Ultraszybka ekstrakcja ligniny z nietypowych śródziemnomorskich pozostałości lignocelulozowych

Celem naszego protokołu jest frakcjonowanie biomasy i ekstrakcja ligniny w jednym etapie. Stosując tę metodę, ligninę można odzyskać przez prostą filtrację po zabiegu bez regulacji pH, ale po prostu przez dodanie wody destylowanej. Celem tego badania jest ocena wpływu tej połączonej obróbki frakcjonowania surowca, jego wpływu na czystość ligniny i wydajność oraz jej wpływu na masy cząsteczkowe i chemiczne grupy funkcyjne w wyekstrahowanej ligninie.

Proces mikrofalowy głębokiego roztworu eutektycznego jest ultraszybką, wydajną i konkurencyjną kosztowo technologią frakcjonowania biomasy lignocelulozowej i odzyskiwania ligniny o wysokiej czystości. Przygotować głęboki roztwór eutektyczny w kolbie okrągłodennej o pojemności 500 mililitrów, zgodnie z opisem w rękopisie tekstowym. Następnie umieść pięć gramów surowca, 50 mililitrów głębokiego roztworu eutektycznego i pręt mieszający w kuchence mikrofalowej w zamkniętym reaktorze z politetrafluoroetylenu.

Zamknij pojemnik kuchenki mikrofalowej odpowiednią nakrętką i załóż nasadkę temperatury. Umieść go na krawędzi talerza obrotowego, upewniając się, że jest stale poruszony i uruchom kuchenkę mikrofalową na jedną minutę. Używając odpowiednich rękawiczek, wyjmij pojemnik z kuchenki mikrofalowej i pozwól mieszaninie ostygnąć.

Przygotować jednorodny roztwór antyrozpuszczalnikowy i dodać 50 mililitrów tego roztworu do traktowanego surowca. Odwirować mieszaninę przez pięć minut w temperaturze 3 000 razy G. Przefiltrować supernatant za pomocą szklanego tygla filtracyjnego. Zbierz pozostałą pozostałość celulozy i umyj ją, dodając 25 mililitrów roztworu antyrozpuszczalnikowego i odwirowując.

Dodaj przefiltrowaną frakcję bogatą w ligninę i przefiltrowane płuczki do 500-mililitrowej kolby okrągłodennej. Odparować etanol za pomocą wyparki obrotowej w temperaturze 50 stopni Celsjusza i 110 milibarów. Następnie dodaj 150 mililitrów wody dejonizowanej do zagęszczonego roztworu.

Wytrącić ligninę przez odwirowanie. Zbierz ligninę w postaci granulek i umyj ją cztery razy 25 mililitrami wody destylowanej. Następnie liofilizuj ligninę lub wysusz ją w piekarniku w temperaturze 40 stopni Celsjusza.

Umieścić tygiel filtracyjny w piecu muflowym w temperaturze 550 stopni Celsjusza na cztery godziny. Gdy piekarnik ostygnie do 150 stopni Celsjusza, wyjmij tygiel i umieść go w eksykatorze do ostygnięcia. Następnie zważ go.

Dodaj około 30 miligramów ligniny do probówki ze szkła borokrzemianowego. Następnie dodaj jeden mililitr 72% siarki do próbki i umieść ją w łaźni o temperaturze 30 stopni Celsjusza na 60 minut. Usuń próbkę i przenieś ją do szklanej butelki o pojemności 100 mililitrów.

Następnie dodaj 28 mililitrów wody destylowanej, aby rozcieńczyć kwas do stężenia 4%Umieść szklaną butelkę w autoklawie w temperaturze 121 stopni Celsjusza na 60 minut. Następnie wyjmij butelkę z autoklawu i pozwól jej ostygnąć. Aby przeanalizować ligninę nierozpuszczalną w kwasach, przefiltruj hydrolizat za pomocą tygla pod próżnią i zbierz pozostałe ciała stałe w szklanej butelce z wodą dejonizowaną.

Wysuszyć tygiel zawierający ciała stałe, umieszczając go w piekarniku w temperaturze 105 stopni Celsjusza na 16 godzin. Następnie schłodzić ją w eksykatorze i zważyć próbkę. Umieścić tygiel w piecu muflowym w temperaturze 550 stopni Celsjusza na cztery godziny.

Zważyć próbkę po wysuszeniu jej w eksykatorze. W celu analizy ligniny rozpuszczalnej w kwasach należy zmierzyć absorbancję filtratu hydrolizatu za pomocą spektrofotometru o długości 205 nanometrów przy użyciu kuwet kwarcowych. Aby przeanalizować funkcję chemiczną wyekstrahowanej ligniny, należy przetworzyć pojedynczy kanał tła bez próbki.

Następnie dostosuj parametry i umieść jeden miligram próbki na krysztale. Naciśnij jednokanałowy kanał próbki i przetwórz uzyskane widma. Aby określić masę cząsteczkową wyekstrahowanej ligniny, rozpuść trzy miligramy próbki ligniny w trzech mililitrach DMF z 0,5% chlorkiem litu.

Umieścić rozpuszczoną ligninę w fiolce i zainstalować kolumnę poprzedzoną kolumną ochronną. Wstrzyknąć próbkę do systemu ultrafioletowego do wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Po przeanalizowaniu danych oblicz masę cząsteczkową wyekstrahowanej ligniny zgodnie z opisem w rękopisie tekstowym.

Zważyć 50-miligramową próbkę ligniny w probówce ze szkła borokrzemianowego i dodać trzy mililitry jednego molowego kwasu siarkowego. Następnie podgrzewaj mieszaninę przez trzy godziny w temperaturze 100 stopni Celsjusza i ostudź ją. Dodaj jeden mililitr 15-molowego wodorotlenku amonu i sprawdź pH, aby upewnić się, że jest obojętne lub zasadowe.

Dodaj jeden mililitr 2-deoksyglukozy do każdej próbki jako wzorzec wewnętrzny. Następnie dodaj 400 mikrolitrów tego roztworu do specjalnych probówek zawierających 400 mikrolitrów zmieszanego roztworu. Dodaj dwa mililitry roztworu dimetylosulfotlenku borowodorku sodu.

Zamknij probówki i inkubuj przez 90 minut w temperaturze 40 stopni Celsjusza w łaźni wodnej. Wyjąć probówki z łaźni wodnej i dodać 0,6 mililitra lodowatego kwasu octowego, 0,4 mililitra 1-metyloimidazolu i około czterech mililitrów bezwodnika octowego. Po 15 minutach dodaj 10 mililitrów wody destylowanej. Chłodny.

I dodaj około trzech mililitrów dichlorometanu. Po dwóch godzinach zebrać około jednego mililitra dolnej fazy organicznej i wstrzyknąć go do chromatografu gazowego wyposażonego w kolumnę kapilarną detektora płomieniowo-jonizacyjnego. Wydajność ligniny uzyskana przy użyciu głębokiego roztworu eutektycznego jednego kwasu szczawiowego była niższa niż wydajność uzyskana przy użyciu głębokiego roztworu eutektycznego kwasu mlekowego i głębokiego roztworu eutektycznego trzech mocznika.

Czystość ligniny przekroczyła 70% w przypadku trzech wstępnych obróbek biomasy, z wyjątkiem głębokiego roztworu eutektycznego trzy moczniki w postaci wstępnej obróbki liści alfa, Aegagropila i łupin migdałów, co dało czystość ligniny 65%Najwyższa czystość ligniny przekroczyła 90%Uzyskano ją za pomocą jednego zabiegu roztworem głębokiej eutektyki. Dane dotyczące czystości i plonu ligniny poddano analizie głównych składników, która wykazała, że głęboki roztwór eutektyczny jest dodatnio skorelowany z czystością ligniny i potwierdził, że jest to najczystsza lignina o najniższej wydajności. Zawartość cukru w ligninie ekstrahowanej przy użyciu głębokiego roztworu eutektycznego trzy była najwyższa, a następnie uzyskana z roztworów drugiego i pierwszego.

Podobnie zawartość azotu w głębokim roztworze eutektycznym ekstraktu z ligniny była niższa niż w roztworze drugim i trzecim. Scharakteryzowano również rodzaj cukrów w wyekstrahowanej ligninie, przy czym D-ksyloza i D-glukoza są najobficiej występującymi cukrami prostymi. Chemiczne grupy funkcyjne obecne w wyekstrahowanych lignanach badano za pomocą spektroskopii FTIR.

Przedstawiono tutaj widma w podczerwieni różnych lignanów w zakresie od 3 500 do 800 odwrotnych centymetrów. Widma ligniny ekstrahowanej głębokimi roztworami eutektycznymi pierwszym i drugim pokazują rozciągające drgania niesprzężonych i sprzężonych grup karbonylowych, których nie było w trzech lignanach komercyjnych: lignanach surowych, przetworzonych sodą i ekstrahowanych alkaliami. Sygnał kwasu karboksylowego, podwójne wiązanie C O, wskazuje na możliwość sprzężenia niektórych funkcji ligniny z kwasami podczas jej ekstrakcji i solubilizacji za pomocą wspomaganego mikrofalami głębokiego rozpuszczalnika eutektycznego

Wyniki te wskazują na możliwość ekstrakcji ligniny o wysokiej czystości o wartości dodanej z biomasy śródziemnomorskiej, która jest obecnie niedoceniana, a może pomóc w określeniu optymalnego rozpuszczalnika głębokiej eutektyki przy jednoczesnym zapewnieniu czystości ligniny.