td><td>IKA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>マイクロチューブ 2ml</td><td>Sarstedt</td><td>72691</td><td></td></tr><tr><td>クリンプシール-20 mm</td><td>ブラウンクロマトグラフィー 151287</td><td></td><td>シリコン/PTFE セプタム</td></tr><tr><td><ストロング>イク</ストロング></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ロータリーボールミル</td><td>フリッチュ</td><td>06.2000.00</td><td>ラボラトリープラネタリーモノミル PULVERISETTE6</td></tr><tr><td>ハンマーミル</td><td>Brabender</td><td></td><td></td></tr><tr><td>マイクロハンマーミル</td><td>Brabender</td><td></td><td></td></tr><tr><td>真空オーブン</td><td>ヘレウス</td><td></td><td>ヘレウス Vacutherm</td></tr><tr><td>還流セットアップおよびその他のガラス製品</td><td>CBN サプライヤー B.V.</td><td></td><td>還流コンデンサー、丸底フラスコ、ビーカーガラス、漏斗</td></tr><tr><td>ロータリーエバポレーター</td><td>IKA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>250 mL 高圧オートクレーブ</td><td>Berghof</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 L 高圧オートクレーブ</td><td>Medimex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>超音波バス</td><td>エマーソン</td><td></td><td>タイプ ブランソン 3210</td></tr><tr><td>NMR装置</td><td>ブルカー</td><td></td><td>アセンド600</td></tr><tr><td>THF-GPC</td><td>ヒューレット・パッカード</td><td></td><td>1100系</td></tr><tr><td>マグネット攪拌板</td><td>SalmenKipp</td><td>SK861492220263</td><td>タイプ x-1250</td></tr><tr><td>コーヒーグラインダー</td><td>Profi Cook</td><td>PC-KSW1021</td><td></td></tr><tr><td>ボール盤</td><td>ソリッド</td><td></td><td>タイプ TB 13 S</td></tr><tr><td>GC-FID</td><td>島津</td><td></td><td></td></tr><tr><td>製作所 Buchi Reveleris PREP精製システム&nbsp;</td><td>ビュッヒ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ビュッヒC18コラム&nbsp;</td><td>ブチ</td><td></td><td>150 mm &times; 21.2 mm &times; 10 &mu;M</td></tr><tr><td>20 mLマイクロ波バイアル</td><td>???</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Univapo 150 ECH 回転真空濃縮器</td><td>UniEquip</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf minispin 卓上遠心分離機&nbsp;</td><td>エッペンドルフ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SB2 ローテーター</td><td>Stuart</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vortex</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>

高 β-o-4 コンテンツによるリグニンの抽出軽度エタノール抽出と脱重合の収量に及ぼす影響

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

リグニンの物価安定政策の戦略より経済的に競争力のあるバイオリファイナリーによるリグノ セルロース系バイオマスを達成するための重要な要因です。特定芳香族製品を入手する新興のエレガントな手順のほとんどは、ネイティブ リグニン構造内に存在として容易に劈開 β O 4 リンケージの高いコンテンツを持つリグニンの基質に依存します。これは高度の品質が低下、低 β O 4 連携したがって典型的な技術的なリグニンをミス マッチを提供します。したがって、溶媒抽出と得られるリグニンの品質、新しいリグニンの物価安定政策の経路にアクセスする非常に重要。本稿では、単純なプロトコルは異なるリグノ セルロースのソースに適用することができます比較的軽度エタノール抽出による高 β-O-4 コンテンツとリグニンを取得に提示されます。さらに、特定フェノール 2-arylmethyl-1, 3-ジオキソラン類、得られたリグニンを評価する使用ことができますを生成する重合プロトコルと共に、リグニンの品質を決定する分析の手順が掲載されています。結果が発表されるリグニン質とに特定の単量体の芳香族物質に摂取をするリグニンの可能性の間のリンクを示しています。全体的にみて、抽出と脱重合リグニン抽出収量とネイティブ アリール エーテル構造の保持とこうしてリグニンの化学薬品用の生産のための基板として使用する潜在的なトレードオフを示します価値の高いアプリケーション。

ここでは、いくつかのバイオマスからリグニンのエタノール抽出を実行するプロトコルを提案します。リグニンの収量および β-O-4 コンテンツに及ぼす抽出条件が掲載されています。選択的解重合は、高い芳香族モノマー製品を入手する得られたリグニンで実行されます。

高 β-O-4 コンテンツによるリグニンの抽出軽度エタノール抽出と脱重合の収量に及ぼす影響

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

この方法はリグノセルロース系バイオマスの重要な構成要素であるリグニンに関する更新資源利用分野におけるいくつかの重要な質問に答える。この技術の主な利点は、異なるバイオマス源から良好な構造品質のリグニンを得ることができるということです。この指摘された方法論は、特にベータ04リンケージを対象としている。同時に、再凝縮プロセスが起こるのを防ぎます。これは、charの形成を防ぐため非常に重要です。この方法を使用すると、リグニン抽出手順と脱重合法効率との関係を確立することができる。一般的に、これらの方法に新しい私たちの誰かが、我々はワークアウト手順だけでなく、4つのリグニンの分析、および脱重合生成混合物に苦労しています。カットクルミの殻を生成するには、出口に5ミリメートルのsivとハンマーカッターを装備し、ハンマーカッターにクルミの殻を供給し、1リットルのガラスビーカーに破壊されたシェルを収集します。粉砕に必要な小さなクルミシェルの破片を生成するには、破壊したシェルを出口に2ミリメートルのsivを装備したマイクロハンマーカッターに供給し、新しい1リットルガラスビーカーに接地シェルを集めます。粉砕したクルミの殻から抽出物を取り除くには、150グラムのシェルサンプルを、攪拌棒を含む500ミリメートルの丸底フラスコに加え、フラスコにトルエンを200ミリリットル加えます。フラスコに反射コンデンサーを取り付け、激しい攪拌しながらオイルバスで111°Cの還流温度に混合物を加熱します。2時間後、浴からフラスコを取り出して混合物を室温まで冷却させ、直径185ミリメートル、10マイクロメートルの細孔サイズのフィルターを通して混合物を緊張させてトルエンを除去する。80°Cと圧力の50ミリバールで真空オーブンで一晩加熱した後、7つの20ミリメートル直径ジルコニウム二酸化二酸化粉砕ボールを含む250ミリリットル二酸化二酸化ジルコニウム粉砕ボウルにトルエン処理クルミ殻粒子の40グラムを追加します。60ミリメートルのイソプロパノールを粉砕ボウルに加える。回転ボウルミルに粉砕ボウルを置きます。27回gで粉砕2分間の4サイクルでシェル粒子を粉砕し、その後サイクルあたり4分間の休息を行います。4回目の粉砕サイクルの後、細かく粉砕したクルミの殻を500ミリリットルの丸い底フラスコに移し、摂氏40度と125ミリバールの圧力でロータリー蒸発によってイソプロパノールを取り除きます。その後、50°Cと圧力の50ミリバールで一晩真空オーブンでクルミの殻を乾燥させます。最も高いβ04含有量のエタノソルリグニンを得るために、新しい500ミリリットル丸底フラスコに25グラムの原料を加え、80〜20個のエタノールを水溶液に200ミリリットル、塩酸塩溶液37%の4ミリリットル、フラスコに磁気攪拌棒を加えます。フラスコに還流コンデンサーを取り付け、激しい攪拌で5時間、80°Cのオイルバスで混合物を加熱します。混合物が室温まで冷却された後、185ミリメートル直径10マイクロメートルの細孔サイズのストレーナーを通して新しい500ミリリットルの丸い底フラスコに溶液をろ過し、残渣を洗浄ごとに25ミリリットルのエタノールで4回洗浄する。収集した酒を摂氏40度、150ミリバールの圧力でロータリー蒸着して濃縮し、その後、得られた固体を30ミリリットルのアセトンで溶解する。リグニンを沈殿させるために、混合物を600ミリリットルの水に加え、直径185ミリメートルの沈殿したリグニンを集め、10マイクロメートルの孔サイズのストレーナーを集め、リグニンを洗浄1回25ミリリットルの水で4回洗浄する。リグニンをフィルターの室温で一晩エアドライし、続いて真空オーブンで一晩乾燥し、50°Cで50ミリバールの圧力をガラスバイアルで乾燥させる。次に、抽出されたリグニンの収率をバランスで決定する。2次元核磁気共鳴またはNMR分析によるリグニン構造の分析のために、乾燥リグニンの60ミリグラムを重水素化アセトンの0.7ミリリットルに溶解し、この混合物をNMRチューブに加える。このNMRチューブをNMR分光光度計に加え、所望のパラメータを設定して、適切な2Dプロトン核単一量子コヒーレンススペクトルを得る。リグニン脱重合では、磁気攪拌機を搭載した20ミリリットルマイクロ波反応バイアルに50ミリグラムの乾燥リグニンを加え、0.85ミリリットルの1、4ダイオキシン、1、4ダイオキシン、50マイクロリットルのオクターデカンを加えます。容器を閉じた後、攪拌しながら溶液を摂氏140度に加熱します。反応容器が目標温度に達したら、鉄3トリフルオロメタン硫酸鉄を50マイクロリットルを1に加え、4個のダイオキシサンを容器に加え、さらに15分間反応を攪拌する。反応を室温に冷却した後、2ミリリットル遠心管にセライトの上に液体を濾過します。その後、集めた液体を回転真空濃縮器に摂氏35度で一晩濃縮する。低分子量物を抽出するには、渦液、15分の超音波処理、および自動ホイールで30分間ジクロロメタンの0.15ミリリットルの残留物を懸濁し、膨潤させます。効率的なモノマー抽出を行うためには、まず得られた油をクロロメタン中に適切に膨らますることが重要です。次に、下側オリゴマーを選択的に沈殿させるために、適切な量のトルエンを添加することが重要です。0.75ミリリットルのトルエンでオリゴマーを沈殿させ、その後に渦と10分間の超音波処理を行います。サンプルを5000 RPMで10秒間遠心し、軽い有機液体を固体の厚い油性残渣から分離し、セライトのプラグで液体をガラスバイアルにフィルター処理します。その後、摂氏40度と圧力の20ミリバールでロータリー蒸発によって有機相を組み合わせて濃縮します。ガスクロマトグラフィーによる分析のために、1ミリリットルのジクロロメタンに油性残渣を溶解する。各抽出後に得られたリグニンは、幅広い色と粒径を呈し、穏やかな治療から得られたポリマーは、典型的には赤ピンク色と材料の小片を示す。より厳しい条件が適用されると、得られたリグニンは茶色から茶色がかった黄色の色を呈し、材料の収量が全体的に増加し、松林に比べてクルミ、ブナ、杉の森に比べてはるかに深い効果を示します。異なるリグニンのNMR分析は、抽出されたポリマーのSGH比および結合量、具体的にはβ04リンケージの量を決定する。例えば、穏やかな条件で抽出されたリグニンは、典型的には、より多くの量のリンケージを与える。エチレングリコールの存在下で鉄3トリフルオロメタン硫酸を用いたアセト分解反応は、リグニン内に存在するS、GおよびH単位に関連する3つの異なるフェノールアセタールを生じ、穏やかな条件下で抽出されたリグニンに対して観察されたより高いフェノールアセタール収率を有する。ベータ04の総コンテンツが考慮される場合、明確な傾向が見え、β04の含有量が高いほど、一般的にアセタール収率が高くなります。リグニン抽出収率とその後の脱重合収率を合わせると、バイオマス源から全体的なアセタール収率が得られ、異なるバイオマス源間の明確な違いを示す。リグニン抽出を行っている間、抽出収率と得られたリグニンの構造品質とのバランスを取ることが重要です。したがって、報告された脱重合方法に従えば、実際に高い選択性で付加価値の芳香族を得ることができます。これらの技術は、他の研究者が良好な収率でリグニンセルロース系バイオマスのリグニン分画から付加価値製品へのアクセスを得るのに役立ちます。

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

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植物細胞壁の包括的な組成分析（リグノセルロース系バイオマス）パートI：リグニン

二本鎖RNA干渉（dsRNAi）技術は、より低い植物リグニン含量にトウモロコシシンナモイル補酵素Aレダクターゼ（ZmCCR1）遺伝子をダウンレギュレートするために採用される。細胞壁からのリグニンのダウンレギュレーションは、顕微鏡分析によって可視化しクラソン法により定量される。ヘミセルロースおよび結晶セルロース中の組成変化を分析する。...

のリグニンダウンレギュレーション<em&gt;トウモロコシ</em&gt; dsRNAiとクラソンリグニン分析によって

植物の細胞壁の構造と化学的特性が評価され、バイオ燃料とバイオマテリアルの理想的な原料を特定します。標準メソッドを大規模なデータセットに適用すると、制限があります。これらのハイスループット前処理法、酵素糖化法、および熱分解分子ビーム質量分析法は、実験時間とコストを削減しながら、大量のバイオマスサンプルを比較します。...

リグノセルロース系バイオマス中の反抗バリエーションのハイスループットスクリーニング：総リグニン、リグニンモノマー、および酵素シュガーリリース

リグノセルロース系バイオマスをプロトン性の低コストイオン液体で前処理し、その結果、脱リグニン化されたセルロースリッチパルプと精製リグニンが得られます。パルプは、酵素糖化後に高いグルコース収率を生じさせます。...

低コストのイオン液体でリグノセルロース系バイオマスの前処理

水の触媒としてブレンステッド酸性イオン液体 (金具) の存在と再生可能な非食用リグノ セルロース系バイオマス (すなわちジュート) から C5 糖 (キシロースとアラビノース) の合成のためのプロトコルを提案します。金具触媒展示従来のミネラル酸触媒よりもよりよい触媒性能 (H2SO4と...

ペントサン解析手法ジュート バイオマスと酸性イオン液体を用いた糖モノマーへの変換に存在

OrganoCatはリグニン、発酵性糖、セルロースパルプへの穏やかな条件下でのリグノセルロースの前処理および分画の方法です。2,5フランカルボン酸を触媒とした生物原性の二相性溶媒系と2-メチルテトラヒドロフラン(2-メチルテトラヒドロフラン)では、OrganoCat製品を その際に...

有機Catプロセスを用いたリグノセルロース系バイオマスの分画

深いユーテク系溶媒ベースのマイクロ波アシスト前処理は、リグノセルロース分画および高純度リグニン回収のための、緑色で迅速かつ効率的なプロセスです。...

特殊地中海リグノセルロース残基からの超高速リグニン抽出

ここでは、草本植物バイオマスにおけるリグニン含量の推定のための改変TGA法を提示する。この方法は、リグニンと特定のチオエーテル結合を形成することによってリグニン含有量を推定し、リグニン含有量推定のために比較的小さなサンプルを必要とするため、クラソン法よりも有利である。...

チオグリコール酸(TGA)を用いた植物バイオマスリグニン含量の推定

リグニンとタンニンの定量 31P NMR分析

EOB-DTPAの単離およびその後の複合体形成の自然のGa（III）および68とGaが本明細書に提示されるだけでなく、標識効率上のすべての化合物との調査を徹底的に分析、in vitroでの安定性およびオクタノール /水のための手順放射性標識された複合体の分配係数。...

EOB-DTPAとそのののGa（III）錯体に関する研究<sup&gt; 68</sup&gt; Gaの放射性標識アナログ

学ぶリグニンのエタノール抽出法で、バイオマスから高品質なリグニンを選択的に回収し、β-O-4結合を保持したまま脱重合して芳香族モノマーを効率的に生成する方法です。再生可能資源の活用に貢献します。

高 β-O-4 コンテンツによるリグニンの抽出軽度エタノール抽出と脱重合の収量に及ぼす影響

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