Summary
Dyp eutektisk løsningsmiddelbasert, mikrobølgeassistert forbehandling er en grønn, rask og effektiv prosess for lignocellulosisk fraksjonering og høy renhet lignin utvinning.
Abstract
Forbehandling er fortsatt det dyreste trinnet i lignocellulosiske biorefinery prosesser. Det må gjøres kostnadseffektivt ved å minimere kjemiske krav samt kraft- og varmeforbruk og ved å bruke miljøvennlige løsningsmidler. Dype eutektiske løsemidler (DESs) er viktige, grønne og rimelige løsningsmidler i bærekraftige biorefineries. De er gjennomsiktige blandinger preget av lave frysepunkter som følge av minst en hydrogenbindingsdonor og en hydrogenbindings akseptor. Selv om DESs er lovende løsningsmidler, er det nødvendig å kombinere dem med en økonomisk oppvarmingsteknologi, for eksempel mikrobølgebestråling, for konkurransedyktig lønnsomhet. Mikrobølgebestråling er en lovende strategi for å forkorte oppvarmingstiden og øke fraksjoneringen fordi den raskt kan oppnå riktig temperatur. Målet med denne studien var å utvikle en ett-trinns, rask metode for biomassefraksjonering og ligninutvinning ved hjelp av et rimelig og biologisk nedbrytbart løsningsmiddel.
I denne studien ble det utført en mikrobølgeassistert DES-forbehandling i 60 s ved 800 W, ved hjelp av tre typer DES. DES-blandingene ble facilely tilberedt fra kolinklorid (ChCl) og tre hydrogenbindingsdonorer (HBDs): en monokarboksylsyre (melkesyre), en dikarboksylsyre (oksalsyre) og urea. Denne forbehandlingen ble brukt til biomassefraksjonering og ligningjenvinning fra marine rester (Posidoniablader og aegagropile), agri-food biprodukter (mandelskjell og olivenpomace), skogrester (pinecones) og flerårige lignocellulosiske gress (Stipa tenacissima). Videre analyser ble utført for å bestemme avkastning, renhet og molekylvektfordeling av gjenvunnet lignin. I tillegg ble effekten av DESs på de kjemiske funksjonelle gruppene i den ekstraherte lignin bestemt av Fourier-transform infrarød (FTIR) spektroskopi. Resultatene indikerer at ChCl-oksalsyreblandingen gir den høyeste lignin renhet og det laveste utbyttet. Den nåværende studien viser at DES-mikrobølgeprosessen er en ultrarask, effektiv og kostnadseffektiv teknologi for lignocellulosisk biomassefraksjonering.
Introduction
Bærekraftige biorefinery prosesser integrere biomasse prosessering, dens fraksjonering i molekyler av interesse, og deres konvertering til verdiskapende produkter1. I andre generasjons biorefinering anses forbehandling som avgjørende for fraksjonering av biomasse i hovedkomponentene2. Tradisjonelle forbehandlingsmetoder som bruker kjemiske, fysiske eller biologiske strategier har blitt mye brukt3. Imidlertid anses slik forbehandling som det dyreste trinnet i bioraffinering og har andre ulemper som lang behandlingstid, høyt varme- og strømforbruk og løsningsmiddel urenheter4. Nylig har DESs, hvis egenskaper ligner på de av ioniske væsker3, dukket opp som grønne løsningsmidler på grunn av fordeler som biologisk nedbrytbarhet, miljøvennlighet, enkel syntese og gjenoppretting etter behandling5.
DES er blandinger av minst én HBD, for eksempel melkesyre, malinsyre eller oksalsyre, og en hydrogenbindings-akseptor (HBA) som betain eller kolinklorid (ChCl)6. HBA-HBD interaksjoner muliggjør en katalytisk mekanisme som tillater spalting av kjemiske bindinger, forårsaker biomassefraksjonering og lignin separasjon. Mange forskere har rapportert DES-basert forbehandling av lignocellulosiske råstoffer som ChCl-glyserol på maiskolbe og komfyr7,8, ChCl-urea, og ChCl-oksalsyre på hvetestrå9, ChCl-melkesyre på Eukalyptus sagflis10, og ChCl-eddiksyre11 og ChCl-etylenglykol på tre11. For å forbedre DES-effektiviteten, bør forbehandlingen kombineres med mikrobølgebehandling for å akselerere biomassefraksjonering5. Mange forskere har rapportert en slik kombinert forbehandling (DES og mikrobølgeovn) av tre8 og av mais komfyr, switchgrass og Miscanthus5, som gir ny innsikt i kapasiteten til DES for lignocellulosic fraksjonering og lignin utvinning i ett enkelt trinn over en kort periode.
Lignin er en fenolisk makromolekyler valorisert som råmateriale for produksjon av biopolymerer og presenterer et alternativ for produksjon av kjemikalier som aromatiske monomerer og oligomerer12. I tillegg har lignin antioksidant og ultrafiolett absorpsjonsaktiviteter13. Flere studier har rapportert lignin søknader i kosmetiske produkter14,15. Integrasjonen i kommersielle solkremprodukter har forbedret solbeskyttelsesfaktoren (SPF) til produktet fra SPF 15 til SPF 30 med tillegg av bare 2 wt % lignin og opptil SPF 50 med tillegg av 10 wt % lignin16. Dette papiret beskriver en ultrarask tilnærming for lignin-karbohydrat spalting, assistert av kombinert DES-mikrobølge forbehandling av Middelhavet biomasser. Disse biomassene består av agri-food biprodukter, spesielt olivenpom og mandelskjell. Andre biomasser som ble undersøkt var de av marin opprinnelse (Posidonia blader og aegagropile) og de som stammer fra en skog (pinecones og ville gress). Fokuset i denne studien var å teste billige grønne løsningsmidler for å evaluere effekten av denne kombinerte forbehandlingen på råstofffraksjonering, for å undersøke dens innflytelse på lignin renhet og utbytte, og å studere dens effekter på molekylvekter og kjemiske funksjonelle grupper i den ekstraherte lignin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Fremstilling av biomasser
- Biomasse tørking
- Plasser Posidonia blader og aegagropile baller (Posidonia oceanica), høstet fra Middelhavet strender, i en ovn ved 40 °C i 72 timer.
- Plasser mandelskallene (Prunus dulcis), generert fra næringsmiddelindustrien, og olivenpomace (Olea europaea L.), hentet fra olivenoljemøller, i en ovn ved 40 °C i 72 timer.
- Plasser pinecones (Pinus halepensis), samlet fra en skog, og alfa blader (Stipa tenacissima), samlet fra det sørlige Middelhavsbassenget, i en ovn ved 40 °C i 72 timer.
MERK: Hvis biomassen inneholder sand, må den skylles med destillert vann før den plasseres i ovnen. Biomassene er vist i figur 1A-F.
- Biomasse sliping
- Plasser 20 g av hver biomasse i en hammerkutter utstyrt med en 1 mm sil. Samle det resulterende pulveret i et 0,25 L beger og før det til en hammerkutter utstyrt med en 0,5 mm sil. Samle pulveret i et 0,25 L beger.
2. Mikrobølgeassistert, ultrarask lignin ekstraksjon
- Dyp eutektisk løsningsmiddel (DES) forberedelse
- Forbered DES1 (ChCl-oksalsyre) i et molarforhold på 1:1 ved å blande 174 g ChCl med 126 g oksalsyredihydrat i en 500 ml rundbunnsflaske og smelte dem i et bad ved 70 °C i 4 timer til en homogen og gjennomsiktig væske dannes.
- Forbered DES2 (ChCl-melkesyre) i et molarforhold på 1:1 ved å blande 174 g ChCl med 90 g melkesyre i en 500 ml rundbunnsflaske og smelte dem i et bad ved 70 °C i 4 timer til en homogen og gjennomsiktig væske dannes.
- Forbered DES3 (ChCl-urea) i et molarforhold på 1:12 ved å blande 174 g ChCl med 120 g urea i en 500 ml rundbunnsflaske og smelte dem i et bad ved 70 °C i 4 timer til en homogen og gjennomsiktig væske dannes.
MERK: Rør disse blandingene kontinuerlig med en rørestang ved 500 o/min.
- Kombinert mikrobølge-DES-behandling
- Plasser 5 g av råstoffet i en mikrobølgeovn i en lukket polytetrafluoreetylenreaktor. Tilsett 50 ml DES, og legg en omrøringsstang i prøven. Lukk mikrobølgebeholderen med en passende hette, og fest temperaturhetten.
- Plasser mikrobølgeovnbeholderen på kanten av platespilleren, og sørg for at den hele tiden er opphisset. Still inn mikrobølgeeffekten på 800 W i 1 min. Bruk egnede hansker, ta beholderen ut av mikrobølgeovnen, og la blandingen avkjøles. Gjenta denne behandlingen ved hjelp av de tre DES-ene for hver biomasseprøve.
MERK: Kontroller at temperatursonden er riktig plassert, og at mikrobølgebeholderen har en homogen temperatur.
- Lignin-isolasjon
- Forbered en homogen antisolvent løsning ved å blande etanol: vann i et forhold på 50:50 (v:v). Tilsett 50 ml av den antisolvente løsningen på det behandlede råstoffet, legg blandingen i en sentrifugeringsbeholder (250 ml) og sentrifuge i 5 min ved 3000 × g.
- Etter sentrifugering, filtrer supernatanten (ligninrik brøkdel) ved hjelp av en glassfilterdigel (porøsitet 4, 10-16 μm, diameter 10 mm). Vask de resterende celluloserester samlet etter sentrifugering med 25 ml av den antisolvente løsningen.
- Sentrifuge ved 3000 × g i 5 minutter etter hver vask. Gjenta vaskene 4x, og samle og filtrer vaskene gjennom glassfilterdigelen (porøsitet N 4, 10-16 μm, diameter 10 mm).
- Tilsett den filtrerte ligninrike brøken fra trinn 2.3.2 i de filtrerte vaskene fra trinn 2.3.3 i en 500 ml rund bunnflaske. Fordamp etanol ved hjelp av en roterende fordamper ved 50 °C og 110 mbar.
- Tilsett 150 ml deionisert vann til den konsentrerte brennevinet (ligninrik brøkdel), og utfell lignin ved sentrifugering. Samle lignin som en pellets, og vask den med 25 ml destillert vann; gjenta vaskene 4x. Lyophilize lignin, eller tørk den i en ovn ved 40 °C.
MERK: Vask eventuelt lignin >4x for å fjerne saltene fra løsningsmidlene. - Bruk følgende formel til å bestemme avkastningen:
MERK: Lignin ekstraksjon ble også utført med to andre DESs: kolinklorid + resorcinol og kolinklorid + smørsyre på 1 min. Imidlertid var mengden lignin som ble gjenvunnet ved hjelp av disse DES-ene ekstremt små (og uopprettelige) sammenlignet med beløpene som ble oppnådd ved hjelp av de tre andre DES-ene.
3. Renhetsbestemmelse av ekstrahert lignin av Klason
- Prøvepreparering for Klason hydrolyse
- Plasser filterdigelen (porøsitet 4, diameter 4,5 mm) i en muffelovn ved 550 °C i 4 timer (2 t rampe, fra 25 °C). Fjern digelen når ovnen avkjøles til 150 °C, plasser den i en tørkeovn for å avkjøle og veie.
- Tilsett ca. 30 mg lignin i et borosilikatglassrør (se materialtabellen), og legg merke til vekten på prøven. Tilsett 1 ml 72 % svovelsyre (H2SO4) i prøven, plasser prøven i et 30 °C bad i 60 minutter, og bland hver 10.
- Fjern prøven, overfør den til en 100 ml glassflaske, og tilsett 28 ml destillert vann for å fortynne syren til en konsentrasjon på 4%. Plasser glassflasken i en autoklav ved 121 °C i 60 minutter. Fjern glassflasken, og la den avkjøles.
- Analyse av syre-uoppløselig lignin
- Filtrer hydrolysatet ved hjelp av en digel under vakuum. Samle alle faste stoffer i en glassflaske som inneholder deionisert vann. Skyll digelen med 50 ml deionisert vann.
- Tørk digelen som inneholder faste stoffer ved å plassere den i en ovn ved 105 °C i 16 timer. Fjern digelen fra ovnen, legg den i en desiccator, og la den avkjøles. Vei prøven.
- Plasser digelen i en muffelovn ved 550 °C i 4 timer (2 t rampe). Fjern den og plasser den i en desiccator. Vei prøven.
- Bruk følgende formel til å beregne prosentandelen av de syreløselige restene (AIR):
WCSA: vekt av digel + prøve etter å ha fjernet dem fra ovnen
WC: vekt av digel
WCSMF: vekten av digel etter å ha fjernet den fra muffelovnen
ODW: Ovn tørrvekt av prøven
- Analyse av syreløselig lignin
- Mål absorbansen av filtratet oppnådd i trinn 3.2.1 med et spektrofotometer ved 205 nm ved hjelp av kvarts cuvettes. Bruk destillert vann som blankt.
- Bruk følgende formel til å beregne prosentandelen av de syreløselige rester (ASL):
MERK: Absorbansen skal være mellom 0,2 og 0,7. Fortynn prøven om nødvendig.
UVabs: absorbans ved 205 nm
Banelengde: lysbane til målecellen (i cm)
ε: absorbering av biomasse ved en bestemt bølgelengde
4. Nitrogeninnhold i ekstrahert lignin
- Fremstilling av alkaliløsning
- I en 2,5 L volumetrisk kolbe veier du 1 kg natriumhydroksid (NaOH) og tilsett deionisert vann opp til merket. Plasser en magnetisk stang i kolben, og rør til NaOH er helt oppløst.
- Svovelsyre løsning forberedelse
- Ta 0,1 N H2SO4 (se materialfortegnelsen) i en 5 L volumetrisk kolbe, tilsett deionisert vann opp til 5 L-merket, plasser en magnetisk stang og rør til innholdet oppløses.
- Utarbeidelse av mottaksløsning
- I en 5 L volumetrisk kolbe oppløses 100 g H3BO3 (borsyre) i deionisert vann, og få opp volumet til merket.
- Vei 100 mg bromocresol grønn i en 100 ml volumetrisk kolbe, og legg til teknisk metanol opp til merket.
- Vei 100 mg metylrød i en 100 ml volumetrisk kolbe, og tilsett teknisk metanol opp til merket.
- Hell 5 L H3BO3-oppløsning fra trinn 4,3,1, 100 ml bromocresol grønn oppløsning fra trinn 4,3,2, 70 ml metylrød oppløsning fra trinn 4,3,3 og 5 L deionisert vann i en beholder. Rist mottaksløsningen godt i 30 min.
MERK: Den endelige fargen på oppløsningen må være grønn. Hvis fargen ikke er grønn, tilsett 50 ml 1 N NaOH-oppløsning.
- Prøvepreparering
- I et Kjeldahl-rør, plasser 100 mg lignin veid på et nitrogenfritt papir, tilsett en tablett Kjeldhal (1,5 g kaliumsulfat (K2SO4) + 0,045 g kobbersulfat pentahydrat (CuSO4,5H2O) + 0,045 g titandioksid (TiO2)), og tilsett 7,2 ml konsentrert H2SO4.
MERK: Bruk fire rør med bare nitrogenfritt papir (uten prøvene) som emner.
- I et Kjeldahl-rør, plasser 100 mg lignin veid på et nitrogenfritt papir, tilsett en tablett Kjeldhal (1,5 g kaliumsulfat (K2SO4) + 0,045 g kobbersulfat pentahydrat (CuSO4,5H2O) + 0,045 g titandioksid (TiO2)), og tilsett 7,2 ml konsentrert H2SO4.
- Eksempel på fordøyelse
- Slå på termostaten på fordøyeren 1 time på forhånd ved 360 °C.
- Plasser prøverørene på et stativ, plasser de fire blanke rørene i de fire hjørnene av stativet, og fyll hullene (hvis noen) på stativet med tomme rør.
- Plasser stativet i den forvarmede fordøyeren, dekk sugesystemet og åpne vannpumpen.
MERK: Pass på at du unngår røyk; øke vannstrømmen hvis det oppstår røyk. - Etter 2 timer, slå av oppvarmingen, fjern prøvene og legg dem på en metallstøtte. La stativet avkjøles i ca. 40 minutter med sugesystemet på.
- Kjeldhal destillasjon prosedyre
- Slå på Kjeldahl-destilleren. Tillat selvtester å kjøre til Valg vises på skjermen. Bytt til manuell modus, sett inn et tomt rør, og lukk skyvedøren.
- Tøm den titrant burette (0.02 N H2SO4) (løft dekselet) ved å trykke den på bunnen og toppen flere ganger, og eliminere luftbobler fra rørene ved å klemme røret på H2SO4-flasken. Lukk panseret.
- Tøm H3BO3-mottaksløsningen 3x.
- Tilsett vann 3x, og bytt til Aktiv damp (10 min). Bytt til analyseprogrammet Kjeldahl 1. Angi Blanco ved hjelp av pilene på resultatlinjenivå.
- Sett inn røret. Begynn med de fire feltene, og beregn gjennomsnittet. Angi verdien på Blanco-linjen.
MERK: Etter at røret er satt inn, legger enheten automatisk og suksessivt til 30 ml H2O, 30 ml H3BO3og 40 ml 10 N NaOH. - Bytt til ml titrant på resultatlinjen. Sett inn røret, og legg merke til hvor mye H2SO4 som brukes.
MERK: For å teste Kjeldahl-destilleren må du vurdere at 50 mg glyserin tilsvarer 18,60 % ± 5 % av % N. På slutten av hver titrering tømmer og renser enheten automatisk røret. - Beregn prosenten av N.
V s.a : Volum av svovelsyre
T s.a : 0.02 N H2SO4
S: prøvemasse
5. Askeinnhold i utvunnet lignin
- Tørk de keramiske diglene i 1 time ved 105 °C. La dem avkjøles i en desiccator.
- Vei en digel, og noter nummeret. Tilsett ca. 1 g av prøvepulveret. Plasser digelen i muffelovnen med følgende program: en 2 timers rampe opp til 575 °C; platå på 4 timer ved 575 °C.
- La ovnen avkjøles til 100 °C. Fjern diglene, plasser dem i desiccator, og vei dem.
6. Karbohydratinnhold
- Tilberedning av natriumborohydrid(NaBH 4)/dimetylsulfoksid (DMSO) oppløsning
- Plasser 2 g NaBH4 i en 100 ml volumetrisk kolbe, og fyll til merket med DMSO. Varm opp til 100 °C i et ordførerbad, og rør løsningen til den er helt oppløst.
- Fremstilling av MIX-løsning
- Plasser 20 mg hver av xylose, arabinose, rhamnose, glukose, galaktose, mannose og 2-deoksyglucose i en 100 ml volumetrisk kolbe, og fyll opp til merket på 100 ml med deionisert vann.
- Hydrolyse av utvalget
- Vei en 50 mg prøve av lignin i et borosilikatglassrør, tilsett 3 ml 1 M H2SO4, og varm blandingen i 3 timer ved 100 °C.
- Avkjøl prøven, tilsett 1 ml 15 M ammoniumhydroksid (NH4OH), og kontroller pH for å sikre at den er nøytral eller alkalisk. Tilsett nøyaktig 1 ml intern standard (2-deoksyglucose) i hver prøve.
MERK: 2-deoksyglucose lagt til som en intern standard gjør det mulig å kvantifisere mengden av hver dose som er tilstede i prøven.
- Reduksjon og acetylering av monosakkarider i alditolacetat
- Ta 400 μL av løsningen fra trinn 6.3.2, og plasser den i spesielle rør. Ta 400 μL av kontroll MIX-løsningen, og legg den i spesielle rør.
MERK: Bruk av MIX-løsningen forenkler beregningen av responsfaktorer (RFer) og monosakkaridprosenter. - Tilsett 2 ml nabh4/DMSO-oppløsning utarbeidet i avsnitt 6.1. Lukk røret, og inkuber i 90 min ved 40 °C i et vannbad. Fjern røret fra vannbadet, og tilsett 0,6 ml issyre.
MERK: Siden dette er en eksotermisk reaksjon, vil bobler og røyk vises. - Tilsett ca. 0,4 ml 1-metylimidazol og ca. 4 ml eddiksyre. Etter 15 min, tilsett 10 ml destillert vann, avkjøl og tilsett ~3 ml dichloromethane (CH2Cl2).
- Etter minst 2 timer samler du ~ 1 ml av den nedre (organiske) fasen, og injiserer den i en gasskromatograf utstyrt med en flammeioniseringsdetektor kapillærkolonne, HP1-metylsiloksan (30 m (lengde) x 320 μm (intern diameter), 0,25 μm (filmtykkelse)). Analyser dataene.
- Bruk følgende formel til å beregne svarfaktoren (RF).
A m. p: Gjennomsnitt av arealet av monosakkaridtoppen i MIX-løsningen
M a. h av 2 - deoksy glukose: Masse på 2-deoksyglucose etter hydrolyse
En 2dg. p: Gjennomsnitt av arealet av 2-deoksyglucosetoppen i MIX-løsningen
M a. h av monosakkaridet: Massen av monosakkaridet etter hydrolyse
MERK: Anhydro korreksjon er 0,8 for rhamnose, 0,88 for arabinose og xylose, og 0,9 for mannose, glukose og galaktose. Masse etter hydrolyse = anhydrokorreksjon x masse (g) av monosakkaridet som brukes i MIX-løsningen. - Bruk følgende formel til å beregne monosakkaridmassen.
Ap. M: Monosakkaridtoppområde i den analyserte prøven
M. IS: Masse av intern standard lagt til; her, C SI=1 mg/ml
AP.2: Toppareal på 2-deoksyglucose i prøven
RF: svarfaktor - Beregn prosentandelen av hvert monosakkarid ved hjelp av følgende formel.
- Ta 400 μL av løsningen fra trinn 6.3.2, og plasser den i spesielle rør. Ta 400 μL av kontroll MIX-løsningen, og legg den i spesielle rør.
7. Kjemiske funksjoner i ekstrahert lignin (Fourier-transformert infrarød)
- For å identifisere de kjemiske funksjonsgruppene i ekstrahert lignin, bruk et FT-IR-spektrometer utstyrt med en svekket ATR-modul (total refleks). Åpne spektroskopiprogramvaren, og juster parametrene: oppløsning 4 cm-1, prøveskanningstid 32, skanningstid for bakgrunnen 16, lagre data fra 4000 til 400 cm-1, overføring av resultatspektrum.
- Ikke legg til noen eksempler. trykk på bakgrunn av én enkelt kanal. Plasser nå 1 mg av prøven på krystallen, og trykk på prøven enkeltkanal. Behandle det oppnådde spektraet.
8. Molekylvekt av ekstrahert lignin (gelpermeasjonskromatografi)
- Forbered en løsning av dimetylformamid (DMF) med 0,5% litiumklorid (LiCl). Ta 5 g LiCl i en 1 L volumetrisk kolbe, tilsett DMF opp til målerlinjen, og bland innholdet til en homogen væske er oppnådd.
- Løs opp 3 mg ligninprøven i 3 ml DMF med 0,5 % LiCl. Sentrifuge i et 10 ml sentrifugerør, og separer den løselige fraksjonen i et hetteglass.
- Løs opp 3 mg polystyrenstandard 1 kDa, 2 kDa, 3 kDa, 10 kDa, 20 kDa og 30 kDa i oppløsningen av DMF med 0,5% LiCl. Sentrifuge i 10 ml borosilikatglassrør, og overfør den oppløselige fraksjonen til et hetteglass.
- Forbered et høytytende UV-system (liquid chromatography-ultrafiolett system).
- Åpne datasystemet, og kontroller UV-detektoren.
- Tøm systemet med destillert vann. Monter stempelet i eluenten (DMF med 0,5% LiCl). Åpne renseventilen, og tøm linjen med en strømningshastighet på 1 ml/min i 15 minutter. Stopp strømmen og lukk renseventilen.
- Sett strømningshastigheten til 1 ml/min i 10 minutter for å rengjøre eluentbanen til detektoren. Stopp strømningshastigheten.
- Installer kolonnen med en vernekolonne foran (se Materialliste). Slå på søylevarmeren ved 45 °C, slå på UV-detektoren og still inn strømningshastigheten gradvis til en strømningshastighet på 0,6 ml/min er nådd.
- Injiser 30 μL av hver prøve i 40 min ved en bølgelengde på 270 nm. Behandle de innhentede dataene, og beregn massefordelingen ved hjelp av kalibreringslinjen.
- Beregn tallet gjennomsnittlig molekylvekt (Mn), gjennomsnittlig vektmolekylvekt (Mw) og polydispersitetsindeks (PDI).
Mi: molekylvekt av en kjede
Ni: antall kjeder for den molekylvekten
9. Databehandling og statistiske analyser
- Utfør alle analytiske eksperimenter i triplikat og uttrykk resultatene som % av tørrstoff.
- Utfør enveisvariasjonsanalyse (ANOVA), og sammenlign gjennomsnittene ved hjelp av Tukeys multisammenligningstest.
- Utføre hovedkomponentanalyse (PCA) .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 2A-C skildrer ligninutbyttet av ekstraksjon fra de seks råstoffene, vist i figur 1A-F, etter den kombinerte mikrobølge-DES-forbehandlingen. Resultatene viser at ligninutbyttet oppnådd med DES1 (ChCl-oksalsyre) (figur 2A) var lavere enn utbyttet oppnådd med DES2 (ChCl-melkesyre) og DES3 (ChCl-urea) (Figur 2B, C). I tillegg var ligninutbyttet fra pinecones (PC) og olivenpomase (OP) høyere på henholdsvis 32,31% og 26,04% for DES1-behandling og 48,72% og 43,76 for DES3. Lignin utbyttet fra alfablader (A) var betydelig høyere enn utbyttet av alle andre ligniner ekstrahert med DES2. Figur 3A-C viser at lignins renhet oversteg 70% for de tre forbehandlingene av biomassene, bortsett fra DES3-forbehandling av alfablader (A), aegagropile (Ag) og mandelskall (AS) i DES3 (ChCl-urea) behandling, noe som ga en lignin renhet på 65%. Den høyeste lignin renhet (> 90%) ble oppnådd med DES1-behandlingen: alfablader (A) 94%, mandelskjell (AS) 93%, pinecones (PC) 90%, Posidonia blader (PL) 92%, og olivenpom (OP) 91%.
Lignins renhets- og avkastningsdata ble utsatt for hovedkomponentanalyse (PCA) ved å vurdere to parametere (avkastning og renhet) og 18 behandlinger. Figur 4 viser at korrelasjonssirkelen forklarte 100 % av den totale variasjonen. Den første komponenten, PCA1, forklarte 58,09%, og den andre komponenten, PCA2, forklarte 41,91% av den totale variasjonen. Lignin renhet var positivt korrelert med DES1 (Ox) behandling. Pearson-korrelasjonskoeffisientene (R) var alfa (A Ox) 0,32, olivenpoahia (OP Ox) 0,27, pinecones (PC Ox) 0,2, Posidonia blader (PL Ox) 0,35, mandelskall (AS Ox) 0,32 og aegagropile (Ag Ox) henholdsvis 0,05. DES3-behandlingen var imidlertid negativt korrelert med ligninutbyttet med R-verdier som svingte mellom −0,37 og −0,05. Dermed bekreftet PCA-resultatene at lignin ekstrahert med DES1 var den reneste med lavest utbytte.
Lignin ble karakterisert for sitt sukker-, nitrogen- og askeinnhold (Figur 5A-C). Det totale sukkerinnholdet ble bestemt av gasskromatografi (GC). Karbohydratinnholdet i lignin ble ekstrahert ved hjelp av DES3 (ChCl-urea) var det høyeste (6-15%). Dette ble etterfulgt av lignin ekstrahert ved hjelp av DES2 (ChCl-melkesyre), som hadde et karbohydratinnhold på 3-12%. Det laveste karbohydratinnholdet (1 %) ble rapportert for lignin ekstrahert ved hjelp av DES1 (ChCl-oksalsyre). Typen sukker som ble identifisert, var signifikant forskjellig (Figur 6A-C); D-xylose og D-glukose var de mest tallrike monosakkaridene. Disse resultatene indikerer at DES1 var ekstremt selektiv i utvinningen av lignin sammenlignet med de to andre DES-ene, som ekstrahert ikke bare lignin, men også karbohydrater. Med andre ord, lignin renhet var lavere etter utvinning med melkesyre og urea DESs.
Den høye selektiviteten til DES1 for å fraksjonere den lignocellulosiske matrisen og trekke ut ren lignin er sannsynligvis på grunn av den høye surheten i hydrogenbindingene (alfa = 1,3). Kolinklorid inneholder kloridioner som bryter de intramolekylære interaksjonene mellom hydrogenbindinger, og karboksylatgruppene i oksalsyre bidrar til å oppløse ligninpolymerene. På samme måte var nitrogeninnholdet i lignin ekstrahert ved hjelp av DES1 lavere enn nitrogeninnholdet i lignin ekstrahert ved hjelp av DES2 og DES3, og nådde opptil 3% (Figur 5A-C). Lignin ekstrahert fra alfablader hadde det høyeste nitrogeninnholdet: henholdsvis 2,70, 3,84 og 3,40 for DES1, DES2 og DES3. Disse resultatene viser at nitrogenholdige forbindelser ble ekstrahert og co-utfelt med lignin. Videre indikerte lignin-kalsinering i alle prøvene at lignin ekstrahert ved hjelp av DES2 og DES3 inneholdt en høyere uorganisk komponent enn lignin ekstrahert ved hjelp av DES1.
Disse resultatene indikerer at DES1 fremmet utvinning av lignin med høy renhet, men med lavt nitrogen-, karbohydrat- og askeinnhold. Med andre ord, lignin ekstrahert ved hjelp av DES1 (ChCl-oksalsyre) var renere enn det ekstrahert ved hjelp av DES2 (ChCl-melkesyre) og DES3 (ChCl-urea), som har lavere renhet og høyt nitrogen-, karbohydrat- og askeinnhold. Tabell 1 oppsummerer den molekylære massefordelingen av lignin, analysert av gelpermeasjonskromatografi (GPC) og representert ved tallgjennomsnittets molekylvekt (Mn), vektgjennomsnittets molekylvekt (Mw) og polydispersitetsindeks (PDI). Mw-verdiene varierte fra 48 123 til 147 233 g mol-1. Lignin ekstrahert av DES2 fra alfablader, mandelskjell og aegagropile hadde en lavere PDI enn lignin ekstrahert av DES1, DES3 og alkali, samt rå lignin. Til sammenligning viste lignin ekstrahert av DES2 fra pinecones, olivenpomace og Posidonia-blader høyere PDI. Den nedre PDI av lignin ekstrahert fra aegagropile indikerer at dens molekylvekt er mer homogen enn ligninene ekstrahert fra de andre biomassene.
De kjemiske funksjonsgruppene som finnes i ekstrahert lignin ble undersøkt ved FTIR spektroskopi (Figur 7A-F). Det sterke, brede båndet mellom 3441 og 3198 cm-1 ble tilskrevet OH-strekkvibrasjoner av alkoholholdige og fenoliske hydroksylgrupper involvert i hydrogenbinding. Signalene i bølgenumberområdet 2963-2852 cm-1 ble tildelt alkyl C-H strekkvibrasjoner. Olivenpom, alfablader og mandelskjell viste mer intense bånd enn de andre biomassene. Ingen bånd ble observert fra 2800 til 1800 cm-1. lignin oppnådd ved DES1- og DES2-behandling, hadde et stigende bånd på 1708 cm-1, som indikerte tilstedeværelsen av ukonjugerte C = O-grupper. Dette signalet var imidlertid fraværende i løsningsmiddelspektraet (Figur 8B). Melkesyre og oksalsyrespektra var preget av et bånd i 1737-1723 cm-1-området, som indikerte tilstedeværelsen av ukonjugerte C = O-grupper, mens ureaspekteret var preget av to signaler i bølgenumberområdet på 1660 cm-1 og 1604 cm-1 tilskrevet amidgrupper. Båndene på 1606-1618 cm-1 ble observert i lignin ekstrahert ved DES1- og DES2-behandling, assosiert med ringkonjugert C = C-strekning.
Signalet på 1640 cm-1 i lignin ekstrahert av DES3 indikerte tilstedeværelsen av C = O som strekker vibrasjon i konjugerte karbonylgrupper av lignin. Signalet på 1516 cm-1 oppsto fra vibrasjonene fra de aromatiske ringene som finnes i lignin, mens båndet på 1200 cm-1 indikerte tilstedeværelsen av etergrupper. Bånd i bølgenummerområdet på 1250-1200 cm-1 ble tildelt C-O-strekking av ikke-aromatiske alkoholer. Båndet på 953 cm-1 ble tildelt metyl substituenter. Resultatene indikerer at DES-lignin spektra viste signaler på henholdsvis 1730-1702 cm-1 og 1643-1635 cm-1, tildelt strekkvibrasjonen av ukonjugede og konjugiserte karbonylgrupper. Imidlertid var disse båndområdene fraværende i tre kommersielle lignins: rå, brusbehandlet og alkali-ekstrahert lignins (Figur 8A). Denne observasjonen indikerer at under utvinning og solubilisering ble noen funksjonelle grupper av lignin konjugert med oksalsyre og melkesyre.
Figur 1: Middelhavsbiomasser studert. (A) Mandelskjell, (B) Olivenpom, (C) Kjegle furu, (D) Aegagropile (Posidonia baller), (E) Posidonia blader, (F) Alfa blader. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Ligninutbytte. (A) Kolinklorid + oksalsyre (DES1), (B) Kolinklorid + Melkesyre (DES2), (C) Kolinklorid + Urea (DES3). Signifikante forskjeller ble fastslått med enveis ANOVA og Fishers post-hoc-test (*P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001). Forkortelser: A = Alfa blader, AS = Mandelskjell, PC = Pinecones, PL = Posidonia blader, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; ns = ikke signifikant. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Lignin (%). (A) Kolinklorid + oksalsyre (DES1), (B) Kolinklorid + Melkesyre (DES2), (C) Kolinklorid + Urea (DES3). Signifikante forskjeller ble fastslått med enveis ANOVA og Fishers post hoc-test (*P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001). Forkortelser: A = Alfa blader, AS = Mandelskjell, PC = Pinecones, PL = Posidonia blader, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; ns = ikke signifikant. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Hovedkomponentanalyse av utbytte og renhet av lignin ekstrahert fra middelhavsbiomasser. Hydrogenbindings-akseptor (HBA) er kolinklorid (ChCl) og hydrogenbindingsdonorer (HBD) er Ox = oksalsyre, Lac : melkesyre og Urea. PCA = hovedkomponentanalyse; A = Alfa blader, AS = Mandelskjell, PC = Pinecones, PL = Posidonia blader, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Karbohydrat (%), nitrogen (%), og askeinnhold (%) i ligninprøver. (A) Kolinklorid + oksalsyre (DES1), (B) Kolinklorid + Melkesyre (DES2), (C) Kolinklorid + Urea (DES3). Signifikante forskjeller ble fastslått med enveis ANOVA og Fishers post-hoc-test (*P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001). Forkortelser: A = Alfa blader, AS = Mandelskjell, PC = Pinecones, PL = Posidonia blader, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; ns = ikke signifikant. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: Identifisering av monosakkarider i ligninprøver (%). (A) Kolinklorid + oksalsyre (DES1), (B) Kolinklorid + Melkesyre (DES2), (C) Kolinklorid + Urea (DES3). Signifikante forskjeller ble fastslått med enveis ANOVA og Fishers post-hoc-test (*P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001). Forkortelser: A = Alfa blader, AS = Mandelskjell, PC = Pinecones, PL = Posidonia blader, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; ns = ikke signifikant. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 7: Fourier-transform infrarød spektra av ligninprøver. (A) Alfa blader, (B) Mandelskjell, (C) Pinecones, (D) Posidonia blader, (E) Olive pomace, (F) Aegagropile. Forkortelser: DES1 = Kolinklorid + oksalsyre, DES2 = Kolinklorid + melkesyre, DES3 = Kolinklorid + Urea. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 8: Fourier-transform infrarød spektra. (A) Lignin kontroller, (B) hydrogenbinding donorer. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| eksempel | behandling | Mn | Mw | Pdi |
| en | urea | 47558 | 120141 | 2.5 |
| Lac | 35241 | 73665 | 2.1 | |
| okse | 35793 | 84312 | 2.4 | |
| som | urea | 50181 | 105817 | 2.1 |
| Lac | 60409 | 104915 | 1.7 | |
| okse | 83112 | 147233 | 1.8 | |
| Pc | urea | 34013 | 65181 | 1.9 |
| Lac | 55513 | 145963 | 2.6 | |
| okse | 46409 | 102298 | 2.2 | |
| Pl | urea | 25696 | 50093 | 1.9 |
| Lac | 45530 | 122900 | 2.7 | |
| okse | 28427 | 70726 | 2.5 | |
| Op | urea | 29669 | 70424 | 2.4 |
| Lac | 26735 | 66743 | 2.5 | |
| okse | 34161 | 75509 | 2.2 | |
| Ag | urea | 30184 | 48123 | 1.6 |
| Lac | 33835 | 52123 | 1.5 | |
| okse | 30025 | 49808 | 1.7 | |
| kontroll | Rå lignin | 23275.3 | 36496.5 | 1.6 |
| Alkali-ekstrahert lignin | 22792.6 | 43014.3 | 1.9 |
Tabell 1: Lignins Molekylvekter. Forkortelser: A = Alfa blader, AS = Mandelskjell, PC = Pinecones, PL = Posidonia blader, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; Mn = gjennomsnittlig molekylvekt; Mw = vektgjennomsnittet molekylvekt; PDI = polydispersitetsindeks; Okse =oksalsyre; Lac = melkesyre.
Figur S1: Lignin. Klikk her for å laste ned denne filen.
Figur S2: Prøver etter autoklavering (30 mg lignin + 1 ml 72 % svovelsyre + 28 ml destillert vann). Klikk her for å laste ned denne filen.
Figur S3: Lignin pellets. Klikk her for å laste ned denne filen.
Figur S4: Faste rester vasket fire ganger for å gjenopprette maksimalt lignininnhold. Klikk her for å laste ned denne filen.
Figur S5: Gelpermeasjonskromatogrammer av ligninkontroller, rå og alkali-ekstraherte ligniner. Klikk her for å laste ned denne filen.
Figur S6: Gelpermeasjonskromatogrammer av ligninprøver. Forkortelser: A = Alfa blader, AS = Mandelskjell, PC = Pinecones, PL = Posidonia blader, OP = Olive pomace, Ag = Aegagropile; DES1 = Kolinklorid + oksalsyre, DES2 = Kolinklorid + melkesyre, DES3 = Kolinklorid + Urea. Klikk her for å laste ned denne filen.
Figur S7: Flytark av det dype eutektiske løsningsmidlet (DES)-mikrobølgeprosessen for ligninutvinning. Klikk her for å laste ned denne filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne studien hadde mange mål; Den første var å forberede og bruke billige grønne løsningsmidler med egenskapene til både ioniske væsker og organiske løsningsmidler. Det andre målet var å fraksjonere biomassen og trekke ut lignin i et enkelt trinn, uten å kreve foreløpige trinn som utvinning av ekstraherbare stoffer ved hjelp av Soxhlet eller hemicellulose ved hjelp av alkaliske løsningsmidler, grunnleggende eller termofysiske teknikker. Det tredje målet var å gjenopprette lignin ved enkel filtrering etter behandlingen, uten justering av pH, men bare ved å legge til destillert vann. Resultatene av den ultraraske utvinningen av lignin fra seks forskjellige kilder ved hjelp av den mikrobølgeassisterte, DES-baserte prosessen ved hjelp av tre forskjellige DES-er indikerer at ekstraksjonsutbyttet kan variere avhengig av biomassen og arten av DES. For eksempel var det høyeste utbyttet av ligninutvinning blant alle tre DES-er fra olivenpomace. Dette ble etterfulgt av utbyttet fra alfablader, pinecones og mandelskjell. Utvinningsutbyttet var lavere for bladene og ballene i Posidonia oceanica.
Renheten av lignin ble evaluert ved hjelp av Klason, Kjeldahl (nitrogen), karbohydrat (GC) og askemetoder. Som avbildet i figur 3 og figur 5A-C, ble renheten av lignin redusert på grunn av co-nedbør av nitrogen-, karbohydrat- og askekomponenter med lignin. Betingelsene for ligninutvinning med DES1 sikret høy renhet, men et lavt utbytte, noe som indikerer at prosessforbedringer er nødvendige for den positive korrelasjonen mellom utbyttet og renheten av lignin. Ligninutbyttet kan forbedres hvis varigheten av behandlingen er lengre, mikrobølgeeffekten økes fra 800 W til 1200 W, eller forholdet mellom fast stoff: løsningsmiddel (1:10) reduseres. Lignin molekylvektdata gir et innblikk i dissosiasjon eller repolymerisering av ligninfragmenter etter behandling. En økning i Mw av lignin for biomassene ble observert etter utvinning ved hjelp av mikrobølgeovn-DES, som det fremgår, for eksempel når det gjelder Posidonia-blader (Mw er 50093 for DES3 og er 70726 for DES1), som viser at depolymerisering skjedde under utvinning av lignin og ble etterfulgt av en rask repolymerisering av karbonkarboninterenheten under VIRKNINGEN av DES. Dette krever bruk av et fangemiddel, for eksempel formaldehyd, for å stabilisere utplasseringen.
I DES-forbehandling er lignins dissosiasjon og kondensering de to konkurrerende reaksjonene. PDI av de ekstraherte ligninene er lavere enn for bøk lignin ekstrahert av organiske løsningsmidler (etanol / vann / H2SO4) rapportert i litteraturen17. Dette indikerer at DES-behandling forbedrer molekylvekt homogeniteten i lignin sammenlignet med behandling med organiske løsningsmidler. FTIR-spektraet indikerer at ligninfunksjonelle grupper påvirkes av DES-løsningsmidlet som brukes. Spectra viser signaler på 1730-1702 cm-1 tildelt strekkvibrasjonen av ukonjugede karbonylgrupper, mens topper på 1643-1635 cm-1 indikerer strekkvibrasjonen av konjugiserte karbonylgrupper. Disse resultatene viser muligheten for å trekke ut verdiskapende lignin med høy renhet fra middelhavsbiomasser (som for tiden er undervurdert og brukt enten som fôr eller som jordforstås) og kan bidra til å bestemme det optimale DES-løsningsmidlet samtidig som renheten til lignin sikres renhet. For eksempel viste DES1 den reneste utvinningen av lignin, men med lavere utbytte enn det som ble observert ved hjelp av de to andre DES-ene.
Den foreslåtte metoden kan enkelt brukes på grunn av det billige og grønne ChCl-oksalsyre dype eutektiske løsningsmiddelsystemet. Kolinklorid er et organisk salt og oksalsyre er tilgjengelig som et naturlig produkt av planter, som er rikelig med lave kostnader. Denne teknikken (en ultrarask protokoll, som i ett trinn gir biomassefraksjonering og høy renhet lignin utvinning) gjelder for alle typer lignocellulosic biomasse som har en kjemisk sammensetning som ligner den som studeres her på laboratorieskalaen ved hjelp av mikrobølge-DES-prosessen eller ved pilotskalaen ved hjelp av DES-ultralydprosessen eller ved konveksjonell oppvarming.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne rapporterer ingen interessekonflikt.
Acknowledgments
MK og TB takker Haitham Ayeb for statistiske analyser og figurforberedelser, Walloon Region (European Regional Development-VERDIR) og minister for høyere utdanning og vitenskapelig 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).
