Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-03-09T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 22 s
Description: 学ぶ 深共融溶媒とマイクロ波を用いたリグノセルロースバイオマスの単一工程での分画と高純度リグニン回収法。この環境に優しい前処理技術は、迅速かつ効率的な持続可能なバイオマス利用に貢献します。

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MKとTBは、ハイサム・アイエブに統計分析と図の準備、ワロン地域(欧州地域開発-VERDIR)、高等教育科学研究大臣(Taoufik Bettaieb)に資金を提供してくれたことに感謝します。

<ol><li>Kammoun, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+dehydration+of+monosaccharides+promoted+by+seawater+fundamentals+on+the+catalytic+role+of+inorganic+salts%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal dehydration of monosaccharides promoted by seawater fundamentals on the catalytic role of inorganic salts.</a> Frontiers in Chemistry. 7, 132(2019).</li>
<li>Kammoun, M., Ayeb, H., Bettaieb, T., Richel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+characterisation+and+technical+assessment+of+agri-food+residues%2C+marine+matrices%2C+and+wild+grasses+in+the+South+Mediterranean+area%3A+A+considerable+inflow+for+biorefineries%5BTitle%5D)+AND+%22Waste+Management%22%5BJournal%5D)">Chemical characterisation and technical assessment of agri-food residues, marine matrices, and wild grasses in the South Mediterranean area: A considerable inflow for biorefineries.</a> Waste Management. 118, 247-257 (2020).</li>
<li>Zhang, C. W., Xia, S. Q., Ma, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+using+deep+eutectic+solvents%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Facile pretreatment of lignocellulosic biomass using deep eutectic solvents.</a> Bioresource Technology. 219, 1-5 (2016).</li>
<li>Mora-Pale, M., Meli, L., Doherty, T. V., Linhardt, R. J., Dordick, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Room+temperature+ionic+liquids+as+emerging+solvents+for+the+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Room temperature ionic liquids as emerging solvents for the pretreatment of lignocellulosic biomass.</a> Biotechnology and Bioengineering. 108 (6), 1229-1245 (2011).</li>
<li>Chen, Z., Wan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+fractionation+of+lignocellulosic+biomass+by+microwave-assisted+deep+eutectic+solvent+pretreatment%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technologie%22%5BJournal%5D)">Ultrafast fractionation of lignocellulosic biomass by microwave-assisted deep eutectic solvent pretreatment.</a> Bioresource Technologie. 250, 532-537 (2018).</li>
<li>Francisco, M., Van Den Bruinhorst, A., Kroon, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+natural+and+renewable+low+transition+temperature+mixtures+%28+LTTMs+%29%3A+screening+as+solvents+for+lignocellulosic+biomass+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">New natural and renewable low transition temperature mixtures ( LTTMs ): screening as solvents for lignocellulosic biomass processing.</a> Green Chemistry. 14 (8), 2153-2157 (2012).</li>
<li>Liu, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+cleavage+of+lignin+-+carbohydrate+complexes+and+ultrafast+extraction+of+lignin+oligomers+from+wood+biomass+by+microwave-assisted+treatment+with+deep+eutectic+solvent%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+sus+chem%22%5BJournal%5D)">Efficient cleavage of lignin - carbohydrate complexes and ultrafast extraction of lignin oligomers from wood biomass by microwave-assisted treatment with deep eutectic solvent.</a> Chem sus chem. 10, 1692-1700 (2017).</li>
<li>Xu, G. C., Ding, J. C., Han, R. Z., Dong, J. J., Ni, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+cellulose+accessibility+of+corn+stover+by+deep+eutectic+solvent+pretreatment+for+butanol+fermentation%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technologie%22%5BJournal%5D)">Enhancing cellulose accessibility of corn stover by deep eutectic solvent pretreatment for butanol fermentation.</a> Bioresource Technologie. 203, 364-369 (2016).</li>
<li>Jablonský, M., Andrea, Š, Kamenská, L., Vrška, M., Šima, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+eutectic+solvents+fractionation+of+wheat+straw+deep+eutectic+solvents+fractionation+of+wheat+straw%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresources%22%5BJournal%5D)">Deep eutectic solvents fractionation of wheat straw deep eutectic solvents fractionation of wheat straw.</a> Bioresources. 10 (4), 8039-8047 (2015).</li>
<li>Shen, X. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+fractionation+of+lignocelluloses+by+biomass-derived+deep+eutectic+solvent+%28DES%29+pretreatment+for+cellulose+enzymatic+hydrolysis+and+lignin+valorization%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Facile fractionation of lignocelluloses by biomass-derived deep eutectic solvent (DES) pretreatment for cellulose enzymatic hydrolysis and lignin valorization.</a> Green Chemistry. 21, 275-283 (2019).</li>
<li>Alvarez-Vasco, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unique+low-molecular-weight+lignin+with+high+purity+extracted+from+wood+by+deep+eutectic+solvents+%28DES%29%3A+a+source+of+lignin+for+valorization%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Unique low-molecular-weight lignin with high purity extracted from wood by deep eutectic solvents (DES): a source of lignin for valorization.</a> Green Chemistry. 18, 5133-5141 (2016).</li>
<li>Banu, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+biopolymer+production+via+lignin+valorization%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technologie%22%5BJournal%5D)">A review on biopolymer production via lignin valorization.</a> Bioresource Technologie. 290, 121790(2019).</li>
<li>Gordobil, O., Olaizola, P., Banales, J. M., Labidi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lignins+from+agroindustrial+by-products+as+natural+ingredients+for+cosmetics+chemical+structure+and+in+vitro+sunscreen+and+cytotoxic+activities%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">Lignins from agroindustrial by-products as natural ingredients for cosmetics chemical structure and in vitro sunscreen and cytotoxic activities.</a> Molecules. 25 (5), 1131(2020).</li>
<li>Lee, C. S., Thu Tran, T. M., Weon Choi, J., Won, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lignin+for+white+natural+sunscreens%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Biological+Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Lignin for white natural sunscreens.</a> International Journal of Biological Macromolecules. 122, 549-554 (2019).</li>
<li>Widsten, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lignin-based+sunscreens-state-of-the-art%2C+prospects+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Cosmetics%22%5BJournal%5D)">Lignin-based sunscreens-state-of-the-art, prospects and challenges.</a> Cosmetics. 7, 85(2020).</li>
<li>Qian, Y., Qiu, X., Zhu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lignin%3A+a+nature-inspired+sun+blocker+for+broad-spectrum+sunscreens%5BTitle%5D)+AND+%22Royal+Society+of+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Lignin: a nature-inspired sun blocker for broad-spectrum sunscreens.</a> Royal Society of Chemistry. 17, 320-324 (2015).</li>
<li>Zijlstra, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extraction+of+lignin+with+high+%CE%B2-O-4+content+by+mild+ethanol+extraction+and+its+effect+on+the+depolymerization+yield%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Extraction of lignin with high β-O-4 content by mild ethanol extraction and its effect on the depolymerization yield.</a> Journal of Visualized Experiments. (143), e58575(2019).</li>
</ol>

著者らは利益相反を報告していない。

この研究には多くの目的がありました。最初の方法は、イオン液体と有機溶剤の両方の特性を持つ低コストのグリーン溶剤を調製し、使用することであった。第二の目的は、アルカリ溶媒、基礎、または熱物理学的技術を使用してソックスレーまたはヘミセルロースを使用して抽出物の抽出などの予備的なステップを必要とせずに、単一のステップでバイオマスを分画し、リグニンを抽出することであった。第三の目的は、処理後の単純な濾過によってリグニンを回収することであったが、単に蒸留水を加えるだけで、pHを調整する。マイクロ波支援を使用した6つの異なるソースからのリグニンの超高速抽出の結果は、3つの異なるDESを使用したDESベースのプロセスは、抽出収率がDESのバイオマスおよび性質に応じて変化する可能性があることを示している。例えば、3つのDESの中で最も高いリグニン抽出の収率はオリーブポマのものでした。その後、アルファの葉、松ぼっくり、アーモンドの殻からの収量が続いた。抽出収率は ポジドニア海洋の葉とボールのために低かった.
リグニンの純度は、クラソン、ケルダール(窒素)、炭水化物(GC)、および灰...

持続可能なバイオリファイナリープロセスは、バイオマス処理、その分画を目的の分子に統合し、付加価値製品への転換を1.第二世代のバイオリファイニングにおいて、前処理はバイオマスをその主成分2に分画するために不可欠であると考えられる。化学的、物理的、または生物学的戦略を利用した従来の前処理方法は、広く適用されてきた3.しかし、このような前処理は、バイオリファイニングにおいて最も高価な工程と考えられており、処理時間が長く、高熱・消費電力、溶剤不純物4などの他の欠点がある。最近では、イオン液体3の特性が類似したDESは、生分解性、環境配慮、合成の容易さ、および処理後の回復などの利点により緑色の溶媒として出現している5。
DESは、乳酸、リンゴ酸、またはシュウ酸などの少なくとも1つのHBDと、ベタインまたはコリンクロリド(ChCl)6などの水素結合アクセプター(HBA)との混合物である。HBA-HBD相互作用は、化学結合の切断を可能にする触媒機構を可能にし、バイオマス分画およびリグニン分離を引き起こす。多くの研究者は、トウモロコシのコブ上のChCl-グリセロール、ストーバー7、8、ChCl-シュウレア、小麦ストロー9のChCl-シュウ酸、ユーカリのおがず10のChCl乳酸、およびChCl酢酸11およびChCl-ethlグリコールなどのリグノセルロース系原料のDESベースの前処理を報告している。DES効率を向上させるためには、前処理をマイクロ波処理と組み合わせてバイオマス分画を加速する必要があります5.多くの研究者は、木材8とトウモロコシストーバー、スイッチグラス、ミスカンサス5のこのような組み合わせ前処理(DESと電子レンジ)を報告しており、短期間で1回の簡単なステップでリグノセルロース分画およびリグニン抽出のためのDESの容量に関する新しい洞察を提供しています。
リグニンは、バイオポリマーの製造原料として評価されるフェノール型高分子であり、芳香族モノマーやオリゴマー12などの化学物質の製造に代わる代替物を提示する。また、リグニンは、抗酸化作用および紫外線吸収活性13を有する。いくつかの研究は、化粧品のリグニンの用途を報告しています14,15.市販の日焼け止め製品におけるその統合は、わずか2重量%リグニンと10重量%リグニン16の添加とSPF 50までの追加でSPF 15からSPF 30に製品の日焼け防止因子(SPF)を改善しました。本論文は、地中海の生物群集のDES-マイクロ波前処理を組み合わせることによって助け、リグニン炭水化物切断のための超高速アプローチを記述する。これらの生物塊は、アグリフードの副産物、特にオリーブポマとアーモンドの殻で構成されています。調査された他の生物は、海洋起源(ポジドニアの葉とエーガグロパイル)と森林(松ぼっくりと野生の草)に由来するものであった。本研究の焦点は、この組み合わせ前処理が原料分別に及ぼす影響を評価し、リグニンの純度と収率に及ぼす影響を調査し、抽出されたリグニン中の分子量および化学官能基に及ぼす影響を研究するために、低コストの緑色溶媒を試験することであった。

<table><tbody><tr><td>HPLC ゲル浸透クロマトグラフィー</td><td>Agilent 1200 series</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 methylimadazole</td><td>Acros organics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2-deoxy-D-glucose (内部標準)</td><td>Sigma Aldrich (米国セントルイス)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>酢酸</td><td>Sigma Aldrich (米国</td><td></td><td></td>セントルイス</tr>)<tr><td>無水酢酸</td><td>Sigma Aldrich (米国セントルイス)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>調整可能なピペッター</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>アルカリ</td><td></td><td></td><td>アルカリ抽出リグニン</td></tr><tr><td>アラビノース(99%)</td><td>シグマアルドリッチ(セントルイス、米国)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>オートクレーブ</td><td>CERTO CLAV(モデルCV-22-VAC-Pro)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>70°Cのウォーターバス;C</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ホウ酸</td><td>Sigma Aldrich (米国セントルイス)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ブロモクレゾール</td><td>Sigma Aldrich (米国セントルイス)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Catalyst</td><td>CTQ (コードA22) (1.5 g K2SO4 + 0.045 g CuSO4.5 H2O + 0.045 g TiO2)</td><td>Merck</td><td></td></tr><tr><td>Centrifugation容器</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>遠心分離機</td><td>ベックマン・コールター</td><td>アバンティ J-E 遠心分離機</td><td></td></tr><tr><td>セラミックるつぼ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>塩化コリン 99%</td><td>Acros 有機物</td><td></td><td></td></tr><tr><td>カラム</td><td>アジレント PLGel 混合 C (α 3,000 (4.6 &times; 250 mm, 5 &micro;m)の前にガードカラム(TSK gel alpha guard column 4.6 mm&times; 50 mm, 5 &micro;m)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>カラム</td><td>HP1-メチルシオキサン(30 m、0.32 mm、0.25 mm)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>るつぼの多孔性N&deg;4 ( ろ過るつぼ )</td> <td>ショットデュラン ドイツ</td><td>ボロ 3.3</td><td></td></tr><tr><td>脱イオン水</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>デシケーター</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ジメチルホルムアミド</td><td>VWR BDH ケミカルズ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ジメチルスルホキシド</td><td>アクロス 有機物</td><td></td><td></td></tr><tr><td>三角フラスコ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>エタノール</td><td>メルク (ダルムシュタット、ドイツ)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>フィルタリングるつぼ、procelain</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ろ過フラスコFourrier</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>変換Inra-赤</td><td>の頂点70ブルカー装置 減衰全反射率(ATR)モジュールを装備 スペクトルは4,000&ndashで記録されました。400 cm&minus;1 32 スキャン 、解像度 4.0 cm/sup>&minus の範囲で 1<sup1</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ガラクトース(98%</td><td>Sigma Aldrich(米国セントルイス)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gaz Chromatography</td><td>Agilent(7890シリーズ)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ガラス瓶100 mL</td><td></td><td></td><td></td></tr>ガラス<tr><td>管(ホウケイ酸)テフロンキャップ付き10 mL</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>グルコース(98%</td><td>Sigma Aldrich(米国セントルイス)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Golves</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>メスシリンダー 50 mL /100 mL</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>H2SO4 Titrisol (0.1 N)</td><td>Merck (Darmstadtt, Germany)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>H2SO4 (95-98%)</td><td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td><td>BUCHI R-114)</td><td></td></tr><tr><td>Hummer cutter equiped with 1 mm and 0.5 mm sieve</td><td>Mill Ttecator (Sweden)</td><td>Cyclotec 1093</td><td></td></tr><tr><td>Indulin</td><td></td><td></td><td>生リグニン制御</td></tr><tr><td>ケルダール蒸留器</td><td>Kjeltec 2300 (Foss)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ケルダール管</td><td>FOSS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ケルダールラック</td> ケルダール消化<td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>器</td><td>Kjeltec 2300 (Foss)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ケルダール吸引システム</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ラボ ケムステーション ソフトウェア</td><td></td><td></td><td>GC データ分析</td></tr><tr><td>乳酸</td><td>メルク社(ダルムシュタット、ドイツ)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>塩化リチウムLiCl</td><td>Sigma Aldrich(米国セントルイス)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>マンノース社(98%)</td><td>Sigma Aldrich社(米国セントルイス社)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>メチルレッド</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Microwave START SYNTH MILESTONE マイクロ波実験室システム</td><td></td><td></td></tr><tr><td>マイクロ波温度プローブ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>マイクロ波容器</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>マッフル炉</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Merck (ダルムシュタット、ドイツ)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>窒素フリー - 紙</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Opus</td><td></td><td></td><td>分光法ソフトウェア</td></tr><tr><td>Oven</td><td>GmbH Memmert SNB100 Memmert</td><td>SNB100</td><td></td></tr><tr><td>Oxalic acid</td><td>VWR BDH Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>P 1000</td><td></td><td></td><td>ソーダ処理リグニン</td></tr><tr><td>pH 紙</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>精密天びん</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>赤外分光</td><td></td><td></td><td></td></tr>法 <tr><td>Quatz キュベット</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ラムノース (98%)</td> <td>Sigma Aldrich (セントルイス、アメリカ)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ロータリー真空蒸発器</td><td>Bucher</td><td></td><td></td></tr>丸<tr><td>底フラスコ500mL</td><td></td><td></td><td></td></tr>水素<tr><td>化ホウ素ナトリウムNaBH4</td><td></td><td></td><td></td></tr>ショット<tr><td>ボトル</td><td></td><td></td><td>ガラス瓶</td></tr>ソビエト<tr><td>チューブソビエト</td><td></td><td></td>ホ<td>ウケイ酸ガラスチューブヘ</td></tr><tr><td>ラ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>特殊チューブ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>分光光度計</td><td>UV-1800 島津</td><td></td><td></td></tr>製作所 <tr><td>滅菌インジケーターテープ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>テフロン</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>攪拌板 攪拌板</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>シリンジ</td><td></td><td></td><td></td></tr> 水素<tr><td>化ホウ素ナトリウム</td><td>Sigma Aldrich (米国セントルイス)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>滴定剤</td><td>メル</td><td>ク メルク 109984</td><td>0.1 N H2SO4</td></tr><tr><td>尿素</td><td>VWR BDH ケミカル</td><td></td><td></td></tr><tr><td>バイアル</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>VolumetriC フラスコ 2.5 L /5 L</td><td>Bucher</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vortex</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Xylose (98%)</td><td>Sigma Aldrich (米国セントルイス)</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

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

Ultrafast Lignin Extraction from Unusual Mediterranean Lignocellulosic Residues

前処理は、リグノセルロース性バイオリファイナリープロセスにおける最も高価なステップです。化学要件を最小限に抑え、電力や熱の消費を最小限に抑え、環境にやさしい溶剤を使用することで、コスト効率が高くならなければなりません。深い共生溶剤(DES)は、持続可能なバイオリファイナリーの重要な、緑、低コストの溶剤です。それらは、少なくとも1つの水素結合ドナーおよび1つの水素結合アクセクターから生じる低い凝固点によって特徴づけられる透明混合物である。DESは有望な溶剤ですが、競争力を持つ利益のためには、マイクロ波照射などの経済加熱技術と組み合わせる必要があります。マイクロ波照射は、適切な温度を迅速に達成できるため、加熱時間を短縮し、分画を高める有望な戦略です。本研究の目的は、低コストで生分解性溶媒を用いたバイオマス分画およびリグニン抽出のための一段階の迅速な方法を開発することであった。 
本研究では、3種類のDESを用いて、800Wで60sのマイクロ波支援DES前処理を行った。DES混合物は、コリンクロリド(ChCl)および3つの水素結合ドナー(HBD)からファシリティ的に調製した:モノカルボン酸(乳酸)、ジカルボン酸(シュウ酸)、および尿素。この前処理は、海洋残基(ポジドニア葉およびエーガグロパイル)、アグリフード副産物(アーモンド殻およびオリーブポマ、森林残留物(松ぼっくり)、および多年生リグノセルロース草(スティパ・テナシシマ)からのバイオマス分別およびリグニン回収に使用された。さらに分析を行い、回収されたリグニンの収率、純度、および分子量分布を決定した。さらに、抽出されたリグニン中の化学官能基に対するDESの効果は、フーリエ変換赤外線(FTIR)分光法によって決定された。結果は、ChCl-シュウ酸混合物が最高のリグニン純度と最低収率を与える可能性があることを示しています。本研究は、DES-マイクロ波プロセスがリグノセルロース系バイオマス分画のための超高速で効率的でコスト競争力のある技術であることを示しています。

図2A-Cは、マイクロ波-DES前処理を組み合わせた後の6つの原料からの抽出のリグニン収量を示す図1A-Fに示す。結果は、DES1(ChCl-シュウ酸)で得られたリグニン収率(図2A)がDES2(ChCl-乳酸)およびDES3(ChCl-尿素)で得られた収率よりも低かったことを示している(図2B,C)。さらに、松ぼっくり(PC)とオリーブポマメ(OP)のリグニン収量は、DES1治療で32.31%、26.04%、DES3で48.72%と43.76で高かった。アルファ葉(A)からのリグニン収率は、DES2で抽出された他のすべてのリグニンの収率よりも有意に高かった。...

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。

Pretreatment is still the most expensive step in lignocellulosic biorefinery processes. It must be made cost-effective by minimizing chemical requirements ...

私たちのプロトコルの目的は、バイオマスを分画し、リグニンを一歩で抽出することです。この方法を用いると、リグニンはpHの調整を行わずに処理後の簡単な濾過によって回収できるが、蒸留水を添加するだけで可能である。この研究の焦点は、原料分画のこの組み合わせ処理の効果、リグニンの純度と収率に及ぼす影響、および抽出されたリグニン中の分子量および化学的官能基に対するその影響を評価することにある。深い電子体液マイクロ波プロセスは、リグノセルロース系バイオマス分画と高純度のリグニン回収のための超高速、効率的、コスト競争力のある技術です。テキスト原稿に記載されているように、500ミリリットルの丸い底フラスコに深いユーテク溶液を準備します。次に、5グラムの原料、50ミリリットルの深いエバテク溶液、および攪拌棒を閉じたポリテトラフルオロエチレン反応器の電子レンジに入れる。マイクロ波容器を適切なキャップで閉じ、温度キャップを取り付けます。ターンテーブルの端に置き、常に攪拌され、電子レンジを1分間実行します。適切な手袋を使用して、電子レンジから容器を取り出し、混合物を冷まします。均質な抗溶媒溶液を調製し、処理された原料にこの溶液の50ミリリットルを加えます。ガラスフィルターるつぼを用いて上清をろ過して3,000回G.Filterで5分間混合物を遠心する。残りのセルロース残渣を回収し、25ミリリットルの抗溶媒溶液と遠心分離機を加えて洗浄します。ろ過したリグニンが豊富な分数を加え、ろ過した水を500ミリリットルの丸い底フラスコに加えます。50°Cと110ミリバルでロータリーエバポレーターを使用してエタノールを蒸発させます。その後、濃縮された酒に150ミリリットルの脱イオン水を加えます。遠心分離によってリグニンを沈殿する。リグニンをペレットとして集め、25ミリリットルの蒸留水で4回洗います。その後、リグニンを凍結乾燥させるか、摂氏40度でオーブンで乾燥させます。550°Cのマフル炉に4時間フィルターるつぼを置きます。オーブンが摂氏150度に冷却したら、るつぼを取り出し、乾燥機に入して冷却します。その後、それを量る。約30ミリグラムのリグニンをホウケイ酸ガラス管に加えます。その後、サンプルに72%の硫酸の1ミリリットルを加え、60分間摂氏30度のバスに入れます。サンプルを取り出し、100ミリリットルのガラス瓶に移します。その後、28ミリリットルの蒸留水を加えて酸を4%の濃度に希釈し、ガラス瓶をオートクレーブに121°Cで60分間入れます。その後、オートクレーブからボトルを取り出し、冷却します。酸不溶性リグニンを分析するには、真空下でるつぼを使用して加水分解物を濾過し、脱イオン水でガラス瓶に残りの固形物を集めます。固体を含むるつぼを105°Cのオーブンに16時間置いて乾燥させます。その後、デシケーターでそれを冷却し、サンプルの重量を量ります。マフル炉の中に550°Cで4時間るつぼを置きます。デシケータで乾燥させた後、サンプルの重量を量る。酸溶性リグニンの分析のために、水晶キュベットを用いて205ナノメートルの分光光度計で濾液を加水分解物の吸光度を測定する。抽出されたリグニンの化学機能を解析するために、サンプルなしでバックグラウンド単一チャネルを処理する。次に、パラメータを調整し、結晶上のサンプルの1ミリグラムを配置します。サンプルのシングルチャンネルを押して、得られたスペクトルを処理します。抽出されたリグニンの分子量を決定するために、リグニンサンプルの3ミリグラムを0.5%塩化リチウムでDMFの3ミリリットルに溶解する。溶解したリグニンをバイアルに入れ、ガードカラムで進む柱を取り付けます。サンプルを高速液体クロマトグラフィーの紫外線システムに注入します。データを分析した後、テキスト原稿に記載されているように抽出されたリグニンの分子量を計算する。ホウケイ酸ガラス管にリグニンの50ミリグラムのサンプルを計量し、1モル硫酸の3ミリリットルを追加します。その後、100°Cで3時間加熱し、それを冷却します。水酸化アンモニウム15モルの1ミリリットルを加え、pHをチェックして中性またはアルカリ性であることを確認します。内部標準として各サンプルに2-デオキシグルコースの1ミリリットルを追加します。その後、この溶液の400マイクロリットルを400マイクロリットルの混合溶液を含む特殊なチューブに加えます。2ミリリットルのホウ水素化ジメチルスルホキシド溶液を2ミリリットル加えます。チューブを閉め、水浴で摂氏40度で90分間インキュベートします。水浴からチューブを取り出し、0.6ミリリットルの氷酢酸、0.4ミリリットルの1-メチルイミダゾール、約4ミリリットルの無水酢酸を加えます。15分後、蒸留水10ミリリットルを加えます。涼しい。そして、ジクロロメタンの約3ミリリットルを追加します。2時間後、低い有機相の約1ミリリットルを回収し、火炎イオン化検出器キャピラリーカラムを備えたガスクロマトグラフに注入します。深いユーカチ酸溶液で得られたリグニン収率は、2つの乳酸および深いユーテク溶液3尿素を用いて得られた深いユー酸の収率よりも低かった。リグニン純度は、α葉、アエガグロピラ、アーモンド殻の3つの尿素前処理を除き、バイオマスの3つの前処理で70%を超え、最高のリグニン純度が90%を超えた深いユーテク溶液1処理で得られた。リグニン純度および収率データを主成分分析に供し、深いユーテク溶液1つの治療がリグニン純度と正相関することを示し、最も低い収率を有する最も純粋なリグニンであることを確認した。深いユーテク溶液3を用いて抽出されたリグニン中の糖度は、最も高く、その後、溶液2および1から得られた糖度であった。同様に、深いエシテク溶液1リグニン抽出物の窒素含有量は、溶液2および3から得られたものよりも低かった。抽出されたリグニン中の糖の種類も特徴付けられており、D-キシロースとDグルコースが最も豊富な単糖であることが示されました。抽出されたリグナンに存在する化学官能基をFTIR分光法で調べた。3,500,800の相互センチメートルの間の異なるリグナンの赤外スペクトルがここに提示される。深い共晶溶液1と2で抽出されたリグニンのスペクトルは、生、ソーダ処理、アルカリ抽出リグナンの3つの市販リグナンに存在しなかった非共役および共役カルボニル基の伸び振動を示す。カルボン酸シグナルC二重結合Oは、マイクロ波支援深部の好酸溶媒処理による抽出および可溶化の間に、一部のリグニン機能を酸と共役させる可能性を示す。これらの結果は、現在過小評価されている地中海の生物塊から高純度の付加価値リグニンを抽出する可能性を示しており、リグニンの純度を確保しながら最適な深い優生溶媒を決定するのに役立ちます。

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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

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

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Nanocellulose、リグニンから製造自立フィルム、合成ポリカチオン：Biomimickingウッドに向けて

この記事では、シリカエアロゲルを製造するための迅速な超臨界抽出法を説明しています。閉じ込められた金型と、油圧ホットプレスを利用して、モノリシックエアロゲルは8時間以下で行うことができる。...

急速な超臨界抽出方法によるシリカエアロゲルモノリスを準備

学ぶ 深共融溶媒とマイクロ波を用いたリグノセルロースバイオマスの単一工程での分画と高純度リグニン回収法。この環境に優しい前処理技術は、迅速かつ効率的な持続可能なバイオマス利用に貢献します。

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

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