Summary
Dyb eutektisk opløsningsmiddelbaseret, mikrobølgeassisteret forbehandling er en grøn, hurtig og effektiv proces til lignocellulosic fraktionering og høj renhed lignin opsving.
Abstract
Forbehandling er stadig det dyreste skridt i lignocellulosic biorefinery processer. Det skal gøres omkostningseffektivt ved at minimere kemiske krav samt el- og varmeforbrug og ved hjælp af miljøvenlige opløsningsmidler. Dybe eutektiske opløsningsmidler (DES'er) er vigtige, grønne og billige opløsningsmidler i bæredygtige bioraffinaderier. De er gennemsigtige blandinger karakteriseret ved lave frysepunkter som følge af mindst en hydrogenbindingsdonor og en hydrogenbindingstager. Selv om DES'er er lovende opløsningsmidler, er det nødvendigt at kombinere dem med en økonomisk opvarmningsteknologi, såsom mikrobølgebestråling, for at sikre konkurrencemæssig rentabilitet. Mikrobølgebestråling er en lovende strategi for at forkorte opvarmningstiden og øge fraktioneringen, fordi den hurtigt kan opnå den rette temperatur. Formålet med denne undersøgelse var at udvikle en ettrins, hurtig metode til biomassefraktionering og ligninudvinding ved hjælp af et billigt og bionedbrydeligt opløsningsmiddel.
I denne undersøgelse blev der udført en mikrobølgeassisteret DES-forbehandling for 60 s ved 800 W ved hjælp af tre slags DES'er. DES-blandingerne blev let fremstillet af cholinchlorid (ChCl) og tre hydrogenbindingsdonorer (HBD'er): en monocarboxylsyre (mælkesyre), en dicarboxylsyre (oxalsyre) og urinstof. Denne forbehandling blev anvendt til fraktionering af biomasse og genvinding af lignin fra marine rester (Posidonia blade og aegagropile), landbrugsfødevarer biprodukter (mandelskaller og olivenpresse), skovrester (pinecones) og flerårige lignocellulosic græs(Stipa tenacissima). Yderligere analyser blev udført for at bestemme udbyttet, renheden og molekylevægtfordelingen af den genvundne lignin. Desuden blev DES'ernes indvirkning på de kemiske funktionelle grupper i den ekstraherede lignin bestemt af Fourier-transform infrarød (FTIR) spektroskopi. Resultaterne viser, at blandingen af ChCl-oxalsyre giver den højeste ligninrenhed og det laveste udbytte. Denne undersøgelse viser, at DES-mikrobølgeprocessen er en ultrahurtig, effektiv og omkostningseffektiv teknologi til fraktionering af lignocellulosisk biomasse.
Introduction
Bæredygtige biorefineryprocesser integrerer biomasseforarbejdning, fraktionering i molekyler af interesse og deres omdannelse til merværdiprodukter1. Ved andengenerationsbiorefinering anses forbehandling for at være afgørende for at fraktionere biomasse i hovedkomponenterne2. Traditionelle forbehandlingsmetoder, der anvender kemiske, fysiske eller biologiske strategier, er blevet anvendt bredt3. En sådan forbehandling betragtes dog som det dyreste skridt i bioraffinering og har andre ulemper såsom lang behandlingstid, højt varme- og strømforbrug og opløsningsmiddel urenheder4. For nylig har DES'er, hvis egenskaber ligner egenskaberne af ioniske væsker3, vist sig som grønne opløsningsmidler på grund af fordele som bionedbrydelighed, miljøvenlighed, let syntese og genopretning efter behandling5.
DES'er er blandinger af mindst én HBD, såsom mælkesyre, æblesyre eller oxalsyre, og en hydrogenbindingstager (HBA), såsom betain eller cholinchlorid (ChCl)6. HBA-HBD-interaktioner muliggør en katalytisk mekanisme, der tillader kavalergang af kemiske bindinger, hvilket forårsager biomassefraktionering og ligninadskillelse. Mange forskere har rapporteret DES-baserede forbehandling af lignocellulosic råvarer såsom ChCl-glycerol på majs cob og stover7,8, ChCl-urea, chcl-oxalsyre på hvedestrå9, chcl-mælkesyre på Eucalyptus savsmuld10og chcl-eddikesyre11 og ChCl-ethylenglycol på træ11. For at forbedre DES-effektiviteten bør forbehandling kombineres med mikrobølgebehandling for at fremskynde biomassefraktionering5. Mange forskere har rapporteret en sådan kombineret forbehandling (DES og mikrobølgeovn) af træ8 og majs komfur, switchgrass, og Miscanthus 5 , som giver ny indsigt i kapaciteten af DESs for lignocellulosic fraktionering og ligninudvindingi et let skridt over en kort periode.
Lignin er et phenolisk makromolekyle, der valoriseres som råmateriale til produktion af biopolymerer og udgør et alternativ til fremstilling af kemikalier som aromatiske monomerer og oligomerer12. Derudover har lignin antioxidant og ultraviolet absorptionsaktiviteter13. Flere undersøgelser har rapporteret lignin applikationer i kosmetiske produkter14,15. Dens integration i kommercielle solbeskyttelsesprodukter har forbedret produktets solbeskyttelsesfaktor (SPF) fra SPF 15 til SPF 30 med tilsætning af kun 2 wt % lignin og op til SPF 50 med tilsætning af 10 wt % lignin16. Dette papir beskriver en ultrahurtig tilgang til lignin-kulhydrat kavalergang, bistået af kombineret DES-mikrobølgeforbehandling af middelhavet biomasse. Disse biomasseer består af landbrugsfødevarer, især olivenpresserester og mandelskaller. Andre biomasse, der blev undersøgt, var biomasse af marine oprindelse (Posidonia blade og aegagropile) og biomasse fra en skov (fyrrekoggere og vilde græsser). Fokus for denne undersøgelse var at teste billige grønne opløsningsmidler for at evaluere virkningerne af denne kombinerede forbehandling på råvarefraktionering, for at undersøge dens indflydelse på ligninrenhed og udbytte og for at studere dens virkninger på de molekylære vægte og kemiske funktionelle grupper i den ekstraherede lignin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Forberedelse af biomasse
- Tørring af biomasse
- Posidonia-bladene og aegagropilekuglerne (Posidonia oceanica), der er høstet fra Middelhavsstrande, anbringes i en ovn ved 40 °C i 72 timer.
- Mandelskallerne (Prunus dulcis), der stammer fra fødevareindustrien, og olivenpresserester (Olea europaea L.), der er fremstillet af olivenoliemøller, anbringes i en ovn ved 40 °C i 72 timer.
- Placer pinecones (Pinus halepensis), indsamlet fra en skov, og alfa blade (Stipa tenacissima), indsamlet fra det sydlige Middelhav, i en ovn ved 40 °C i 72 timer.
BEMÆRK: Hvis biomassen indeholder sand, skal den skylles med destilleret vand, før den anbringes i ovnen. Biomasserne er vist i figur 1A-F.
- Biomasse slibning
- Placer 20 g af hver biomasse i en hammerskærer udstyret med en 1 mm sigte. Det resulterende pulver opsamles i et 0,25 L bægerglas, og det føres til en hammerskærer, der er udstyret med en sigte på 0,5 mm. Opsamle pulveret i en 0,25 L bægerglas.
2. Mikrobølgeassisteret, ultrahurtig udvinding af lignin
- Præparat af dybt eutektisk opløsningsmiddel (DES)
- Des1 (ChCl-oxalsyre) fremstilles i et molarforhold på 1:1 ved at blande 174 g ChCl med 126 g oxalsyredihydrat i en 500 mL rundbundet kolbe og smelte dem i et bad ved 70 °C i 4 timer, indtil der dannes en homogen og gennemsigtig væske.
- Des2 (chcl-mælkesyre) fremstilles i et molarforhold på 1:1 ved at blande 174 g ChCl med 90 g mælkesyre i en 500 mL rundbundskolbe og smelte dem i et bad ved 70 °C i 4 timer, indtil der dannes en homogen og gennemsigtig væske.
- Des3 (ChCl-urea) fremstilles i et molarforhold på 1:12 ved at blande 174 g ChCl med 120 g urinstof i en 500 mL rundbundskolbe og smelte dem i et bad ved 70 °C i 4 timer, indtil der dannes en homogen og gennemsigtig væske.
BEMÆRK: Rør disse blandinger kontinuerligt med en rørestang ved 500 omdrejninger i minuttet.
- Kombineret microwave-DES-behandling
- Placer 5 g af råvaren i en mikrobølgeovn i en lukket polytetrafluorethylenreaktor. Tilsæt 50 mL DES, og læg en omrøringsstang i prøven. Luk mikrobølgebeholderen med en passende hætte, og fastgør temperaturhætten.
- Placer mikrobølgebeholderen på kanten af pladespilleren, så den konstant omrøres. Sæt mikrobølgeeffekten til 800 W i 1 minut. Brug passende handsker, tag beholderen ud af mikrobølgeovnen, og lad blandingen køle af. Gentag denne behandling ved hjælp af de tre DES'er for hver biomasseprøve.
BEMÆRK: Kontroller og kontroller, at temperatursonden er korrekt placeret, og at mikrobølgebeholderen har en ensartet temperatur.
- Lignin isolation
- Der fremstilles en homogen antisolvent opløsning ved at blande ethanol:vand i forholdet 50:50 (v:v). Der tilsættes 50 ml antisolvent opløsning til den behandlede råvare, blandingen anbringes i en centrifugeringsbeholder (250 ml) og centrifuges i 5 min ved 3.000 × g.
- Efter centrifugering filtreres supernatanten (lignin-rig fraktion) ved hjælp af en glasfilterdigel (porøsitet 4, 10-16 μm, diameter 10 mm). De resterende celluloserester, der er indsamlet efter centrifugering, vaskes med 25 ml af den antisolvente opløsning.
- Centrifuge ved 3.000 × g i 5 minutter efter hver vask. Gentag vasker 4x, og opsamle og filtrere vaske gennem glasfilteret smeltedigel (porøsitet N 4, 10-16 μm, diameter 10 mm).
- Den filtrerede ligninrige fraktion tilsættes fra trin 2.3.2 til de filtrerede vaske fra trin 2.3.3 i en 500 mL rund bundkolbe. Ethanol fordampes ved hjælp af en roterende fordamper ved 50 °C og 110 mbar.
- Tilsæt 150 mL deioniseret vand til den koncentrerede spiritus (lignin-rige fraktion), og bundfælde lignin ved centrifugering. Opsaml lignin som pellet, og vask det med 25 mL destilleret vand; gentage vaskene 4x. Lyophilize lignin, eller tør det i en ovn ved 40 °C.
BEMÆRK: Vask om nødvendigt lignin >4x for at fjerne saltene fra opløsningsmidlerne. - Brug følgende formel til at bestemme udbyttet:
BEMÆRK: Ligninekstraktionen blev også udført med to andre DES'er: cholinchlorid + resorcinol og cholinchlorid + smørsyre på 1 min. De mængder lignin, der blev inddrevet ved hjælp af disse DES'er, var imidlertid ekstremt små (og uoprettelige) sammenlignet med de beløb, der blev opnået ved hjælp af de tre andre DES'er.
3. Renhedsbestemmelse af Klasons udvundne lignin
- Prøveforberedelse til Klason hydrolyse
- Filterdigelen (porøsitet 4, diameter 4,5 mm) anbringes i en dæmperovn ved 550 °C i 4 timer (2 h rampe, fra 25°C). Tag smeltedigelen af, når ovnen afkøles til 150 °C, læg den i en ekssikkator for at køle af, og vej den.
- Der tilsættes ca. 30 mg lignin i et borosilikatglasrør (se materialeoversigten),og vægten af prøven noteres. Der tilsættes 1 mL svovlsyre (H2SO4)til prøven, prøven anbringes i et 30 °C bad i 60 minutter, og der blandes hvert 10.
- Prøven fjernes, den overføres til en 100 mL glasflaske, og der tilsættes 28 mL destilleret vand for at fortynde syren til en koncentration på 4%. Glasflasken anbringes i en autoklave ved 121 °C i 60 min. Fjern glasflasken, og lad den køle af.
- Analyse af syreopløseligt lignin
- Hydrolysatet filtreres ved hjælp af en smeltedigel under vakuum. Saml alle faste stoffer i en glasflaske, der indeholder deioniseret vand. Skyl smeltedigelen med 50 mL deioniseret vand.
- Smeltedigelen med faste stoffer tørres ved at anbringe den i en ovn ved 105 °C i 16 timer. Fjern smeltedigelen fra ovnen, læg den i en desiccator, og lad den køle af. Afvej prøven.
- Smeltedigelen anbringes i en dæmperovn ved 550 °C i 4 timer (2 timers rampe). Fjern det og sted i en desiccator. Afvej prøven.
- Brug følgende formel til at beregne procentdelen af den syreuopløselige rest (AIR):
WCSA: vægten af diglen + prøve efter at have fjernet dem fra ovnen
WC: vægt af smeltedigel
WCSMF: Vægt af smeltedigel efter at have fjernet den fra lyddæmperovnen
ODW: prøvens ovntørvægt
- Analyse af syreopløseligt lignin
- Absorbansen af filtratet i trin 3.2.1 måles med et spektrofotometer ved 205 nm ved hjælp af kvarts cuvetter. Brug destilleret vand som blankt.
- Brug følgende formel til at beregne procentdelen af den syreopløselige rest (ASL):
BEMÆRK: Absorbansen skal være mellem 0,2 og 0,7. Prøven fortyndes om nødvendigt.
UVabs: absorbans ved 205 nm
Pathlength: målecellens lysbane (i cm)
ε: biomasseabsorberende ved en bestemt bølgelængde
4. Kvælstofindholdet i ekstraheret lignin
- Fremstilling af alkaliopløsning
- I en 2,5 L målekolbe afvejes 1 kg natriumhydroxid (NaOH) og tilsættes deioniseret vand op til mærket. Placer en magnetisk stang i kolben, og rør rundt, indtil NaOH er helt opløst.
- Præparat af svovlsyreopløsning
- Tag 0,1 N H2SO4 (se materialetabellen)i en 5 L målekolbe, tilsæt deioniseret vand op til 5 L-mærket, placer en magnetisk stang, og rør rundt, indtil indholdet opløses.
- Forberedelse af modtagende opløsning
- I en 5 L målekolbe opløses 100 g H3BO3 (borsyre) i deioniseret vand, og volumenet bringes op på mærket.
- Der afvejes 100 mg bromocresolgrøn i en 100 mL målekolbe, og der tilsættes teknisk methanol op til mærket.
- Der afvejes 100 mg methylrød i en 100 mL målekolbe, og der tilsættes teknisk methanol op til mærket.
- Hæld 5 L af H3BO3 opløsningen fra trin 4.3.1, 100 ml bromocresol grøn opløsning fra trin 4.3.2, 70 ml af den methylrøde opløsning fra trin 4.3.3 og 5 L deioniseret vand i en beholder. Ryst modtageopløsningen godt i 30 minutter.
BEMÆRK: Opløsningens endelige farve skal være grøn. Hvis farven ikke er grøn, tilsættes 50 ml 1 N NaOH-opløsning.
- Prøveforberedelse
- I et Kjeldahl-rør anbringes 100 mg lignin på et nitrogenfrit papir. der tilsættes en tablet Kjeldhal (1,5 g kaliumsulfat (K2SO4)+ 0,045 g kobbersulfatpentahydrat (CuSO4,5H2O) + 0,045 g titandioxid (TiO2)),og der tilsættes 7,2 mL koncentreret H2SO4.
BEMÆRK: Brug fire rør med kun nitrogenfrit papir (uden prøver) som emner.
- I et Kjeldahl-rør anbringes 100 mg lignin på et nitrogenfrit papir. der tilsættes en tablet Kjeldhal (1,5 g kaliumsulfat (K2SO4)+ 0,045 g kobbersulfatpentahydrat (CuSO4,5H2O) + 0,045 g titandioxid (TiO2)),og der tilsættes 7,2 mL koncentreret H2SO4.
- Prøve fordøjelse
- Tænd termostaten på reaktoren 1 time i forvejen ved 360 °C.
- Prøverørene anbringes på et stativ, de fire blanke rør anbringes i de fire hjørner af stativet, og eventuelle huller i stativet udfyldes med tomme rør.
- Placer stativet i den forvarmede fordøjer, dæk sugesystemet, og åbn vandpumpen.
BEMÆRK: Pas på at undgå dampe; øge vandstrømmen, hvis der opstår dampe. - Efter 2 timer skal du slukke for opvarmningen, fjerne prøverne og placere dem på en metalstøtte. Lad stativet køle af i ca. 40 minutter med sugesystemet tændt.
- Kjeldhal destillation
- Tænd for Kjeldahl destilleriet. Tillad selvtest at køre, indtil markeringen vises på skærmen. Skift til manuel tilstand, indsæt et tomt rør, og luk skydedøren.
- Fjern titranten burette (0,02 N H2SO4) (løft dækslet) ved at trykke på den i bunden og toppen flere gange, og fjern luftbobler fra rørene ved at klemme røret på H2SO4-flasken. Luk kølerhjelmen.
- Fjern H3BO3 modtagende opløsning 3x.
- Tilsæt vand 3x, og skift til aktiv damp (10 min). Skift til Kjeldahl 1 analyseprogram. Indtast Blanco ved hjælp af pilene på resultatlinjeniveau.
- Sæt røret i. Start med de fire tomme felter, og beregn deres gennemsnit. Angiv værdien på Blanco-linjen.
BEMÆRK: Når røret er indsat, tilføjer anordningen automatisk og successivt 30 mL H2O, 30 mL H3BO3og 40 mL 10 N NaOH. - Skift til mL titrant ved resultatlinjen. Sæt røret i, og noter mængden af H2SO4 brugt.
BEMÆRK: For at teste Kjeldahl destilleri, mener, at 50 mg glycerin svarer til 18,60% ± 5% af % N. I slutningen af hver titrering tømmes og renser enheden automatisk røret. - Beregn procentdelen af N.
V s.a: Volumen af svovlsyre
T s.a : 0,02 N H2SO4
S: prøvemasse
5. Askeindhold i ekstrakteret lignin
- De keramiske smeltedigeler tørres i 1 time ved 105 °C. Lad dem køle af i en ekssikkator.
- Vej en smeltedigel, og noter dens nummer. Der tilsættes ca. 1 g af prøvepulveret. Smeltedigelen anbringes i lyddæmperovnen med følgende program: en rampe på 2 timer op til 575 °C; et plateau på 4 timer ved 575 °C.
- Lad ovnen køle af til 100 °C. Fjern diglerne, læg dem i ekssikkatoren, og vej dem.
6. Kulhydratindhold
- Præparat af natriumborohydridopløsning(NaBH 4)/dimethylsulfoxidopløsning (DMSO)
- 2 g NaBH4 anbringes i en 100 mL målekolbe, og mærket fyldes med DMSO. Varm til 100 °C i et borgmesterbad, og rør opløsningen, indtil den er helt opløst.
- Forberedelse af MIX-opløsning
- Der anbringes 20 mg xylose, arabinose, rhamnose, glucose, galactose, mannose og 2-deoxyglucose i en 100 mL målekolbe, og der fyldes op til 100 mL med deioniseret vand.
- Prøvens hydrolyse
- Der afvejes en prøve af lignin på 50 mg i et borosilikatglasrør, tilsættes 3 mL på 1 M H2SO4,og blandingen opvarmes i 3 timer ved 100 °C.
- Prøven afkøles, der tilsættes 1 mL 15 M ammoniumhydroxid (NH4OH), og pH-marfen kontrolleres for at sikre, at den er neutral eller alkalisk. Der tilsættes præcis 1 mL intern standard (2-deoxyglucose) til hver prøve.
BEMÆRK: Den 2-deoxyglucose, der tilsættes som en intern standard, gør det muligt at kvantificere mængden af hver dosis, der er til stede i prøven.
- Reduktion og acetylering af monosaccharider til alditolacetat
- Tag 400 μL af opløsningen fra trin 6.3.2, og læg den i specielle rør. Tag 400 μL af kontrolBLANDINGsopløsningen, og læg den i specielle rør.
BEMÆRK: Brug af MIX-opløsningen letter beregningen af responsfaktorer (RF'er) og monosaccharidprocenter. - Der tilsættes 2ml NaBH 4/DMSO-opløsning, der er fremstillet i punkt 6.1. Røret lukkes, og der inkuberes i 90 min ved 40 °C i et vandbad. Tag røret ud af vandbadet, og tilsæt 0,6 ml iseddike.
BEMÆRK: Da dette er en exoterm reaktion, vises bobler og røg. - Der tilsættes ca. 0,4 ml 1-methylimidazole og ca. 4 ml eddikesyreanhydrid. Efter 15 min tilsættes 10 ml destilleret vand, afkøles, og der tilsættes ~3 ml dichlormethan (KAP2Cl2).
- Efter mindst 2 timer opsamles ~1 mL af den nederste (organiske) fase, og den indsprøjtes i en gaskromatograf udstyret med en flammeioniseringsdetektorkapillærkolonne, HP1-methylsiloxan (30 m (længde) x 320 μm (indvendig diameter), 0,25 μm (filmtykkelse)). Analyser dataene.
- Brug følgende formel til at beregne svarfaktoren .
A m. p: Gennemsnit af arealet af monosaccharidtoppen i MIX-opløsningen
M a. h af 2 - deoxyglucosemasse: Masse af 2-deoxyglucose efter hydrolyse
En 2dg. p: Gennemsnit af arealet af 2-deoxyglucosetoppen i MIX-opløsningen
M a. h af monosaccharid: Monosaccharidets masse efter hydrolyse
BEMÆRK: Anhydrokorrektion er 0,8 for rhamnose, 0,88 for arabinose og xylose og 0,9 for mannose, glucose og galactose. Masse efter hydrolyse = anhydrokorrektion x masse (g) af det monosaccharid, der anvendes i MIX-opløsningen. - Brug følgende formel til at beregne monosaccharidmassen.
Ap. M: Monosaccharidtopareal i den analyserede prøve
M. IS: Masse af intern standard tilføjet; her, C SI=1 mg/mL
AP.2: Topareal på 2-deoxyglucose i prøven
RF: responsfaktor - Beregn procentdelen af hvert monosaccharid ved hjælp af følgende formel.
- Tag 400 μL af opløsningen fra trin 6.3.2, og læg den i specielle rør. Tag 400 μL af kontrolBLANDINGsopløsningen, og læg den i specielle rør.
7. Kemiske funktioner i ekstraheret lignin (Fourier-transformeret infrarød)
- For at identificere de kemiske funktionelle grupper i ekstraheret lignin skal du bruge et FT-IR-spektrometer udstyret med et svækket totalrefleksmodul (ATR). Åbn spektroskopi software, og justere parametrene: opløsning 4 cm-1, prøve scanningstid 32, baggrundsscanning tid 16, gemme data fra 4000 til 400 cm-1, resultat spektrum transmittance.
- Tilføj ikke et eksempel. tryk på baggrundskanalen enkelt kanal. Placer nu 1 mg af prøven på krystallen, og tryk på prøve enkelt kanal. Behandl de opnåede spektre.
8. Molekylvægt af ekstraheret lignin (gel permeationskromatografi)
- Forbered en opløsning af dimethylformamid (DMF) med 0,5% lithiumchlorid (LiCl). Tag 5 g LiCl i en 1 L målekolbe, tilsæt DMF op til målelinjen, og bland indholdet, indtil der opnås en homogen væske.
- 3 mg ligninprøven opløses i 3 mL DMF med 0,5% LiCl. Centrifuge i et 10 mL centrifugerør og adskiller den opløselige fraktion i et hætteglas.
- 3 mg polystyrenstandard 1 kDa, 2 kDa, 3 kDa, 10 kDa, 20 kDa og 30 kDa opløses i opløsningen af DMF med 0,5% LiCl. Centrifuge i 10 mL borosilikatglasrør, og overfør den opløselige fraktion til et hætteglas.
- Forbered et højtydende flydende kromatografi-ultraviolet (UV) system.
- Åbn datasystemet, og kontroller UV-detektoren.
- Rengrens systemet med destilleret vand. Installer stemplet i eluent (DMF med 0,5% LiCl). Åbn renseventilen, og fjern linjen med en strømningshastighed på 1 mL/min i 15 min. Stop strømmen og luk renseventilen.
- Indstil strømningshastigheden til 1 mL/min. i 10 minutter for at rengøre eluentvejen til detektoren. Stop strømningshastigheden.
- Installer kolonnen med en guard-kolonne foran (se materialeoversigten). Tænd for søjlevarmeren ved 45 °C, tænd UV-detektoren, og indstil strømningshastigheden gradvist, indtil der er nået en strømningshastighed på 0,6 mL/min.
- Der injiceres 30 μL af hver prøve i 40 minutter ved en bølgelængde på 270 nm. Behandl de opnåede data, og beregn massefordelingen ved hjælp af kalibreringslinjen.
- Tallet beregnes med gennemsnitlig molekylvægt (Mn), vægtgennemsnit af molekylvægt (Mw) og polydispersitetsindeks (PDI).
Mi: molekylvægt af en kæde
Ni: antal kæder for at molekylær vægt
9. Databehandling og statistiske analyser
- Udføre alle analytiske forsøg i tre eksemplarer og udtrykke resultaterne i % af tørstof.
- Udfør envejsanalyse af varians (ANOVA), og sammenlign midlerne ved hjælp af Tukeys multiple sammenligningstest.
- Udfør hovedkomponentanalyse (PCA) .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 2A-C viser ligninudbyttet fra ekstraktionen fra de seks råmaterialer, der er vist i figur 1A-F, efter den kombinerede mikrobølge-DES-forbehandling. Resultaterne viser, at ligninudbyttet opnået med DES1 (ChCl-oxalsyre)(figur 2A)var lavere end udbyttet opnået med DES2 (ChCl-mælkesyre) og DES3 (ChCl-urea)(Figur 2B,C). Desuden var brunkulsudbyttet fra fyrrekokker (PC) og olivenpresserester (OP) højere med henholdsvis 32,31% og 26,04% for DES1-behandling og 48,72% og 43,76 for DES3. Ligninudbyttet fra alfablade (A) var betydeligt højere end udbyttet af alle andre ligniner udvundet med DES2. Figur 3A-C viser, at ligninrenhed oversteg 70% for de tre forbehandlinger af biomasse, bortset fra DES3-forbehandling af alfablade (A), aegagropile (Ag) og mandelskaller (AS) i DES3 (ChCl-urea) behandling, som gav en ligninrenhed på 65%. Den højeste ligninrenhed (> 90%) blev opnået med DES1-behandlingen: alfablade (A) 94%, mandelskaller (AS) 93%, pinecones (PC) 90%, Posidonia blade (PL) 92% og olivenpresse (OP) 91%.
Lignins renheds- og udbyttedata blev underkastet hovedkomponentanalyser (PCA) ved at overveje to parametre (udbytte og renhed) og 18 behandlinger. Figur 4 viser, at korrelationscirklen forklarede 100% af den samlede variation. Den første komponent, PCA1, forklarede 58,09%, og den anden komponent, PCA2, forklarede 41,91% af den samlede variation. Lignin renhed var positivt korreleret med DES1 (Ox) behandling. Pearson korrelationskoefficienter (R) var alfa (A Ox) 0,32, oliven pomace (OP Ox) 0,27, pinecones (PC Ox) 0,2, Posidonia blade (PL Ox) 0,35, mandel skaller (AS Ox) 0,32, og aegagropile (Ag Ox) 0,05, hhv. DES3-behandlingen var imidlertid negativt korreleret med ligninudbyttet med R-værdier, der svingede mellem −0,37 og −0,05. Resultaterne af varekontrol- og samarbejdsaftalen bekræftede således, at lignin udvundet med DES1 var det reneste med det laveste udbytte.
Lignin var karakteriseret ved sit indhold af sukker, nitrogen og aske (figur 5A-C). Det samlede sukkerindhold blev bestemt ved gaskromatografi (GC). Kulhydratindholdet i lignin blev ekstraheret ved hjælp af DES3 (ChCl-urea) var det højeste (6-15%). Dette blev efterfulgt af lignin udvundet ved hjælp af DES2 (ChCl-mælkesyre), som havde et kulhydratindhold på 3-12%. Det laveste kulhydratindhold (1 %) blev rapporteret for lignin udvundet ved hjælp af DES1 (ChCl-oxalsyre). Den identificerede sukkertype var meget forskellig(figur 6A-C); D-xylose og D-glukose var de mest rigelige monosaccharider. Disse resultater tyder på, at DES1 var yderst selektiv i sin udvinding af lignin sammenlignet med de to andre DES'er, som ikke kun ekstraherede lignin, men også kulhydrater. Med andre ord var lignin renhed lavere efter ekstraktion med mælkesyre og urinstof DESs.
Den høje selektivitet af DES1 til at fraktionere den lignocellulosiske matrix og udtrække ren lignin er sandsynligvis på grund af den høje surhedsgrad af dens hydrogenbindinger (alpha = 1,3). Cholinchlorid indeholder chloridioner, der bryder de intramolekylære interaktioner af hydrogenbindinger, og carboxylatgrupperne i oxalsyre bidrager til at opløse ligninpolymererne. På samme måde var kvælstofindholdet i lignin, der udvindes ved hjælp af DES1, lavere end kvælstofindholdet i lignin, der udvindes ved hjælp af DES2 og DES3, og nåede op på 3%(figur 5A-C). Lignin udvundet af alfa blade havde det højeste kvælstofindhold: henholdsvis 2,70, 3,84 og 3,40 for DES1, DES2 og DES3. Disse resultater viser, at kvælstofforbindelser blev ekstraheret og udfældet sammen med lignin. Desuden viste ligninkalcinationen i alle prøverne, at lignin udvundet ved hjælp af DES2 og DES3 indeholdt en højere uorganisk komponent end lignin udvundet ved hjælp af DES1.
Disse resultater tyder på, at DES1 fremmet udvindingen af lignin med høj renhed, men med lavt nitrogen-, kulhydrat- og askeindhold. Med andre ord var lignin udvundet ved hjælp af DES1 (ChCl-oxalsyre) renere end den, der udvindes ved hjælp af DES2 (ChCl-mælkesyre) og DES3 (ChCl-urea), som har lavere renhed og højt nitrogen-, kulhydrat- og askeindhold. Tabel 1 opsummerer den molekylære massefordeling af lignin, som analyseret ved gelpermeationskromatografi (GPC) og repræsenteret ved den antalgennemsnits molekylvægt (Mn), vægtgennemsnits molekylvægt (Mw) og polydispersitetsindeks (PDI). Mw-værdierne varierede fra 48.123 til 147.233 g mol-1. Ligninen udvundet af DES2 fra alfablade, mandelskaller og aegagropile havde en lavere PDI end lignin udvundet af DES1, DES3 og alkali samt rå lignin. I modsætning hertil viste lignin udvundet af DES2 fra fyrrekopper, olivenpresse og Posidonia blade højere PDI. Den lavere PDI for lignin udvundet af aegagropile indikerer, at dens molekylvægt er mere homogen end den ligniner, der udvindes fra de andre biomasser.
De kemiske funktionelle grupper, der var til stede i ekstraheret lignin, blev undersøgt ved FTIR-spektroskopi (figur 7A-F). Det stærke bredbånd mellem 3.441 og 3.198 cm-1 blev tilskrevet OH-strækkervibrationer fra alkoholiske og phenolske hydroxylgrupper, der er involveret i hydrogenbinding. Signalerne i bølgenummerområdet 2.963-2.852 cm-1 blev tildelt alkyl C-H-strækker vibrationer. Oliven pomace, alfa blade, og mandel skaller viste mere intense bånd end de andre biomasse. Der blev ikke observeret nogen bånd fra 2.800 til 1.800 cm-1. Lignin opnået ved DES1 og DES2 behandling, havde en stigende bånd på 1.708 cm-1, hvilket indikerede tilstedeværelsen af ubestridte C = O grupper. Dette signal var imidlertid ikke til stede i opløsningsmiddelspektre (figur 8B). Mælke- og oxalsyrespektre var kendetegnet ved et bånd i 1.737-1.723 cm-1 rækkevidde, hvilket indikerede tilstedeværelsen af ikke-konjugerede C =O-grupper, mens urinstofspektret var kendetegnet ved to signaler i bølgenummerområdet på 1.660 cm-1 og 1.604 cm-1 tilskrevet midtgrupper. Båndene på 1.606-1.618 cm-1 blev observeret i lignin udvundet af DES1 og DES2 behandling, forbundet med ringkonjugeret C = C stretch.
Signalet ved 1.640 cm-1 i lignin udvundet af DES3 indikerede tilstedeværelsen af C =O strækker vibrationer i konjugerede carbonyl grupper af lignin. Signalet på 1516 cm-1 opstod fra vibrationerne af de aromatiske ringe, der var til stede i lignin, mens båndet ved 1200 cm-1 indikerede tilstedeværelsen af ætergrupper. Bands i bølgenummerområdet på 1.250-1.200 cm-1 blev tildelt C-O-strækning af ikke-aromatiske alkoholer. Bandet på 953 cm-1 blev tildelt methyl substituenter. Resultaterne viser, at DES-lignin fraktioner spektre viste signaler på 1.730-1.702 cm-1 og 1.643-1.635 cm-1, tildelt stretching vibrationer af unconjugated og konjugerede carbonyl grupper, henholdsvis. Disse båndintervaller var imidlertid fraværende i tre kommercielle ligniner: rå, sodaforarbejdede og alkaliske ligniner (figur 8A). Denne observation viser, at nogle funktionelle grupper af lignin under ekstraktion og opløselighed blev konjugeret med oxalsyre og mælkesyre.
Figur 1: Undersøgte biomasser i Middelhavsområdet ( A) Mandelskaller , (B) Olivenpresse, (C) Keglefyr, (D) Aegagropile (Posidonia balls), (E) Posidonia blade, (F) Alfa blade. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: Ligninudbyttet ( A) Cholinchlorid + Oxalsyre (DES1), (B) Cholinchlorid + Mælkesyre (DES2), (C) Cholinchlorid + Urinstof (DES3). Væsentlige forskelle blev bestemt med envejs ANOVA og Fishers post-hoc-test (* P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001). Forkortelser: A = Alfa blade, AS = Mandelskaller, PC = Pinecones, PL = Posidonia blade, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; ns = ikke signifikant. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: Lignin (%). Væsentlige forskelle blev bestemt med envejs ANOVA og Fishers post hoc-test (* P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001). Forkortelser: A = Alfa blade, AS = Mandelskaller, PC = Pinecones, PL = Posidonia blade, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; ns = ikke signifikant. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4:Hovedanalyse af udbytte og renhed af lignin udvundet af biomasse fra Middelhavet. Hydrogenbindingstager (HBA) er cholinchlorid (ChCl), og hydrogenbindingsdonorer (HBD) er Ox = oxalsyre, Lac : mælkesyre og Urinstof. Varekontrol af pca = analyse af hovedkomponenter; A = Alfa blade, AS = Mandelskaller, PC = Pinecones, PL = Posidonia blade, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5: Kulhydrat (%), kvælstof (%) og askeindhold (%) i ligninprøver. (A) Cholinchlorid + oxalsyre (DES1),( B) Cholinchlorid + Mælkesyre (DES2), (C) Cholinchlorid + Urinstof (DES3). Væsentlige forskelle blev bestemt med envejs ANOVA og Fishers post-hoc-test (* P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001). Forkortelser: A = Alfa blade, AS = Mandelskaller, PC = Pinecones, PL = Posidonia blade, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; ns = ikke signifikant. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6: Identifikation af monosaccharider i ligninprøver (%). (A) Cholinchlorid + oxalsyre (DES1),( B) Cholinchlorid + Mælkesyre (DES2), (C) Cholinchlorid + Urinstof (DES3). Væsentlige forskelle blev bestemt med envejs ANOVA og Fishers post-hoc-test (* P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001). Forkortelser: A = Alfa blade, AS = Mandelskaller, PC = Pinecones, PL = Posidonia blade, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; ns = ikke signifikant. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 7: Infrarød spektre af ligninprøver med firere transformering ( A) Alfablade , (B) Mandelskaller, (C) Fyrrekopper, (D) Posidonia blade, (E) Olivenpresse, (F) Aegagropile. Forkortelser: DES1 = Cholinchlorid + Oxalsyre, DES2 = Cholinchlorid + Mælkesyre, DES3 = Cholinchlorid + Urinstof. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 8:Fourier-transformerende infrarøde spektre. Klik her for at se en større version af dette tal.
| prøve | behandling | Mn | Mw | Pdi |
| en | urinstof | 47558 | 120141 | 2.5 |
| Lac | 35241 | 73665 | 2.1 | |
| okse | 35793 | 84312 | 2.4 | |
| som | urinstof | 50181 | 105817 | 2.1 |
| Lac | 60409 | 104915 | 1.7 | |
| okse | 83112 | 147233 | 1.8 | |
| personlig computer | urinstof | 34013 | 65181 | 1.9 |
| Lac | 55513 | 145963 | 2.6 | |
| okse | 46409 | 102298 | 2.2 | |
| Pl | urinstof | 25696 | 50093 | 1.9 |
| Lac | 45530 | 122900 | 2.7 | |
| okse | 28427 | 70726 | 2.5 | |
| OP | urinstof | 29669 | 70424 | 2.4 |
| Lac | 26735 | 66743 | 2.5 | |
| okse | 34161 | 75509 | 2.2 | |
| Ag | urinstof | 30184 | 48123 | 1.6 |
| Lac | 33835 | 52123 | 1.5 | |
| okse | 30025 | 49808 | 1.7 | |
| kontrol | Rå lignin | 23275.3 | 36496.5 | 1.6 |
| Alkali-ekstraheret lignin | 22792.6 | 43014.3 | 1.9 |
Tabel 1: Ligniners molekylvægt. Forkortelser: A = Alfa blade, AS = Mandelskaller, PC = Pinecones, PL = Posidonia blade, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; Mn = antal-gennemsnitlig molekylvægt; Mw = vægtgennemsnit af molekylvægt; PDI = polydispersitetsindeks; Ox =oxalsyre; Lac = mælkesyre.
Figur S1: Lignin. Klik her for at hente denne fil.
Figur S2: Prøver efter autoklavering (30 mg lignin + 1 mL 72% svovlsyre + 28 mL destilleret vand). Klik her for at hente denne fil.
Figur S3: Lignin pellets. Klik her for at hente denne fil.
Figur S4: Fast restkoncentration vasket fire gange for at genvinde det maksimale ligninindhold. Klik her for at hente denne fil.
Figur S5: Gelpermeationskromatogrammer af ligninkontroller, rå og alkaliudvundne ligniner. Klik her for at hente denne fil.
Figur S6: Gel permeationskromatogrammer af ligninprøver. Forkortelser: A = Alfa blade, AS = Mandelskaller, PC = Pinecones, PL = Posidonia blade, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; DES1 = Cholinchlorid + Oxalsyre, DES2 = Cholinchlorid + Mælkesyre, DES3 = Cholinchlorid + Urinstof. Klik her for at hente denne fil.
Figur S7: Flowsheet af den dybe eutektiske opløsningsmiddel (DES)-mikrobølge proces for lignin ekstraktion. Klik her for at hente denne fil.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne undersøgelse havde mange mål; den første var at forberede og anvende billige grønne opløsningsmidler med karakter af både ioniske væsker og organiske opløsningsmidler. Det andet mål var at fraktionere biomassen og udvinde lignin i et enkelt trin uden at kræve indledende foranstaltninger såsom udvinding af ekstrakter, der anvender Soxhlet eller hemicellulose ved hjælp af alkaliske opløsningsmidler, grundlæggende eller termofysiske teknikker. Det tredje mål var at genvinde lignin ved simpel filtrering efter behandlingen, uden justering af pH, men blot ved at tilsætte destilleret vand. Resultaterne af den ultrahurtige ekstraktion af lignin fra seks forskellige kilder ved hjælp af den mikrobølgestøttede, DES-baserede proces ved hjælp af tre forskellige DES'er tyder på, at ekstraktionsudbyttet kan variere afhængigt af BIOMASSen og arten af DES. F.eks. var det højeste udbytte af ligninudvindingen blandt alle tre DES'er fra olivenpresserester. Dette blev efterfulgt af udbyttet fra alfa blade, pinecones og mandelskaller. Udvindingsudbyttet var lavere for blade og bolde i Posidonia oceanica.
Renheden af lignin blev evalueret ved hjælp af Klason, Kjeldahl (nitrogen), kulhydrat (GC) og askemetoder. Som afbildet i figur 3 og figur 5A-Cfaldt renheden af lignin på grund af co-nedbør af nitrogen,kulhydrat og askekomponenter med lignin. Betingelserne for ligninekstraktion med DES1 sikrede høj renhed, men et lavt udbytte, hvilket tyder på, at procesforbedringer er nødvendige for den positive sammenhæng mellem udbyttet og renheden af lignin. Ligninudbyttet kan forbedres, hvis behandlingens varighed er længere, mikrobølgeeffekten øges fra 800 W til 1200 W, eller forholdet mellem fast:opløsningsmiddel (1:10) reduceres. Lignin molekylære vægtdata giver et indblik i dissociation eller repolymerisering af ligninfragmenter efter behandling. Der blev observeret en stigning i brunkuls mw for biomasse efter udvindingen ved hjælp af mikrobølge-DES, som det f.eks. fremgår af Posidonia-bladene (Mw er 50093 for DES3 og er 70726 for DES1), hvilket viser, at der skete en afpolymerisering under udvindingen af lignin og blev efterfulgt af en hurtig repolymerisering af kulstof-carbon-interunit under DES's virkning. Dette kræver brug af et hentningsmiddel, f.eks.
I DES-forbehandling er afkobling og kondens af lignin de to konkurrerende reaktioner. PDI for de udvundne ligniner er lavere end for bøgefinnin udvundet af organiske opløsningsmidler (ethanol/vand/H2SO4), som er omtalt i litteraturen17. Dette indikerer, at DES-behandling forbedrer molekylevægt homogeniteten i lignin sammenlignet med behandling med organiske opløsningsmidler. FTIR-spektre angiver, at lignin funktionelle grupper er påvirket af de anvendte DES opløsningsmiddel. Spectra viser signaler på 1.730-1.702 cm-1 tildelt stretching vibrationer af ikke-konjugerede carbonyl grupper, mens toppe på 1.643-1.635 cm-1 angiver strækvibrationer konjugerede carbonyl grupper. Disse resultater viser muligheden for at udvinde merværdi lignin af høj renhed fra biomasse i Middelhavsområdet (som i øjeblikket undervurderes og anvendes enten som foder eller som jordændring) og kan hjælpe med at bestemme det optimale DES-opløsningsmiddel, samtidig med at lignins renhed sikres. F.eks. påviste DES1 den reneste ekstraktion af lignin, dog med et lavere udbytte end det, der blev observeret ved hjælp af de to andre DES'er.
Den foreslåede metode kan let anvendes på grund af det billige og grønne ChCl-oxalsyre dybe eutektiske opløsningsmiddelsystem. Cholinchlorid er et organisk salt og oxalsyre er tilgængelig som et naturligt produkt af planter, som er rigelige med lave omkostninger. Denne teknik (en ultrahurtig protokol, som i et trin giver biomassefraktionering og høj renhed ligningenvinding) gælder for enhver form for lignocellulosisk biomasse, der har en kemisk sammensætning svarende til den, der studeres her på laboratorieskalaen ved hjælp af mikrobølge-DES-processen eller på pilotskalaen ved hjælp af DES-ultralydsprocessen eller ved konvektionel opvarmning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne rapporterer ingen interessekonflikt.
Acknowledgments
MK og TB takker Haitham Ayeb for statistiske analyser og figurforberedelse, Den Vallonske Region (European Regional Development-VERDIR) og minister for videregående uddannelse og videnskabelig forskning (Taoufik Bettaieb) for finansiering.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| HPLC Gel Permeation Chromatography | Agilent 1200 series | ||
| 1 methylimadazole | Acros organics | ||
| 2-deoxy-D-glucose (internal standard) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Acetic acid | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Acetic anhydride | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Adjustables pipettors | |||
| Alkali | alkali-extracted lignin | ||
| Arabinose (99%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Autoclave | CERTO CLAV (Model CV-22-VAC-Pro) | ||
| Water Bath at 70 °C | |||
| Boric acid | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Bromocresol | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Catalyst | CTQ (coded A22) (1.5 g K2SO4 + 0.045 g CuSO4.5 H2O + 0.045 g TiO2) | Merck | |
| Centrifugation container | |||
| Centrifuge | BECKMAN COULTER | Avanti J-E centrifuge | |
| Ceramic crucibles | |||
| Choline chloride 99% | Acros organics | ||
| Column | Agilent PLGel Mixed C (alpha 3,000 (4.6 × 250 mm, 5 µm) preceded by a guard column (TSK gel alpha guard column 4.6 mm × 50 mm, 5 µm) | ||
| Column | HP1-methylsisoxane (30 m, 0.32 mm, 0.25 mm) | ||
| Crucible porosity N°4 ( Filtering crucible) | Shott Duran Germany | boro 3.3 | |
| Deonized water | |||
| Dessicator | |||
| Dimethylformamide | VWR BDH Chemicals | ||
| Dimethylsulfoxide | Acros organics | ||
| Erlenmeyer flask | |||
| Ethanol | Merck (Darmstadtt, Germany) | ||
| Filtering crucibles, procelain | |||
| Filtration flasks | |||
| Fourrier Transformed Inra- Red | Vertex 70 Bruker apparatus equipped with an attenuated total reflectance (ATR) module. Spectra were recorded in the 4,000–400 cm−1 range with 32 scans at a resolution of 4.0 cm−1 |
||
| Galactose (98% | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Gaz Chromatography | Agilent (7890 series) | ||
| Glass bottle 100 mL | |||
| Glass tubes ( borosilicate) with teflon caps 10 mL | |||
| Glucose (98% | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Golves | |||
| Graduated cylinder 50 mL /100 mL | |||
| H2SO4 Titrisol (0.1 N) | Merck (Darmstadtt, Germany) | ||
| H2SO4 (95-98%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | BUCHI R-114) | |
| Hummer cutter equiped with 1 mm and 0.5 mm sieve | Mill Ttecator (Sweden) | Cyclotec 1093 | |
| Indulin | Raw lignin control | ||
| Kjeldahl distiller | Kjeltec 2300 (Foss) | ||
| Kjeldahl tube | FOSS | ||
| Kjeldhal rack | |||
| Kjeldhal digester | Kjeltec 2300 (Foss) | ||
| Kjeldhal suction system | |||
| Lab Chem station Software | GC data analysis | ||
| Lactic acid | Merck (Darmstadtt, Germany) | ||
| Lithium chloride LiCl | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Mannose (98%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Methyl red | |||
| Microwave | START SYNTH MILESTONE Microwave laboratory system | ||
| Microwave temperature probe | |||
| Microwave container | |||
| Muffle Furnace | |||
| NaOH | Merck (Darmstadtt, Germany) | ||
| Nitrogen free- paper | |||
| Opus | spectroscopy software | ||
| Oven | GmbH Memmert SNB100 | Memmert SNB100 | |
| Oxalic acid | VWR BDH Chemicals | ||
| P 1000 | Soda-processed lignin | ||
| pH paper | |||
| precision balance | |||
| Infrared spectroscopy | |||
| Quatz cuvette | |||
| Rhamnose (98%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Rotary vacuum evaporator | Bucher | ||
| Round-bottom flask 500 mL | |||
| sodium borohydride NaBH4 | |||
| Schott bottle | glass bottle | ||
| Sovirel tubes | sovirel | Borosilicate glass tubes | |
| Spatule | |||
| Special tube | |||
| Spectophotometer | UV-1800 Shimadzu | ||
| Sterilization indicator tape | |||
| Stir bar in teflon | |||
| Stirring plate | |||
| Syringes | |||
| Sodium borohydride | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| Titrisol | Merck | Merck 109984 | 0.1 N H2SO4 |
| Urea | VWR BDH Chemicals | ||
| Vials | |||
| VolumetriC flask 2.5 L /5 L | Bucher | ||
| Vortex | |||
| Xylose (98%) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) |
References
- Kammoun, M., et al. Hydrothermal dehydration of monosaccharides promoted by seawater fundamentals on the catalytic role of inorganic salts. Frontiers in Chemistry. 7, 132 (2019).
- Kammoun, M., Ayeb, H., Bettaieb, T., Richel, A. Chemical characterisation and technical assessment of agri-food residues, marine matrices, and wild grasses in the South Mediterranean area: A considerable inflow for biorefineries. Waste Management. 118, 247-257 (2020).
- Zhang, C. W., Xia, S. Q., Ma, P. Facile pretreatment of lignocellulosic biomass using deep eutectic solvents. Bioresource Technology. 219, 1-5 (2016).
- Mora-Pale, M., Meli, L., Doherty, T. V., Linhardt, R. J., Dordick, J. S. Room temperature ionic liquids as emerging solvents for the pretreatment of lignocellulosic biomass. Biotechnology and Bioengineering. 108 (6), 1229-1245 (2011).
- Chen, Z., Wan, C. Ultrafast fractionation of lignocellulosic biomass by microwave-assisted deep eutectic solvent pretreatment. Bioresource Technologie. 250, 532-537 (2018).
- Francisco, M., Van Den Bruinhorst, A., Kroon, M. C. New natural and renewable low transition temperature mixtures ( LTTMs ): screening as solvents for lignocellulosic biomass processing. Green Chemistry. 14 (8), 2153-2157 (2012).
- Liu, Y. C., et al. Efficient cleavage of lignin - carbohydrate complexes and ultrafast extraction of lignin oligomers from wood biomass by microwave-assisted treatment with deep eutectic solvent. Chem sus chem. 10, 1692-1700 (2017).
- Xu, G. C., Ding, J. C., Han, R. Z., Dong, J. J., Ni, Y. Enhancing cellulose accessibility of corn stover by deep eutectic solvent pretreatment for butanol fermentation. Bioresource Technologie. 203, 364-369 (2016).
- Jablonský, M., Andrea, Š, Kamenská, L., Vrška, M., Šima, J. Deep eutectic solvents fractionation of wheat straw deep eutectic solvents fractionation of wheat straw. Bioresources. 10 (4), 8039-8047 (2015).
- Shen, X. J., et al. Facile fractionation of lignocelluloses by biomass-derived deep eutectic solvent (DES) pretreatment for cellulose enzymatic hydrolysis and lignin valorization. Green Chemistry. 21, 275-283 (2019).
- Alvarez-Vasco, C., et al. Unique low-molecular-weight lignin with high purity extracted from wood by deep eutectic solvents (DES): a source of lignin for valorization. Green Chemistry. 18, 5133-5141 (2016).
- Banu, J. R., et al. A review on biopolymer production via lignin valorization. Bioresource Technologie. 290, 121790 (2019).
- Gordobil, O., Olaizola, P., Banales, J. M., Labidi, J. Lignins from agroindustrial by-products as natural ingredients for cosmetics chemical structure and in vitro sunscreen and cytotoxic activities. Molecules. 25 (5), 1131 (2020).
- Lee, C. S., Thu Tran, T. M., Weon Choi, J., Won, K.
- Widsten, P. Lignin-based sunscreens-state-of-the-art, prospects and challenges. Cosmetics. 7, 85 (2020).
- Qian, Y., Qiu, X., Zhu, S. Lignin: a nature-inspired sun blocker for broad-spectrum sunscreens. Royal Society of Chemistry. 17, 320-324 (2015).
- Zijlstra, D. S., et al. Extraction of lignin with high β-O-4 content by mild ethanol extraction and its effect on the depolymerization yield. Journal of Visualized Experiments. (143), e58575 (2019).
