Name: 특이한 지중해 리그놀룰로오스 잔류물에서 초고속 리닌 추출 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-03-09T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 22 s
Description: 배우세요 심층 공융용제 기반 마이크로파 보조 전처리를 이용한 지중해 리그놀룰로오스 잔류물에서 고순도 리닌을 초고속 추출하는 방법을. 이 기술은 단일 단계로 리닌을 회수하며 환경 친화적이고 비용 효율적인 바이오매스 분획화 공정을 제공합니다.

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MK와 TB는 통계 분석 및 그림 준비에 대한 하이탐 아이브 감사, 월룬 지역 (유럽 지역 개발 - VERDIR) 및 고등 교육 과학 연구 장관 (타우피크 베타아이에브) 자금 조달.

<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>

저자는 이해 상충을 보고합니다.

이 연구는 많은 목표를 가지고 있었다; 첫 번째는 이온 액체와 유기 용매의 특성을 가진 저비용 녹색 용매를 준비하고 사용하는 것이었습니다. 두 번째 목적은 알칼리성 용매, 기본 또는 열물리학 기술을 사용하여 Soxhlet 또는 hemicellulose를 사용하여 추출물의 추출과 같은 예비 단계를 요구하지 않고, 단일 단계에서 바이오매스와 추출 리그닌을 분수하는 것이었습니다. 세 번째 목표는 pH의 조정없이, 처리 후 간단한 여과에 의해 리그닌을 복구하는 것이었지만 단순히 증류수를 첨가하여. 3개의 다른 DES를 사용하여 전자레인지 지원, DES 기반 공정을 사용하여 6개의 다른 소스로부터 리닌을 초고속 추출한 결과는 DES의 바이오매스 및 특성에 따라 추출 수율이 달라질 수 있음을 나타낸다. 예를 들어, 세 가지 DES 중 리그닌 추출의 가장 높은 수율은 올리브 포마제에서 나온 것이다. 그 다음에는 알파 잎, 파인콘, 아몬드 껍질의 수확량이 뒤따랐습니다. 추출 수율은 포지도니아 오세아니카의잎과 공에 대해 낮았다....

지속 가능한 바이오 정유 공정은 바이오매스 처리, 그 분획을 관심 분자로 통합하고 부가가치 제품으로의 전환1을통합합니다. 2세대 바이오레핀에서 전처리는 바이오매스를 주요 구성 요소2로분수하는 데 필수적이라고 간주됩니다. 화학적, 물리적 또는 생물학적 전략을 활용한 전통적인 전처리 방법은 널리 적용되어왔다 3. 그러나, 이러한 전처리는 바이오리핀화에서 가장 비싼 단계로 간주되며, 긴 처리 시간, 높은 열 및 전력 소비, 용매 불순물4와같은 다른 단점이 있다. 최근에는 이온성 액체3과유사한 특성을 가진 DES는 생분해성, 환경 친화성, 합성용성 및 치료 후 회복과 같은 장점으로 인해 녹색 용매로 부상했다5.
DES는 유산산, 사과산 또는 옥살산과 같은 적어도 하나의 HBD의 혼합물이며, 베타인 또는 콜린 염화물(ChCl)6과같은 수소 결합 수용자(HBA)이다. HBA-HBD 상호 작용은 화학 결합의 분열을 허용하는 촉매 메커니즘을 가능하게하여 바이오 매스 분획 및 리그닌 분리를 유발합니다. 많은 연구자들은 옥수수의 cob과 stover7,8,ChCl-urea, 및 ChCl-oxalic acid에 ChCl-glycerol와 같은 리뇨셀룰로오스 사료원료의 DES 기반 전처리를 보고했습니다9, 유칼립투스 톱밥에 ChCl-젖산10,및 ChCl-acetic acid11및 ChCl-acetic acid 11 및 ChCl-acetic acid11. DES 효율을 향상시키기 위해 전처리는 마이크로파 처리와 결합하여 바이오매스 분획5를가속화해야 합니다. 많은 연구자들은 목재8과 옥수수 스토버, 스위치그래스 및 Miscanthus5의결합 된 전처리 (DES 및 전자 레인지)를보고했으며, 이는 짧은 기간 동안 한 번의 쉬운 단계에서 리그노 셀룰로오스 분획 및 리그닌 추출을위한 DES의 용량에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
Lignin은 생체 중합체 생산을 위한 원료로 용맹화된 페놀 거대 분자이며 방향족 단량제 및올리고머(12)와같은 화학 물질의 생산에 대한 대안을 제시한다. 또한, 리그닌은 항산화 및 자외선 흡수활동(13)을가지고 있다. 여러 연구는 화장품에서 리그닌 응용 프로그램을보고14,15. 상용 자외선 차단제 제품에 대한 통합은 SPF 15에서 SPF 30까지 제품의 자외선 차단 인자(SPF)를 개선했으며, 10wt % lignin16을추가하여 2wt % 리그닌과 최대 SPF 50을 첨가했다. 이 논문은 지중해 바이오매스의 DES-마이크로파 전처리에 의해 지원되는 리그닌 탄수화물 분열에 대한 초고속 접근법을 설명합니다. 이러한 바이오매스는 농식품 부산물, 특히 올리브 포마와 아몬드 껍질로 구성되어 있습니다. 조사 된 다른 바이오 매스는 해양 기원 (포지도니아 잎과 aegagropile)과 숲 (소나무 콘과 야생 잔디)에서 유래한 생물의 생물입니다. 이 연구의 초점은 공급 원료 분분에 이 결합된 전처리의 효력을 평가하기 위하여 저비용 녹색 용매를 시험하고, 리그닌 순도와 수율에 미치는 영향을 조사하고, 추출된 리그닌에 있는 분자량 및 화학 기능군에 미치는 효력을 연구하기 위한 것이었습니다.

<table><tbody><tr><td>HPLC 겔 투과 크로마토그래</td>피 <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 (내부 표준)</td><td>Sigma Aldrich (미국 세인트루이스)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>아세트산</td><td>Sigma Aldrich (미국 세인트루이스)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>무수아세트산</td><td>Sigma Aldrich (미국 세인트루이스)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>조정 가능한 피펫터</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>알칼리</td><td></td><td></td><td>알칼리 추출 리그닌</td></tr><tr><td>Arabinose (99 %)</td><td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>오토 클레이브</td><td>CERTO CLAV (모델 CV-22-VAC-Pro)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>70 °C에서 수조; C</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>붕산</td><td>시그마 알드리치(미국 세인트루이스)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>브로모크레졸</td><td>시그마 알드리치(미국 세인트루이스)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>촉매</td><td>CTQ(코드 A22)(1.5g K2SO4 + 0.045g CuSO4.5 H2O + 0.045g TiO2)</td><td>Merck</td><td></td></tr><tr><td>원심분리 컨테이너</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>원심분리기</td><td>BECKMAN COULTER</td><td>Avanti J-E 원심분리기</td><td></td></tr><tr><td>세라믹 도가니</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>염화콜린 99%</td><td>Acros 유기물</td><td></td><td></td></tr><tr><td>컬럼</td><td>Agilent PLGel Mixed C (알파 3,000 (4.6 &times; 250 mm, 5 &micro; m) 가드 컬럼 (TSK 젤 알파 가드 컬럼 4.6 mm &times; 50 mm, 5 &micro; m)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td></td><td>열 HP1- 메틸 시소 산 (30m, 0.32mm, 0.25mm)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>도가니 다공성 N &deg; 4 ( 여과 도가니)</td> <td>Shott Duran 독일</td><td>boro 3.3</td><td></td></tr><tr><td>Deonized water</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dessicator</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dimethylformamide</td><td>VWR BDH 화학 물질</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dimethylsulfoxide</td><td>Acros 유기물</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Erlenmeyer 플라스크</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>에탄올</td><td>Merck (다름슈타트, 독일)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>여과 도가니, procelain</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>여과 플라스크</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fourrier Transformed Inra- Red</td><td>Vertex 70 Bruker 장치 감쇠 전반사(ATR) 모듈이 장착되어 있습니다. Spectra는 4,000&ndash에 기록되었습니다. 400cm&마이너스; 32회 스캔으로 1 범위<>4.0cm&minus 해상도에서; 1</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Galactose (98%</td><td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)Gaz</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>크로마토그래</td>피 <td>Agilent (7890 series)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>유리병 100 mL</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>유리관(붕규산염) with 테프론 캡 10 mL</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>포도당 (98%</td><td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Golves</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>눈금 실린더 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>1 mm 및 0.5 mm 체가 장착된 Hummer cutter</td><td>Mill Ttecator (스웨덴)</td><td>Cyclotec 1093</td><td></td></tr><tr><td>Indulin</td><td></td><td></td><td>원시 리그닌 제어</td></tr><tr><td>Kjeldahl distiller</td><td>Kjeltec 2300 (Foss)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kjeldahl tube</td><td>FOSS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kjeldhal rack</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kjeldhal digester</td><td>Kjeltec 2300 (Foss)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kjeldhal suction system</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>lab Chem station Software</td><td></td><td></td><td>GC data analysis</td></tr><tr><td>Lactic acid</td><td>Merck (독일</td><td></td><td></td> 다름슈타트)</tr><tr><td>염화리튬 LiCl</td><td>Sigma Aldrich (미국 세인트루이스)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mannose (98%)</td><td>Sigma Aldrich (미국 세인트루이스)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>메틸 레드</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>마이크로파</td><td>START SYNTH MILESTONE 마이크로파 실험실 시스템</td><td></td><td></td></tr><tr><td>마이크로파 온도 프로브</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>마이크로파 용기</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>윩쌩니다 Furnace</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Merck (Darmstadtt, Germany)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>무질소 종이</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Opus</td><td></td><td></td><td>분광학 소프트웨어</td></tr><tr><td>Oven</td><td>GmbH Memmert SNB100</td><td>Memmert 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>소다 처리 리그닌</td></tr><tr><td>pH 종이</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>정밀 저울</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>적외선 분광법</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Quatz 큐벳</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rhamnose (98%)</td><td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>회전식 진공 증발기</td><td>Bucher</td><td></td><td></td></tr><tr><td>둥근 바닥 플라스크 500mL</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>수소화붕소나트륨 NaBH4</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schott 병</td><td></td><td></td><td>유리병</td></tr><tr><td>Sovirel 튜브 sovirel</td><td></td><td></td> 붕<td>규산 유리관</td></tr><tr><td>Spatule</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Special 튜브</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>분광 광도계</td><td>UV-1800 Shimadzu</td><td></td><td></td></tr><tr><td>살균 표시 테이프</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>테프론</td><td></td><td></td><td></td>의 교반</tr><tr><td>막대 교반 플레이트</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>주사기</td><td></td><td></td><td></td></tr> 수<tr><td>소화붕</td>소 <td>나트륨 시그마 Aldrich(미국 세인트루이스)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Titrisol</td><td>Merck</td><td>Merck 109984</td><td>0.1 N H2SO4</td></tr><tr><td>Urea</td><td>VWR BDH 화학 바이</td><td></td><td></td></tr><tr><td>알</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>VolumetriC 플라스크 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(미국 세인트루이스)</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

특이한 지중해 리그놀룰로오스 잔류물에서 초고속 리닌 추출

Ultrafast Lignin Extraction from Unusual Mediterranean Lignocellulosic Residues

전처리는 여전히 리그노셀룰로오스 바이오 정유 공정에서 가장 비싼 단계입니다. 화학 적 요구 사항뿐만 아니라 전력 및 열 소비를 최소화하고 환경 친화적 인 용매를 사용하여 비용 효율적인 만들어야합니다. 깊은 유텍 용매 (DESs)는 지속 가능한 바이오 정유 공장의 핵심, 녹색 및 저비용 용매입니다. 그들은 적어도 하나의 수소 결합 기증자와 하나의 수소 결합 수용자에서 발생하는 낮은 동결 점을 특징으로 투명 혼합물입니다. DES는 유망한 용매이지만 경쟁력있는 수익성을 위해 전자 레인지 조사와 같은 경제 난방 기술과 결합해야합니다. 전자 레인지 조사는 가열 시간을 단축하고 신속하게 적절한 온도를 달성 할 수 있기 때문에 분획을 높일 수있는 유망한 전략입니다. 이 연구의 목적은 저비용 및 생분해성 용매를 사용하여 바이오매스 분획 및 리그닌 추출을 위한 1단계, 신속한 방법을 개발하는 것이었습니다. 
이 연구에서는, 전자레인지 지원 DES 전처리는 3종류의 DES를 사용하여 800W에서 60s를 위해 실시되었다. DES 혼합물은 콜린 염화물(ChCl)과 3개의 수소 결합 기증자(HBDs)에서 용이하게 제조되었습니다: 모노카복실산 (젖산), 디카복실산 (옥살산), 및 우레아. 이 전처리는 해양 잔류물(포지도니아 잎과 아에가그로필), 농식품 부산물(아몬드 껍질과 올리브 포마), 삼림 잔류물(파인콘), 다년생 리뇨셀룰로시풀(Stipa tenacissima)으로부터의 바이오매스 분획 및 리그닌 회수에 사용되었습니다. 추가 분석은 회수된 리그닌의 수율, 순도 및 분자량 분포를 결정하기 위해 수행되었다. 또한, 추출된 리그닌내화학작용군에 대한 DESS의 효과는 포리에-변환 적외선(FTIR) 분광법에 의해 결정되었다. 결과는 ChCl-oxalic 산 혼합물이 가장 높은 리그닌 순도와 가장 낮은 수율을 제공한다는 것을 나타냅니다. 본 연구는 DES-마이크로파 공정이 리그노셀룰로오스 바이오매스 분획을 위한 초고속, 효율적이며 비용 경쟁력 있는 기술임을 보여줍니다.

도 2A-C는 결합 된 마이크로파 DES 전처리 후 도 1A-F에도시 된 6 개의 공급 원료로부터 추출의 리그닌 수율을묘사한다. 그 결과 DES1(ChCl-oxalic acid)(도2A)로얻은 리닌 수율이 DES2(ChCl-젖산) 및 DES3(ChCl-urea)(도2B,C)로얻은 수율보다 낮았다는 것을 보여준다. 또한, 파인콘(PC)과 올리브 포마제(OP)의 리닌 수율은 DES1 치료제의 경우 각각 32.31%, 26.04%, DES3의 경우 48.72%, 43.76으로 높았다. 알파 잎(A)의 리닌 수율은 DES2로 추출된 다른 모든 ...

깊은 유텍 성 용매 기반, 마이크로 파 지원 전처리는 리그노 셀룰로오스 분획 및 고순도 리그닌 복구를위한 녹색, 빠르고 효율적인 공정입니다.

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

우리의 프로토콜의 목적은 바이오매스를 분획하고 한 단계로 리그닌을 추출하는 것입니다. 이 방법을 사용하여, 리그닌은 pH의 조정없이 처리 후 간단한 여과에 의해 복구 될 수 있지만 단순히 증류수를 추가하여. 이 연구의 초점은 공급 원료 분획의 이 결합된 처리의 효과, 리그닌 순도와 수율에 미치는 영향, 그리고 추출된 리그닌에서 분자량 및 화학 작용군에 미치는 영향을 평가하는 것입니다.심층 적인 유텍 솔루션 마이크로파 공정은 높은 순도로 리그노셀룰로오스 바이오 매스 분획 및 리그닌 회수를 위한 매우 빠르고 효율적이며 비용 경쟁력 있는 기술입니다. 텍스트 원고에 설명된 대로 500 밀리리터 라운드 하단 플라스크에서 깊은 유텍 솔루션을 준비합니다. 그런 다음 5그램의 공급원료, 50밀리리터의 깊은 유텍용액을 넣고, 밀폐된 폴리테트라플루오로틸렌 반응기에 전자레인지에 교반바를 넣습니다.적절한 캡으로 전자레인지 용기를 닫고 온도 캡을 부착합니다. 턴테이블 가장자리에 놓고 지속적으로 교반하고 전자레인지를 1분 동안 실행합니다. 적절한 장갑을 사용하여 전자 레인지에서 용기를 꺼내 서 혼합물을 식힙니다.균질성 용매 방지 용매 용액을 준비하고 처리된 공급원료에 이 솔루션의 50 밀리리터를 추가합니다. 유리 필터 도가니를 사용하여 상퍼를 3, 000배 G.Filter에서 5분 동안 혼합물을 원심분리합니다. 남은 셀룰로오스 잔류물을 수집하고 25 밀리리터의 용매 방지 용액 및 원심분리기를 추가하여 세척합니다.필터링된 리그닌이 풍부한 분획과 여과된 세차스를 500밀리리터 라운드 하단 플라스크에 추가합니다. 회전 증발기는 섭씨 50도, 110밀리바에서 에탄올을 증발시다. 그런 다음 150 밀리리터의 탈온화된 물을 농축 된 주류에 추가합니다.원심분리로 리그닌을 침전시합니다. 리그닌을 펠릿으로 모으고 증류수 25밀리리터로 4회 세척합니다. 그런 다음 리그닌을 lyophilize하거나 섭씨 40도에서 오븐에서 건조하십시오.필터 도가니를 550°C의 머플 로에 4시간 동안 놓습니다. 오븐이 섭씨 150도로 식으면 도가니를 제거하고 건조기에 넣고 식힙니다. 그런 다음 무게를 측정합니다.약 30밀리그램의 리그닌을 보로실리케이트 유리 튜브에 넣습니다. 그런 다음 샘플에 72 %의 황1 밀리리터를 넣고 60 분 동안 섭씨 30도 욕조에 넣습니다. 샘플을 제거하고 100 밀리리터 유리 병으로 옮기습니다.그런 다음 증류수 28밀리리터를 첨가하여 산을 4%의 농도로 희석하여 60분 동안 121도의 오토클레이브에 유리병을 넣습니다. 그런 다음 오토클레이브에서 병을 제거하고 식힙니다. 산 불용성 리그닌을 분석하려면 진공 상태에서 도가니를 사용하여 가수 분해를 필터링하고 탈이온화 된 물로 유리 병에 남아있는 고체를 수집합니다.고체가 함유된 도가니를 16시간 동안 105°C의 오븐에 넣음으로써 건조시다. 그런 다음 건조기에서 식히고 샘플을 계량합니다. 도가니를 550°C의 머플 로에 4시간 동안 놓습니다.건조기에서 건조 한 후 샘플을 무게. 산 수용성 리그닌의 분석을 위해 석영 큐벳을 사용하여 205 나노미터에서 분광계로 가수 분해 오립의 흡수성을 측정합니다. 추출된 리그닌의 화학적 기능을 분석하려면 샘플 없이 배경 단일 채널을 처리합니다.그런 다음 매개 변수를 조정하고 크리스탈에 샘플의 1 밀리그램을 배치합니다. 샘플 단일 채널을 누를 때 얻은 스펙트럼을 처리합니다. 추출된 리그닌의 분자량을 결정하기 위해, 0.5%의 염화리튬으로 DMF의 3밀리리터에 리그닌 샘플3밀리그램을 용해한다.용존 된 리그닌을 유리병에 넣고 가드 열로 진행 된 열을 설치합니다. 샘플을 고성능 액체 크로마토그래피 자외선 시스템에 주입합니다. 데이터를 분석한 후 텍스트 원고에 설명된 대로 추출된 리그닌의 분자량을 계산합니다.보로실리케이트 유리 튜브에 리그닌 50밀리그램 샘플을 계량하고 1마리의 황산 3밀리리터를 추가합니다. 그런 다음 혼합물을 섭씨 100도에서 3 시간 동안 가열하고 식힙니다. 15개의 어금음 암모늄 수산화물의 1밀리리터를 추가하고 pH를 확인하여 중성 또는 알칼리성인지 확인합니다.각 샘플에 2-데옥시글루코당 1밀리리터를 내부 표준으로 추가합니다. 그런 다음 400 마이크로리터의 혼합 용액을 포함하는 특수 튜브에 이 솔루션의 400 마이크로리터를 추가합니다. 보로하이드라이드 디메틸 설옥산화물 용액 2밀리리터를 추가합니다.튜브를 닫고 수조에서 섭씨 40도에서 90 분 동안 배양하십시오. 수조에서 튜브를 제거하고 빙하 아세스틱산 0.6 밀리리터, 1-메틸리미다졸레 0.4 밀리리터, 아세트 안수제 약 4밀리리터를 추가합니다. 15분 후 증류수 10밀리리터를 추가합니다. 시원하다.그리고 디클로로메탄의 약 3 밀리리터를 추가합니다. 2시간 후, 하부 유기상에서 약 1밀리리터를 수집하고 화염 이온화 검출기 모세관 기둥이 장착된 가스 크로마토그래프에 삽입한다. 깊은 유텍용액으로 얻은 리닌 수율은 1개의 옥탈산이 깊은 유텍액 2개와 깊은 유텍액 3개 우레아로 얻은 수율보다 낮았다.리그닌 순도는 바이오매스의 3가지 사전 치료에 대해 70%를 초과했으며, 알파 잎, Aegagropila 및 아몬드 껍질의 3가지 우레아 전처리를 제외하고는 리그닌 순도가 65%를 초과한 가장 높은 리닌 순도가 90%를 초과하여 깊은 유핵용액1치료제로 수득하였다. Lignin 순도 및 수율 데이터는 주 성분 분석을 실시하였고, 이는 심층 유텍식 용액이 리그닌 순도와 양호하게 상관관계가 되는 하나의 치료법을 보여주었으며, 가장 낮은 수율을 가진 가장 순수한 리그닌이 되는 것을 확인하였다. 깊은 유텍용액3을 사용하여 추출된 리그닌의 당도가 가장 높았고, 그 다음으로 2와 1의 솔루션에서 얻은 설탕 함량이 가장 높았다.유사하게, 깊은 eutectic 솔루션의 질소 함량 1회 리닌 추출물은 2및 3개의 솔루션으로부터 얻은 것보다 낮았다. 추출 된 리그닌에 있는 설탕의 모형은 또한 D-xylose와 D 포도당을 가장 풍부한 단당류로 묘사하는 특징이었습니다. 추출된 리그난에 존재하는 화학 작용기는 FTIR 분광법에 의해 조사되었다.3, 500 및 800 상호 센티미터 사이의 다른 리그난의 적외선 스펙트럼은 여기에 제시됩니다. 깊은 유텍 솔루션으로 추출 된 리그닌의 스펙트럼은 3 개의 상업 리그난에 결석한 비응주게이트 및 컨쥬게이드 카보닐 그룹의 스트레칭 진동을 보여줍니다: 원시, 소다 가공 및 알칼리 추출 리그난. 카복실산 신호인 C 이중 결합 O는 전자레인지 지원 깊은 유텍성 용매 처리로 추출 및 용해도 동안 일부 리닌 기능의 결합 가능성을 나타냅니다.이러한 결과는 현재 저평가되어 리그닌의 순도를 보장하면서 최적의 깊은 유텍성 용매를 결정하는 데 도움이 될 수 있는 지중해 바이오매스로부터 고순도의 부가가치 리그닌을 추출할 가능성을 보여줍니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

식물 바이오 매스는 바이오 연료 생산에 사용될 수있는 주요 탄소 중립 되살릴 수있는 자원입니다. 식물 바이오 매스는 주로 세포 벽, lignocellulosics를 칭했다 구조적으로 복잡한 복합 재료로 구성되어 있습니다. 여기서 우리는 내용과 polyphenolic의 리그닌의 구성의 포괄적인 분석을 위해 프로토콜을 설명합니다.

식물 세포 벽의 종합 작곡 분석 (리그노셀룰로오스성 바이오 매스) 부 I : 리그닌

공촛점 래맨 현미경에 따라 방법은 레이블이없는 식물 세포 벽에 리그닌의 시각화 및 다른 조직, 표본 또는 수종의 lignification의 비교를 내실수 것을 제공됩니다.

라벨 - 무료 현장에서</em식물 세포 벽 Lignification의> 이미징

이중 가닥 RNA 간섭 (dsRNAi) 기술은 옥수수 신나 코엔자임에게 낮은 식물 리그닌 함량에 대한 환원 (ZmCCR1) 유전자를 하향 조절하기 위해 사용된다. 세포벽에서 리그닌 다운 규제는 현미경 분석에 의해 시각과 Klason 방법에 의해 정량화된다. 헤미셀룰로오스 및 결정 셀룰로오스의 조성 변화를 분석됩니다.

의 리그닌 아래로 규제<em&gt; ZEA 메이스</em&gt; dsRNAi 및 Klason 리그닌 분석을 통해

산업 폐기물을 수거하고 수정하여 미생물 성장을 분석할 수 있습니다. 리그노셀룰로오스 추출 기술은 특정 생분해 능력을 분석하기 위한 구성 요소를 제공합니다. 가스 크로마토그래피-질량 분석법은 펄프 폐기물에서 자란 미생물의 발효 산물을 식별합니다. 이러한 방법은 펄프 폐기물을 분해하는 미생물의 대사 능력을 결정합니다.

펄프 공장 폐기물 흐름에서 미생물 성장을 촉진하는 방법 및 배양된 미생물의 생분해 잠재력 특성화

식물 세포벽 구조 및 화학적 특성을 평가하여 바이오 연료 및 바이오 재료에 이상적인 공급 원료를 식별합니다. 표준 방법은 대규모 데이터 세트에 적용할 때 제한이 있습니다. 이러한 고처리량 전처리, 효소 당화 및 열분해 분자 빔 질량 분석 방법은 많은 수의 바이오매스 샘플을 비교하여 실험 시간과 비용을 줄입니다.

총 리그닌, 리그닌 단량체, 및 효소 설탕 자료 : 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스의 반항의 변화의 높은 처리량 검열

양성자성 저비용 이온 액체로 리그노셀룰로오스 바이오매스를 전처리하여 섬세한 셀룰로오스가 풍부한 펄프와 정제된 리그닌을 얻을 수 있습니다. 펄프는 효소 당화 후 높은 포도당 수율을 발생시킵니다.

저가 이온 성 액체와 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스의 전처리

여기, 우리는 여러 바이오 매스 소스 로부터 리그 닌의 에탄올 추출 수행 하는 프로토콜을 제시. 리그 닌 수율 및 β-O-4 콘텐츠 추출 조건의 효과 표시 됩니다. 선택적인 depolymerization 높은 방향족 모노 머 제품을 얻은 lignins에 수행 됩니다.

온화한 에탄올 추출 및 Depolymerization 수율에 미치는 영향에 의해 높은 β-O-4 콘텐츠 리그 닌의 추출

OrganoCat은 리그닌, 발효 설탕 및 셀룰로오스 펄프로 온화한 조건하에서 리뇨셀룰로오스의 전처리 및 분획을 위한 방법입니다. 2,5푸란카르복실산을 촉매로 적용한 생원성, 이중성 용매 시스템과 2-메틸테트라하이드로푸란에서 OrganoCat 제품은 간단한 제품 회복을 위해 시상화됩니다.

오가노캣 공정을 이용한 리뇨셀룰로오스 바이오매스의 분획

이 연구의 목적은 계층 별 nanocellulose 원 섬유의 조립 및 묽은 수성 현탁액을 조립 절연 리그닌을 사용하여 합성 식물 세포벽 조직을 형성하는 것이었다. 수정 진동자 마이크로 밸런스 및 원자 힘 현미경의 표면 측정 기술은 중합체 - 고분자 나노 복합 재료의 형성을 모니터링하는 데 사용 하였다.

Nanocellulose, 리그닌의 날조 된 자립형 필름, 및 합성 폴리 양이온 : Biomimicking 나무를 향하여

이 문서에서는 실리카 에어로겔을 제조하기위한 빠른 초 임계 추출 방법에 대해 설명합니다. 밀폐 된 금형 및 유압 핫 프레스를 이용하여, 모 놀리 식 에어로겔 8 시간 이하로 할 수있다.

빠른 초 임계 추출 방법을 통해 실리카 에어로젤, 모노 리드 (monolith)를 준비

배우세요 심층 공융용제 기반 마이크로파 보조 전처리를 이용한 지중해 리그놀룰로오스 잔류물에서 고순도 리닌을 초고속 추출하는 방법을. 이 기술은 단일 단계로 리닌을 회수하며 환경 친화적이고 비용 효율적인 바이오매스 분획화 공정을 제공합니다.

특이한 지중해 리그놀룰로오스 잔류물에서 초고속 리닌 추출

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