Name: a novel method for the pentosan analysis present in jute biomass and its conversion into sugar monomers using acidic ionic liquid
Uploaded: 2018-06-01T14:30:00
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科学省と台湾の技術 (ほとんど) に感謝したいと思います (104-2628-E-002-008-MY3; 105-2218-E-155-007; 105-2221-E-002-003-MY3; 105-2221-E-002-227-MY3; 105-2622-E-155-003-CC2) と国立台湾でトップ大学プロジェクトの目的資金調達サポートの大学 (105R7706)。サブプロジェクトの高等教育品質向上プロジェクト (HEQEP)、完全な提案 #2071 を通じてこの仕事の一部の資金を世界銀行に感謝しております。この作品は、ウーロンゴン大学 AIIM (金資金) でも部分的に支持されました。

仕事を提示で使用されるいくつかの化学物質が有毒で発がん性です。合成 IL とバイオマス処理を実行するときは、すべての適切な安全対策を使用してください。
1. 酸性の IL の準備
<ol><li>50 mL の丸底フラスコに 1, 3 - プロパンスルトンの 7.625 モルを追加し、ゴムキャップでフラスコを閉じます。</li>
	<li>ゆっくりと 1, 3-propanesultone の 7.625 モルに 7.625 m モルの 1 methylimidazo...

<ol>
	<li>Demirba&#351;, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomass+resource+facilities+and+biomass+conversion+processing+for+fuels+and+chemicals.">Biomass resource facilities and biomass conversion processing for fuels and chemicals.</a> Energy Convers. Manage. 42 (11), 1357-1378 (2001).</li><li>Matsagar, B. M., Dhepe, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Br&#246;nsted+acidic+ionic+liquid-catalyzed+conversion+of+hemicellulose+into+sugars.">Br&#246;nsted acidic ionic liquid-catalyzed conversion of hemicellulose into sugars.</a> Catal. Sci. Technol. 5 (1), 531-539 (2015).</li><li>Matsagar, B. M., Dhepe, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+cations,+anions+and+H++concentration+of+acidic+ionic+liquids+on+the+valorization+of+polysaccharides+into+furfural.">Effects of cations, anions and H+ concentration of acidic ionic liquids on the valorization of polysaccharides into furfural.</a> New J Chem. 41 (14), 6137-6144 (2017).</li><li>Costa Lopes, A. M., Morais, A. R. C., &#321;ukasik, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sustainable+Catalytic+Strategies+for+C5-Sugars+and+Biomass+Hemicellulose+Conversion+Towards+Furfural+Production.">Sustainable Catalytic Strategies for C5-Sugars and Biomass Hemicellulose Conversion Towards Furfural Production.</a> Production of Platform Chemicals from Sustainable Resources. , 45-80 (2017).</li><li>Matsagar, B. M., Munshi, M. K., Kelkar, A. A., Dhepe, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+concentrated+sugar+solutions+into+5-hydroxymethyl+furfural+and+furfural+using+Bronsted+acidic+ionic+liquids.">Conversion of concentrated sugar solutions into 5-hydroxymethyl furfural and furfural using Bronsted acidic ionic liquids.</a> Catal. Sci. Technol. 5 (12), 5086-5090 (2015).</li><li>G&#252;rb&#252;z, E. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+Hemicellulose+into+Furfural+Using+Solid+Acid+Catalysts+in+&#947;-Valerolactone.">Conversion of Hemicellulose into Furfural Using Solid Acid Catalysts in &#947;-Valerolactone.</a> Angew Chem Int Ed. 52 (4), 1270-1274 (2013).</li><li>Filiciotto, L., Balu, A. M., Van der Waal, J. C., Luque, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+insights+into+the+production+of+biomass-derived+side+products+methyl+levulinate,+furfural+and+humins.">Catalytic insights into the production of biomass-derived side products methyl levulinate, furfural and humins.</a> Catal Today. 302, 2-15 (2017).</li><li>Matsagar, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Production+of+Furfural+in+One-pot+Fashion+from+Raw+Biomass+Using+Br&#248;nsted+Acidic+Ionic+Liquids.">Direct Production of Furfural in One-pot Fashion from Raw Biomass Using Br&#248;nsted Acidic Ionic Liquids.</a> Sci. Rep. 7 (1), 13508 (2017).</li><li>Gschwend, F. J. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pretreatment+of+Lignocellulosic+Biomass+with+Low-cost+Ionic+Liquids.">Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids.</a> J Vis Exp. (114), e54246 (2016).</li><li>Xu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transforming+biomass+conversion+with+ionic+liquids:+process+intensification+and+the+development+of+a+high-gravity,+one-pot+process+for+the+production+of+cellulosic+ethanol.">Transforming biomass conversion with ionic liquids: process intensification and the development of a high-gravity, one-pot process for the production of cellulosic ethanol.</a> Energy Environ. Sci. 9 (3), 1042-1049 (2016).</li><li>Sun, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-pot+integrated+biofuel+production+using+low-cost+biocompatible+protic+ionic+liquids.">One-pot integrated biofuel production using low-cost biocompatible protic ionic liquids.</a> Green Chem. 19 (13), 3152-3163 (2017).</li><li>Nguyen, C. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+treatments+for+producing+5-hydroxymethylfurfural+(HMF)+from+lignocellulosic+biomass.">Combined treatments for producing 5-hydroxymethylfurfural (HMF) from lignocellulosic biomass.</a> Catal Today. 278 (Part 2), 344-349 (2016).</li><li>Yan, N., Yuan, Y., Dykeman, R., Kou, Y., Dyson, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodeoxygenation+of+Lignin-Derived+Phenols+into+Alkanes+by+Using+Nanoparticle+Catalysts+Combined+with+Br&#248;nsted+Acidic+Ionic+Liquids.">Hydrodeoxygenation of Lignin-Derived Phenols into Alkanes by Using Nanoparticle Catalysts Combined with Br&#248;nsted Acidic Ionic Liquids.</a> Angew Chem Int Ed. 49 (32), 5549-5553 (2010).</li><li>Weerachanchai, P., Lee, J. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recyclability+of+an+ionic+liquid+for+biomass+pretreatment.">Recyclability of an ionic liquid for biomass pretreatment.</a> Bioresour. Technol. 169 (Supplement C), 336-343 (2014).</li><li>Shill, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+liquid+pretreatment+of+cellulosic+biomass:+Enzymatic+hydrolysis+and+ionic+liquid+recycle.">Ionic liquid pretreatment of cellulosic biomass: Enzymatic hydrolysis and ionic liquid recycle.</a> Biotechnol Bioeng. 108 (3), 511-520 (2011).</li><li>Tadesse, H., Luque, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+on+biomass+pretreatment+using+ionic+liquids:+An+overview.">Advances on biomass pretreatment using ionic liquids: An overview.</a> Energy Environ. Sci. 4 (10), 3913-3929 (2011).</li><li>Agirrezabal-Telleria, I., Gandarias, I., Arias, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+furfural+from+pentosan-rich+biomass:+Analysis+of+process+parameters+during+simultaneous+furfural+stripping.">Production of furfural from pentosan-rich biomass: Analysis of process parameters during simultaneous furfural stripping.</a> Bioresour. Technol. 143 (Supplement C), 258-264 (2013).</li><li>Yingying, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Improved+Method+for+Determination+of+Pentosans+in+Pulps+using+Dual-Wavelength+Spectroscopy.">An Improved Method for Determination of Pentosans in Pulps using Dual-Wavelength Spectroscopy.</a> BioResources. 11 (3), 6801-6807 (2016).</li><li>Kumar, A. K., Sharma, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+updates+on+different+methods+of+pretreatment+of+lignocellulosic+feedstocks:+a+review.">Recent updates on different methods of pretreatment of lignocellulosic feedstocks: a review.</a> Bioresour. Bioprocess. 4 (1), 7 (2017).</li><li>Kumar, P., Barrett, D. M., Delwiche, M. J., Stroeve, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+Pretreatment+of+Lignocellulosic+Biomass+for+Efficient+Hydrolysis+and+Biofuel+Production.">Methods for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 48 (8), 3713-3729 (2009).</li></ol>

C5 糖モノマーは H2など様々 な均質なブレンステッド酸性触媒を用いた実証にジュート バイオマス変換に存在する、ペントサンなど4、塩酸および酸性 IL。さらに、酸性の IL の触媒の結果は酸味 (1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム塩化) なし IL を比較しました。すべての反応は、160 ° c 水でパー オートクレーブで行われました。酸性の IL の使用法を示したこの作品で使用され?...

バイオマスでは、だから持続可能な安価で、化石資源とは異なり均等化石原料を交換する有望な候補の一つになって、再生可能エネルギーと化学のソースとして大きな可能性があります。リグノ セルロース系バイオマスの推定生産は1年ごと 1460 億トンです。リグノ セルロース系バイオマス主にその 3 つの主要な構成成分としてヘミセルロース、セルロース、リグニンで構成されます。リグニンはフェニルプロパノイド ユニットから作られた芳香族ポリマーです。その一方で、セルロースとヘミセルロースは、リグノ セルロース系バイオマスの多糖類部分です。セルロースは、β(1→4) ガラクシド結合で接続されているグルコース単位ヘミセルロースは成っている C5 糖、C6 糖と糖酸 β (1→4)、β (1 → 3) と (1→6) β グリコシド結合2,3で一緒にリンクされている一方で構成されます。種々 のリグノ セルロース系バイオマス(バガス、もみ殻、小麦わら等)、と共にジュート リグノ セルロース バイオマスも非常に大量 (約98 %2014 年に世界の合計のジュートの生産と比較してアジアで生成されます。バングラデシュ ジュート バイオマス 2014年4で世界一 (10 トン6 x 3.39) ジュート バイオマスの総生産と比較して 10 トン6 x 1.34 を作り出す間、インドはジュート バイオマスの 10 トン6 x 1.96 を生成します。この非食用のバイオマスの利用は、食料需要と競合しません。したがって、それはさまざまな付加価値を合成の在庫としてそれを使用する有益な化学物質(キシロース、アラビノース、フルフラール、5-ヒドロキシメチルフルフラール (HMF) 等)。フルフラールと HMF は米国エネルギー省によるとバイオマス5から派生した上位 30 ビルディング ブロック化学物質の一部としてと見なされます。フルフラールは、キシロースやヘミセルロースから直接に得られるし、多くの重要な化学物質に変換することができます。フルフリル アルコール、メチル フラン テトラヒドロ フランは、フルフラール6から得られる重要な化学物質です。したがって、ジュート バイオマスなどリグノ セルロース系バイオマスの C5 糖と他の重要な化学物質への変換は、重要なトピックです。
広範な報告が様々 な触媒リグノ セルロース系バイオマスの値への変換法に利用可能な追加の化学物質。無機酸 (HCl と H2SO4) 糖 (ペントース、ヘキソース糖) にヘミセルロースとリグノ セルロース系バイオマスの変換用触媒(アンバー、HMOR、HUSY、サポ 44 等)が大幅に用い・ フラン (フルフラールと HMF)7,8。再利用性と無機酸の腐食性は、主要な問題です。しかし、固体酸触媒とより高い温度や圧力が必要触媒の表面で反応が発生するためです。これらの問題を克服するために最近 ILs は触媒や溶剤9,10、11,12,13,14としてバイオマスの物価安定政策のために報告されます。イルの溶媒としての使用は、コストが高く、製品の分離の難しさを作成する ILs の下の蒸気圧のためより良い方法ではありません。したがって、それは付加価値にバイオマス変換 (少量) で触媒として水溶媒系でリサイクル可能な IL を使用することが不可欠の化学物質。
ペントサン ジュート バイオマスの存在のすべての前処理なし糖モノマーへの直接変換のための触媒として 1-methyl-3-(3-sulfopropyl) イミダゾリウム水素硫酸酸性イルを使用する方法を紹介します。一般的には、バイオマス前処理に ILs の非常に大きな量を使用に対しリグノ セルロース系バイオマス10,15,16,17の前処理 ILs が報告されます。したがって、触媒としてイルを使用して化学物質追加治療なしのリグノ セルロース系バイオマスの変換に有利です。さらに、現在の仕事、様々 な芳香族モノマー18に変換することができます Klason メソッドを使用してジュート バイオマスでリグニン濃度を計算します。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-Methylimidazole</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M50834</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,3-Propanesultone</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P50706</td>
			<td>Moisture sensitive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p-nitroaniline</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>185310</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene</td>
			<td>J. T. Baker</td>
			<td>9460-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Honeywell-Fluka</td>
			<td>30743</td>
			<td>Highly corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Honeywell-Fluka</td>
			<td>30719</td>
			<td>Highly corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-butyl-3-methylimidazolium chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>900856</td>
			<td>Highly hygroscopic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D(+)-Xylose</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>141001000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L(+)-Arabinose</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>104981000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Spectrometer</td>
			<td>JASCO</td>
			<td>V-670</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parr reactor</td>
			<td>Parr USA</td>
			<td>Seriese 4560</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parr reactor controller</td>
			<td>Parr USA</td>
			<td>Seriese 4848</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High pressure liquid chromatography (HPLC)</td>
			<td>JASCO</td>
			<td>Seriese LC-2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital hot plate stirrer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>SP142020-33Q Cimarec</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oven furnace</td>
			<td>Thermal Scientific</td>
			<td>FB1400 Thermolyne blast oven furnace</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a novel method for the pentosan analysis present in jute biomass and its conversion into sugar monomers using acidic ionic liquid

最近、イオン液体 (ILs) は、熱的安定性、低い蒸気圧、非可燃性、高い熱容量と可変溶解度、酸味などその顕著な特性のために貴重な薬品バイオマスを物価安定政策に使用されます。ここでは、ブレンステッド酸性 1-methyl-3-(3-sulfopropyl)-imidazolium 水素硫酸 IL の触媒量を用いたワンポット プロセスのジュート バイオマスの存在のペントサンから C5 糖 (キシロースとアラビノース) の合成法を紹介します。酸性の IL は、実験室で合成し、その純度を理解するため NMR 分光学的手法を用いた特徴します。保釈のさまざまなプロパティは、酸の強さ、熱・熱水安定性、触媒が高温 (250 ° C) 安定と非常に高い酸強度 (Ho 1.57) を所有していることを示したなど計測されます。酸性の IL は糖とフルフラールにペントサンの 90% に変換します。したがって、本研究で提示方法は、リグノ セルロース系バイオマスの他の種類のペントサン濃度の評価にも使用できます。

ペントサンとバイオマスから回復したリグニンの正確な量は、リグノ セルロース系バイオマスの種類によって異なります。リグノ セルロース系バイオマスのさまざまな場所から収集された類似した種類はペントサンとリグニンの濃度の異なるを持つことができます。本研究で使用されるジュート バイオマスには 20 wt% ペントサンと 14 wt% リグニンが含ま...

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A Novel Method for the Pentosan Analysis Present in Jute Biomass and Its Conversion into Sugar Monomers Using Acidic Ionic Liquid

水の触媒としてブレンステッド酸性イオン液体 (金具) の存在と再生可能な非食用リグノ セルロース系バイオマス (すなわちジュート) から C5 糖 (キシロースとアラビノース) の合成のためのプロトコルを提案します。金具触媒展示従来のミネラル酸触媒よりもよりよい触媒性能 (H2SO4と HCl)。

ペントサン解析手法ジュート バイオマスと酸性イオン液体を用いた糖モノマーへの変換に存在

Recently, ionic liquids (ILs) are used for biomass valorization into valuable chemicals because of their remarkable properties such as thermal stability, ...

Research

JoVE Journal

Environment

Transient Gene Expression in Tobacco using Gibson Assembly and the Gene Gun

ギブソンアセンブリと遺伝子銃を用いてタバコの一過性の遺伝子発現

In order to target a single protein to multiple subcellular organelles, plants typically duplicate the relevant genes, and express each gene separately ...

High-throughput Screening of Recalcitrance Variations in Lignocellulosic Biomass: Total Lignin, Lignin Monomers, and Enzymatic Sugar Release

リグノセルロース系バイオマス中の反抗バリエーションのハイスループットスクリーニング：総リグニン、リグニンモノマー、および酵素シュガーリリース

The conversion of lignocellulosic biomass to fuels, chemicals, and other commodities has been explored as one possible pathway toward reductions in the ...

A Simple Method for Automated Solid Phase Extraction of Water Samples for Immunological Analysis of Small Pollutants

小さな汚染物質の免疫学的分析のための水試料の自動固相抽出ための簡単​​な方法

A new method for solid phase extraction (SPE) of environmental water samples is proposed. The developed prototype is cost-efficient and user friendly, and ...

Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

低コストのイオン液体でリグノセルロース系バイオマスの前処理

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

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Rice fields host a large diversity of arthropods, but investigating their population dynamics and interactions is challenging. Here we describe the ...

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多数の試料を用いた実験における土壌微生物の同定のための脂質抽出と分析法

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This paper introduces a procedure to investigate the adsorption of phosphonates onto iron-containing filter materials, particularly granular ferric ...

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腐食性煙道ガスを用いたベンチスケール光バイオリアクターにおける微細藻類栽培とバイオマス定量

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ペントサン解析手法ジュート バイオマスと酸性イオン液体を用いた糖モノマーへの変換に存在

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