Name: extraction of lignin with high &#946;-o-4 content by mild ethanol extraction and its effect on the depolymerization yield
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Duration: 10 min 18 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Extraction of Lignin with High ÃŽÂ²-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield at JoVE.com

Arbejdet blev finansieret af den Europæiske Union (Marie Curie ITN 'SuBiCat' PITN-GA-2013-607044, PJD, KB og JGdV), ud over økonomisk støtte fra det europæiske forskningsråd, ERC starter Grant 2015 (CatASus) 638076 (annoncer og KB) og forskningsprogrammet Talent Ordningen (Vidi) med projektnummer 723.015.005 (KB), som er delvis finansieret af den nederlandske Organisation for videnskabelig forskning (NWO).

1. forbehandling af valnød tilførslerne før Lignin udvinding
<ol><li>Produktion af afskårne valnød skaller<ol>
<li>Feed valnød skaller til en hammer kutter til fraktur skaller. Udstyre hammer fræser med en 5 mm sigte på stikkontakten. Indsamle de brækkede valnød skaller i et 1 L glas bægerglas.</li>
		<li>Feed de brækkede skaller til en mikro hammer kutter til at få jorden skaller. Udstyre mikro hammer fræser med en 2 mm sigte på stikkontakten. Indsamle jord valnød skallerne i et 1 L glas bægerglas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Udvinding af fedtsyrer fra jorden valnød skaller<ol>
<li>Lægge 150 g skåret valnød skaller i en kolbe på 500 mL runde-bunden. Runde-bunden kolben tilsættes 200 mL toluen og en omrøring bar.</li>
		<li>Vedhæfte en tilbageløbskøler runde-bunden kolben. Varme blanding på refluks temperatur (111 ˚C) med en oliebad i 2 timer med kraftig omrøring.</li>
		<li>Stop varme efter 2 h og lad blandingen køle ned til stuetemperatur ved at fjerne det fra oliebad.</li>
		<li>Fjerne toluen ved filtrering (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse). Kassér toluen filtratet.</li>
		<li>Fjerne toluen rester af varme valnød skaller natten over i et vakuum ovn ved 80 ˚C og 50 mbar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fræsning af pre-uddraget valnød skaller<ol>
<li>Plads 7 ZrO2 slibning kugler med en diameter på 20 mm i en 250 mL slibning skål lavet af ZrO2.</li>
		<li>Fyld skålen med 40 g valnød partikler. Tilføje 60 mL isopropanol til slibning skålen.</li>
		<li>Udføre slibning af valnød skaller med en roterende kugle mill. Grind i 4 cyklusser af 2 min slibning på 27 x g efterfulgt af en 4 min pause. Holde temperaturen i skål under 80 ˚C til enhver tid. Udføre ikke mere end 3 partier og lad skålen køle ned bagefter.</li>
		<li>Indsamle de fint formalet valnød skaller i en kolbe på 500 mL runde-bunden. Fjerne isopropanol af roterende fordampning ved 40 ˚C og 125 mbar.</li>
		<li>Tør valnød skaller natten over i et vakuum ovn ved 50 ˚C og 50 mbar.</li>
		<li>Sigtes den fint formalet valnød skaller gennem en 1 mm sigte. Jorden de partikler, der er for store igen med roterende kugle mill.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. forberedelse af de træ energiafgrøder
<ol><li>Skæring af træplanker<ol>
<li>Placer træplanker under en boremaskine, som er udstyret med en flad træ hastighed borehoved. Indsamle træspåner i et glas bægerglas.</li>
		<li>Marker de træ spåner i en kaffemølle til skær dem i mindre stykker.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Udvinding af fedtsyrer fra træ<ol>
<li>Udføre udvinding af fedtsyrer fra træ på præcist samme måde som beskrevet for valnød skaller i trin 1.2. Bemærk: Ingen fræsning af træ er udført i bolden møllen, da betingelserne angivet i trin 1.3 ikke resultere i en reduktion af partikelstørrelsen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. udvinding af høj β-O-4 Ethanosolv Lignin
<ol><li>Mild ethanol udvinding (metode A)<ol>
<li>Sat 25 g af tilførslerne i en kolbe på 500 mL runde-bunden. Tilføje en 80: 20 ethanol/vand-blanding (200 mL), 4 mL af 37% HCl løsning (0,24 M) og en magnetisk omrøring bar runde-bunden kolben.</li>
		<li>Vedhæfte en tilbageløbskøler runde-bunden kolben. Varme blanding atreflux temperatur med et oliebad for 5 h med kraftig omrøring.</li>
		<li>Lad blandingen afkøle til stuetemperatur ved at fjerne det fra oliebad. Filtrer blandingen (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse) og vaske resten med 4 gange 25 mL ethanol.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Arbejde op og isolation af lignin<ol>
<li>Indsamle spiritus i en kolbe på 500 mL runde-bunden. Koncentrere spiritus af roterende fordampning ved 40 ˚C og 150 mbar.</li>
		<li>Opløse den opnået solid i 30 mL acetone. Brug et ultralydsbad, hvis det faste stof ikke opløses fuldstændigt.</li>
		<li>Bundfald af lignin ved at tilføje blandingen til 600 mL vand. Hvis ingen nedbør opstår, tilføje en lille mængde af mættet vandig Na2så4 løsning til flocculate af lignin.</li>
		<li>Indsamle lignin ved filtrering (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse). Vask lignin med 25 mL vand 4 gange. Kassér filtratet, hvis ingen analyse af hemicellulose brøkdel er påkrævet. Hvis filtratet er meget grumset, føje det til en centrifugering tube og indsamle (fast) bunden brøkdel ved centrifugering.</li>
		<li>Tillad lignin til luft tørre natten over. Tørre lignin yderligere i vakuumtørreskabet (overnatning på 50 ˚C og 50 mbar).</li>
		<li>Bestemme udbyttet efter lignin er tørret natten over i et vakuum ovn.</li>
		<li>Bestemme ekstraktionseffektivitet af lignin ved at dividere det samlede lignin indhold som bestemmes af den Klason metode24.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Højere temperatur ethanol udvinding (metode B)<ol>
<li>Sætte 15 g af tilførslerne i en 250 mL autoklave. Tilføje en 80: 20 ethanol/vand-blanding (120 mL), 2,4 mL HCl (0,24 M) og en magnetisk omrøring bar.</li>
		<li>Varme blanding på 120 ˚C for 5 h med en omrøring hastighed på 5,2 x g. Cool blanding bagefter i isbad.</li>
		<li>Filtrer blandingen (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse) og vaske resten 4 gange med 15 mL ethanol.</li>
		<li>Udføre yderligere arbejde op og isolation præcist som beskrevet i trin 3.2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Større skala højere temperatur ethanol udvinding af valnød shell (metode C *)<ol>
<li>Sætte 90 g fint jorden valnød shell i en 1 L højtryk autoklave. Tilføje en 80: 20 ethanol/vand-blanding (750 mL) og 6,25 mL H2SO4 (0,12 M).</li>
		<li>Varme blanding på 120 ˚C for 5 h med en omrøring hastighed på 35,8 x g. Cool blanding tilbage til stuetemperatur ved at dreje på reaktorerne kølesystem efter 5 h reaktionstid.</li>
		<li>Filtrer blandingen (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse) og vaske resten 4 gange med 75 mL ethanol. Bemærk: Ved hjælp af flere filtre sparer en masse tid.</li>
		<li>Indsamle liquors i 2 lige store partier. Udføre arbejde op og isolation som beskrevet i trin 3.2 med dobbelt mængde af opløsningsmidler for begge partier.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kontrol eksperimenter trin 3.1. (Metode A *) og trin 3.3. (Metode B *) (valgfrit)<ol>
<li>Sætte den nøjagtige nogle materialer som beskrevet i trin 3.1.1 men Erstat HCl løsning med 1,67 mL H2SO4 (0.12M). Resten af trin 3.1-3.2 er identisk med metode A.</li>
		<li>Sætte den nøjagtige nogle materialer som beskrevet i trin 3.3.1 men Erstat HCl løsning med 1,0 mL af H2SO4 (0.12M). Resten af trin 3.3 er identisk med Metode B.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. de etherification af Lignin (valgfri)
<ol><li>1000 mg af lignin i en 24 mL af 1:1 1,4-dioxan/vand blandingen i en 100 mL runde-bunden målekolbe opløses. Der tilsættes 1 mL af en 37% HCl-opløsning til blandingen.</li>
	<li>Tilføje en omrøring bar og vedhæfte en tilbageløbskøler runde-bunden kolben. Varme blanding til 100 ˚C med et oliebad for 5 h med kraftig omrøring.</li>
	<li>Lad blandingen køle ned til stuetemperatur ved at fjerne det fra oliebad. Tilsæt blandingen til 160 mL vand at udfælde lignin.</li>
	<li>Indsamle lignin ved filtrering (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse) og vaske lignin med 25 mL af vandet 2 gange. Tillad lignin til luft tørre natten over. Tørre lignin yderligere i vakuumtørreskabet (overnatning på 50 ˚C og 50 mbar).</li>
</ol>5. analyse af Lignin
<ol><li>To-dimensionelle Kernemagnetisk resonans (2D-NMR) analyse<ol>
<li>Opløse 60 mg tørret lignin i 0,7 mL af d6-acetone. Tilføj et par dråber af D2O, hvis lignin ikke fuldt opløses. Sæt blandingen i et NMR-rør og tage en 2D proton heteronuclear enkelt quantum sammenhæng spektre (HSQC) med en NMR-spektrometer med følgende parametre: (11, -1), (160, -10), nt = 4, ni = 51220.</li>
		<li>Analysere de opnåede HSQC spektre. Justere spektre af manuel fase korrektioner på begge akse, indtil alle signaler er positive, da dette er især vigtigt langs den vandrette (f2) akse. Udfør ingen baseline korrektioner. Positioner i alle sammenhænge er givet i trin 5.1.3 og 5.1.6.</li>
		<li>Integrere signalerne i regionen aromatiske, der svarer til de tre forskellige aromatiske enheder (proton nummerering pr. figur 4). Disse signaler er i regionen [(Proton range) (kulstof range)]: S2/6: [(6.48-6.90)(104-109)] S'2/6: [(7.17-7.50)(105-109)] Skondenseret: [(6.35-6.65)(106-109)] G2: [(6.78-7.14)(111.5-116)] G5: [(6.48-7.06)(115-120.5)] G6: [(6.65-6.96)(120.5-124.5)] H2/6: [(7.05-7.29)(128.5-133)] Bemærk: H3/5 overlapper med G5 signal, og det antages, at H2/6 har den samme intensitet som Hansen3/5. Signal for kondenseret G overlapper med G5. Hvis ingen (eller næsten ingen) G2 og G6 signaler er til stede, indikerer dette, at der er sket fuld kondensering af G.</li>
		<li>Beregning af aromatiske enheder med formlen: Samlede aromatiske = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Skondenseret) + ((G2 + G5 + G6- H2/6) / 3) + (Hansen2/6 / 2)</li>
		<li>Beregne procentdelen af G, H og S enheder med følgende formler: Forholdet S = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Scondensed): total aromatisk x 100% Forholdet G = ((G2+ G5+ G6- H2/6) / 3): total aromatisk x 100% Forholdet H = (H2/6 / 2): total aromatisk x 100%</li>
		<li>Integrere signaler i de alifatiske region-signaler, der svarer til β-O-4, β-β og β-5 samvirke og Hibbert ketoner. Disse er i regionen [(proton range) (kulstof range)]: Β-O-4α [(4.76-5.10)(73-77.5)] Β ' - O - 4α [(4.44-4.84)(81.5-86)] Β-O-4β og β' - O - 4β [(4.03-4.48)(85-90.5)] Β-O-4γ og β' - O - 4γ [(3.10-4.00)(58.5-62)] Β-5α [(5.42-5.63)(88-92)] Β-5β [(3.36-3.56)(53-54.5)] Β-5γ [(3.50-4.00)(62-64.5)] Β-βα [(4.59-4.77)(86.5-89.5)] Β-ββ [(2.98-3.20)(55.5-59)] Β-βγ [(3.75-3.96)(72.5-76)] og [(4.10-4.31)(72.5-76)] HKγ [(4.20-4.30)(66-68)] Bemærk: Β-protoner af β-O-4 og β' - O - 4 forbindelser overlapning. De strukturelle motiver af disse forbindelser gives i figur 1.</li>
		<li>Det samlede antal forbindelser pr. 100 C9 enheder er alle baseret på signalet fra α proton af forbindelserne. Beregn det samlede antal forbindelser med følgende formler: Β-O-4 forbindelser = (β-O-4α + β' - O - 4α) / samlet aromatisk x 100 # Β-5 forbindelser = β-5α / samlet aromatisk x 100 Β-βforbindelser = β βα / samlet aromatisk x 100</li>
	</ol>
</li>
	<li>Gel gennemtrængning kromatografi (GPC) analyse<ol>
<li>10 mg tørret lignin i 1 mL af tetrahydrofuran (THF) opløses (med en dråbe af toluen som intern standard). Filtrere denne blanding gennem et 0,45 µm filter, sprøjte ind i en autosampler hætteglas med en reduceret mængde indløb af 0,3 mL. Luk autosampler hætteglasset med en fælles landbrugspolitik.</li>
		<li>Tilføre en THF GPC 20 µL af prøven. Behandle de fremkomne data.</li>
		<li>Korrigere de opnåede signal for reference signal (toluen). Vælg eluering lydstyrken for den korrekte område (~ 200-10000 Da). Beregne massedistribution af softwaren.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. depolymerization af Arabinose til phenol 2-Arylmethyl-1,3-Dioxolanes (acetaler)
<ol><li>Sted 50 mg tørret lignin i en 20 mL mikrobølgeovn hætteglas som reaktion fartøj udstyret med en magnetomrører. Tilføje 0.85 mL 1,4-dioxan, 50 µL af ethylenglycol i 1,4-dioxan (0,54 mL/mL) og 50 µL af octadecane (intern standard) i 1,4-dioxan (26 mg/mL).</li>
	<li>Luk reaktion fartøj og varme løsning til 140 ° C under omrøring på 3,8 x g.</li>
	<li>Når reaktion fartøj når 140 ° C, skal du tilføje 50 µL af Fe (III) OTf3 i 1,4-dioxan (0,1 g/mL).</li>
	<li>Rør reaktor i 15 min.</li>
	<li>Køle reaktoren til stuetemperatur og fjerne depolymerization væsken, som beskrevet i trin 7.1.</li>
</ol>7. arbejde op og analyse af Depolymerization blandinger
<ol><li>Filtrer væsken over Celite (permeabilitet: 2,60-6-50 darcy; partikelstørrelse: 150 mesh Tyler; si bevare (140 M U.S.): 2,0-25,0%) og samle i et 2 mL centrifugeglas.</li>
	<li>Koncentrere den flydende natten over ved 35 ° C i en roterende vakuum koncentrator.</li>
	<li>Uddrag den endelige olie/fast stof med følgende procedure:<ol>
<li>Suspenderet og svulme rester i 0,15 mL dichlormethan (DCM) af omfattende blanding (af vortex), 15 min af sonikering og 30 min i automatiske hjul.</li>
		<li>Centrifugeres prøver for op til 10 s ved hjælp af en minispin bordplade centrifuge til at sikre, at væsken i bunden af røret (centrifugering hastighed: 671 x g).</li>
		<li>Tilføje 0,75 mL toluen og blandes grundigt (af vortex og 10 min ultralydbehandling).</li>
		<li>Centrifugeres prøver for op til 10 s ved hjælp af en minispin bordplade centrifuge (centrifugering hastighed: 671 x g) til at sikre, at væsken i bunden af røret.</li>
		<li>Adskille lys økologisk væsken fra det faste eller tyk olieagtig rest og filtrere denne væske over et stik af Celite og indsamle i et hætteglas. Bemærk: Denne procedure for suspension/vask gentages tre gange, og i den sidste udvinding, 0,5 mL toluen anvendes.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Koncentrere de kombinerede økologisk faser af roterende fordampning (40 ˚C, 20 mbar).</li>
	<li>Remanensen opløses fedtet i 1 mL af DCM til gaskromatografi flamme ionisering detektor (GC-FID) analyse.</li>
	<li>Udføre GC-FID-enheden ved hjælp af en GC, udstyret med en FID detektor og brug helium som bæregassen. Standardindstillinger: 1 µL indsprøjtning, en split ration af 50: 1, en helium flow på 0,95 mL/min. udstyr GC apparater med HP5 kolonne (30 m x 0,25 mm x 0,25 µm) og Kør med en temperatur profil, som starter med en 5 min. 60 ° C isoterm. Opfølgning af en 10 ° C/min. rampe i 20 min. til 260 ° C. Hold denne temperatur i 20 min.</li>
	<li>Integrere toppe i spektrene manuelt. Retentionstider af toppene er som følgende: octadecane (21.4 min), H-acetal (19,5 min), G-acetal (20,8 min), S-acetal (23,4 min). Bruge de opnåede værdier i skridt 7,8 til at udføre kvantificering.</li>
	<li>Udføre kvantificering af G acetaler, som er baseret på en kalibreringskurve med en standard sammensatte isoleret ved hjælp af en intern standard (octadecane). Bemærk: Kalibreringskurven: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq1.jpg"> (R2= 0,9991) Udbytte G-acetal:<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq2.jpg"> Baseret på tidligere resultater9,21,23 en responsfaktoren blev anslået til H og S acetal som 2.19 og mod 1,82, henholdsvis.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Tuck, C. O., P&#233;rez, E., Horv&#225;th, I. T., Sheldon, R. A., Poliakoff, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Valorization+of+Biomass:+Deriving+More+Value+from+Waste.">Valorization of Biomass: Deriving More Value from Waste.</a> Science. 337, 695-699 (2012).</li><li>Ragauskas, A. 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=Lignin+Valorization:+Improving+Lignin+Processing+in+the+Biorefinery.">Lignin Valorization: Improving Lignin Processing in the Biorefinery.</a> Science. 344, 709-719 (2014).</li><li>Sun, Z., Fridrich, B., de Santi, A., Elangovan, S., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bright+Side+of+Lignin+Depolymerization:+Toward+New+Platform+Chemicals.">Bright Side of Lignin Depolymerization: Toward New Platform Chemicals.</a> Chemical Reviews. 118 (2), 614-678 (2018).</li><li>Schutyser, W., Renders, T., Van den Bosch, S., Koelewijn, S. F., Beckham, G. T., Sels, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemicals+from+lignin:+an+interplay+of+lignocellulose+fractionation,+depolymerization,+and+upgrading.">Chemicals from lignin: an interplay of lignocellulose fractionation, depolymerization, and upgrading.</a> Chemical Society Reviews. 47 (3), 852-908 (2018).</li><li>K&#228;rk&#228;s, M. D., Matsuura, B. S., Monos, T. M., Magallanes, G., Stephenson, C. R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transition-metal+catalyzed+valorization+of+lignin:+the+key+to+a+sustainable+carbon-neutral+future.">Transition-metal catalyzed valorization of lignin: the key to a sustainable carbon-neutral future.</a> Organic &amp; Biomolecular Chemistry. 14 (6), 1853-1914 (2016).</li><li>Deuss, P. J., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+models+to+lignin:+Transition+metal+catalysis+for+selective+bond+cleavage+reactions.">From models to lignin: Transition metal catalysis for selective bond cleavage reactions.</a> Coordination Chemistry Review. 306, 510-532 (2016).</li><li>Yokoyama, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revisiting+the+Mechanism+of+&#946;-O-4+Bond+Cleavage+During+Acidolysis+of+Lignin.+Part+6:+A+Review.">Revisiting the Mechanism of &#946;-O-4 Bond Cleavage During Acidolysis of Lignin. Part 6: A Review.</a> Journal of Wood Chemistry and Technology. 35 (1), 27-42 (2014).</li><li>Sturgeon, M. R., 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=A+Mechanistic+Investigation+of+Acid-Catalyzed+Cleavage+of+Aryl-Ether+Linkages:+Implications+for+Lignin+Depolymerization+in+Acidic+Environments.">A Mechanistic Investigation of Acid-Catalyzed Cleavage of Aryl-Ether Linkages: Implications for Lignin Depolymerization in Acidic Environments.</a> ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 2 (3), 472-485 (2014).</li><li>Deuss, P. J., Scott, M., Tran, F., Westwood, N. J., de Vries, J. G., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aromatic+monomers+by+in+situ+conversion+of+reactive+intermediates+in+the+acid-catalyzed+depolymerization+of+lignin.">Aromatic monomers by in situ conversion of reactive intermediates in the acid-catalyzed depolymerization of lignin.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (23), 7456-7467 (2015).</li><li>Jastrzebski, R., Constant, S., Lancefield, C. S., Westwood, N. J., Weckhuysen, B. M., Bruijnincx, P. C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tandem+Catalytic+Depolymerization+of+Lignin+by+Water-Tolerant+Lewis+Acids+and+Rhodium+Complexes.">Tandem Catalytic Depolymerization of Lignin by Water-Tolerant Lewis Acids and Rhodium Complexes.</a> ChemSusChem. 9 (16), 2074-2079 (2016).</li><li>Kaiho, A., Kogo, M., Sakai, R., Saito, K., Watanabe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+trapping+of+enol+intermediates+with+alcohol+during+acid-catalysed+de-polymerization+of+lignin+in+a+nonpolar+solvent.">In situ trapping of enol intermediates with alcohol during acid-catalysed de-polymerization of lignin in a nonpolar solvent.</a> Green Chemistry. 17 (5), 2780-2783 (2015).</li><li>Huang, X., Zhu, J., Kor&#225;nyi, T. I., Boot, D. B., Hensen, E. 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=Effective+Release+of+Lignin+Fragments+from+Lignocellulose+by+Lewis+Acid+Metal+Triflates+in+the+Lignin-First+Approach.">Effective Release of Lignin Fragments from Lignocellulose by Lewis Acid Metal Triflates in the Lignin-First Approach.</a> ChemSusChem. 9 (23), 3262-3267 (2016).</li><li>Kaiho, A., Mazzarella, D., Satake, M., Kogo, M., Sakai, R., Watanabe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+di(trimethylolpropane)+cross+linkage+and+phenylnaphthalene+structure+coupled+with+selective+&#946;-O-4+bond+cleavage+for+synthesizing+lignin-based+epoxy+resins+with+controlled+glass+transition+temperature.">Construction of di(trimethylolpropane) cross linkage and phenylnaphthalene structure coupled with selective &#946;-O-4 bond cleavage for synthesizing lignin-based epoxy resins with controlled glass transition temperature.</a> Green Chemistry. 18 (24), 6526-6535 (2016).</li><li>Lahive, C. W., 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=Advanced+model+compounds+for+understanding+acid-catalyzed+lignin+depolymerization:+Identification+of+renewable+aromatics+and+a+lignin-derived+solvent.">Advanced model compounds for understanding acid-catalyzed lignin depolymerization: Identification of renewable aromatics and a lignin-derived solvent.</a> Journal of the American Chemical Society. 138 (28), 8900-8911 (2016).</li><li>Shuai, L., Saha, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+high-yield+lignin+monomer+production.">Towards high-yield lignin monomer production.</a> Green Chemistry. 19 (16), 3752-3758 (2017).</li><li>Rinaldi, R., 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=Paving+the+Way+for+Lignin+Valorisation:+Recent+Advances+in+Bioengineering,+Biorefining+and+Catalysis.">Paving the Way for Lignin Valorisation: Recent Advances in Bioengineering, Biorefining and Catalysis.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (29), 8167-8215 (2016).</li><li>Schutyser, W., Renders, T., van den Bosch, S., Koelewijn, S. F., Beckham, G. T., Sels, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemicals+from+lignin:+an+interplay+of+lignocellulose+fractionation,+depolymerization,+and+upgrading.">Chemicals from lignin: an interplay of lignocellulose fractionation, depolymerization, and upgrading.</a> Chemical Society Reviews. 47 (3), 852-908 (2018).</li><li>Constant, S., 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=New+insights+into+the+structure+and+composition+of+technical+lignins:+a+comparative+characterization+study.">New insights into the structure and composition of technical lignins: a comparative characterization study.</a> Green Chemistry. 18 (9), 2651-2665 (2016).</li><li>Smit, A., Huijgen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+fractionation+of+lignocellulose+in+herbaceous+biomass+and+hardwood+using+a+mild+acetone+organosolv+process.">Effective fractionation of lignocellulose in herbaceous biomass and hardwood using a mild acetone organosolv process.</a> Green Chemistry. 19 (22), 5505-5514 (2017).</li><li>Lancefield, C. S., Panovic, I., Deuss, P. J., Barta, K., Westwood, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pre-treatment+of+lignocellulosic+feedstocks+using+biorenewable+alcohols:+towards+complete+biomass+valorization.">Pre-treatment of lignocellulosic feedstocks using biorenewable alcohols: towards complete biomass valorization.</a> Green Chemistry. 19 (1), 202-214 (2017).</li><li>Deuss, P. J., Lancefield, C. S., Narani, A., de Vries, J. G., Westwood, N. J., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phenolic+acetals+from+lignins+of+varying+compositions+via+iron+(III)+triflate+catalysed+depolymerization.">Phenolic acetals from lignins of varying compositions via iron (III) triflate catalysed depolymerization.</a> Green Chemistry. 19 (12), 2774-2782 (2017).</li><li>Bauer, S., Sorek, H., Mitchell, V. D., Ib&#225;&#241;ez, A. B., Wemmber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Miscanthus+giganteus+Lignin+Isolated+by+Ethanol+Organosolv+Process+under+Reflux+Condition.">Characterization of Miscanthus giganteus Lignin Isolated by Ethanol Organosolv Process under Reflux Condition.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 60 (33), 8203-8212 (2012).</li><li>Deuss, P. 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=Metal+triflates+for+the+production+of+aromatics+from+lignin.">Metal triflates for the production of aromatics from lignin.</a> ChemSusChem. 9 (2), 2974-2981 (2016).</li><li>Nicholson, D. J., Leavit, A. T., Francis, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-stage+Klason+method+for+more+accurate+determinations+of+hardwood+lignin+content.">A three-stage Klason method for more accurate determinations of hardwood lignin content.</a> Cellulose Chemistry and Technology. 48 (1-2), 53-59 (2014).</li><li>Sun, Z., 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=Complete+lignocellulose+conversion+with+integrated+catalyst+recycling+yielding+valuable+aromatics+and+fuels.">Complete lignocellulose conversion with integrated catalyst recycling yielding valuable aromatics and fuels.</a> Nature catalysis. 1, 82-92 (2018).</li><li>Lancefield, C. S., Ojo, O. S., Tran, F., Westwood, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+Functionalized+Phenolic+Monomers+through+Selective+Oxidation+and+C-O+Bond+Cleavage+of+the+&#946;-O-4+Linkages+in+Lignin.">Isolation of Functionalized Phenolic Monomers through Selective Oxidation and C-O Bond Cleavage of the &#946;-O-4 Linkages in Lignin.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54 (1), 258-262 (2015).</li><li>Rahimi, A., Ulbrich, A., Coon, J. J., Stahl, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formic-acid-induced+depolymerization+of+oxidized+lignin+to+aromatics.">Formic-acid-induced depolymerization of oxidized lignin to aromatics.</a> Nature. 515, 249-252 (2014).</li><li>Bosque, I., Magallanes, G., Rigoulet, M., K&#228;rk&#228;s, M. D., Stephenson, C. R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox+Catalysis+Facilitates+Lignin+Depolymerization.">Redox Catalysis Facilitates Lignin Depolymerization.</a> ACS Central Science. 3 (6), 621-628 (2017).</li><li>Sette, M., Wechselberger, R., Crestini, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elucidation+of+Lignin+Structure+by+Quantitative+2D+NMR.">Elucidation of Lignin Structure by Quantitative 2D NMR.</a> Chemistry - A European Journal. 17 (34), 9529-9535 (2011).</li></ol>

Forfatterne rapportere nogen interessekonflikt

Resultater fra ekstraktioner på forskellige forhold og anden biomasse kilder afsløre, hvordan de optimale betingelser for lignin ekstraktion med et relativt højt indhold af β-O-4 forbindelser kan variere afhængigt af kilden. Eksempelvis valnød udvinding på barskere forhold (metode B) giver en tredobbelt stigning i udbytte med en i nærheden af tilbageholdelse af mængden af β-O-4 enheder, mens bøg og cedar udbyttet øges men er ledsaget af en betydelig nedgang i mængden af β-O-4 enheder. På den anden side for pine, de barskere udvinding betingelser give meget lidt gavn i udbytte og også føre til en lignin med et meget lavt beløb af β-O-4 enheder. Dette betyder, at typisk en form for optimering har inddrages får den korrekte balance mellem lignin udbytte og kvalitet i form af fastholdelse af mængden af β-O-4 enheder i opnåede lignin materiale.
Den store stigning i Mw lignin materiale fremstillet af barskere udvinding betingelser viser, at disse betingelser større fragmenter kan være udvundet giver højere udbytter. Men på disse betingelser, yderligere fragmentering sker, giver yderligere lavere molekylvægt materiale og dermed øge polydispersity som kan tydeligt ses i GPC grafer af valnød (figur 5a) og cedertræ (fig. 5 d) i form af signal på ~ 500 Da.
HSQC NMR er et vigtigt informative tool til at tilbyde sammenlignelige data om kvaliteten af forskellige Arabinose. Det skal bemærkes, at i denne procedure en standard HSQC eksperiment udføres, dette er fantastisk til at opnå sammenlignelige data men er ikke nødvendigvis kvantitative på grund af forskelle i afslapning gange. Det høje antal forbindelser vises for nogle Arabinose i tabel 1 er overvurderet. Kvantitative HSQC eksperimenter giver bedre resultater, men koster væsentligt mere NMR tid, selv om der findes alternativer29. Vores erfaring, skal tallene i tabel 1 divideres med en faktor af en 1,3 til bedre afspejler det faktiske beløb af β-O-4 enheder pr. 100 aromatiske enheder.
Som tidligere nævnt, de rapporterede resultater påpege, hvordan at finde optimale betingelser kan variere afhængigt af kilden for at opnå de maksimale monomer udbytter. For eksempel, når valnød bruges som råvaren, udbytte de samlede acetaler stigninger omkring to gange hvis barskere forhold (metode B) er ansat i lignin udvinding. Men dette er hovedsagelig på grund af den store forskel i lignin udvinding udbyttet, uden at det påvirker β-O-4 indhold. Anderledes, når pine bruges er mildere udvinding betingelser (metode A) at foretrække. Faktisk forårsage lignin udvinding resultater i meget lignende udbytterne i de to sager, men hårdere betingelser et fald i β-O-4 enheder (især ikke-etherificeret β-O-4 forbindelser), som kan være årsag til sådan en lav monomer udbytte, som anført i det foregående afsnit. Et betydeligt tab af ikke-etherificeret β-O-4 forbindelser kan observeres samt i tilfælde af bøg og cedar hvis betingelserne (metode B) anvendes til udvinding, som eventuelt fører til en lavere monomerer udbytte. Den samlede acetal udbytte varierer dog ikke så meget afhængig af udvinding. Faktisk er en omtrentlig to-fold stigning i lignin udvinding udbytte observeret for begge biomasse kilder skifte fra metoder A til B, som kompenserer for det groft sagt to-fold fald i monomer udbytte.

For den kemiske industri at blive bæredygtige, bør vedvarende energiafgrøder såsom lignocellulose biomasse anvendes som et alternativ til nuværende dominerende fossile dem1. For at gøre brug af sådanne energiafgrøder økonomisk levedygtig, bør høj værdi programmer søges for alle dens indhold. Lignocellulose biomasse kan indeholde ca. 30 wt % af lignin, der er en aromatisk polymer, som i øjeblikket kun et par programmer har været udviklet ud over dets anvendelse som brændsel af lav værdi2. Metode mod potentielt øgede værdi aromatiske komponenter er derfor af stor interesse at sikre succes for fremtidige bioraffinaderier.
Nyere forskning har fokuseret kraftigt på udviklingen af nye metoder til selektiv kløvningen af den mest rigelige β-O-4 kobling (figur 1a) i lignin at opnå særlige aromatiske, typisk phenolforbindelser, monomerer3,4 ,5,6. Eksempelvis anvendelsen af syrer mellem 80 ° C til 180 ° C er meget effektiv til at holde β-O-4 koblingen danner aldehyd og keton fragmenter7,8. Vores grupper og andre har for nylig vist, at acidolysis kombineret med metoder til at stabilisere og fælde reaktive fragmenter er yderst potent at opnå phenol monomerer med specifikke kemiske motiver9,10 , 11 , 12. disse, navnlig acetal diffusering af reaktive aldehyder med alkoholer at opnå phenol 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes (acetaler) viste kraftfuldt på grund af dets relative simple anvendelse og opbevaring af stærkt functionalized karakter lignin monomerer (figur 1b)13,14. Disse acetaler er fremstillet af depolymerization i et forhold, der vedrører distribution af H, G og S monomerer er til stede i den overordnede lignin råvare.
Syre katalyseret depolymerization, ligesom mange af de mest elegante metoder udviklet, er relativt mild og ikke spaltes stærkere C-C obligationer, der forekommer i lignin15. Men C-C obligationer blive især rigelige når barske lignocellulose fraktionering betingelser anvendes som følge af kondensation af reaktive fragmenter frigivet fra kløvningen af svagere C-O obligationer16,17. Tabet af β-O-4 indhold fra biomasse forarbejdningsmetode fremgår klart af en analyse af en række tekniske Arabinose, der var vist kun bevare op til 6 β-O-4 forbindelser pr. 100 aromatiske enheder18, mens der i lignocellulose disse tal spænder fra 45 til 90 forbindelser pr. 100 aromatiske enheder afhængigt af kilden16. Hvad angår mildere udvinding betingelser, kan Arabinose fås med kobling distributioner, der bedre afspejler den naturlige lignin. Dette kræver imidlertid en trade-off mellem udvinding effektiviteten og kvaliteten af de opnåede lignin materielle17. Dette har også forrang i organosolv udvinding af lignin, som er en populær metode til at fractionate lignin. Mange variationer af denne proces findes, med de metoder, der anvender forskellige temperaturer, syre indhold, udvinding gange og opløsningsmidler. Her har udvinding sværhedsgraden en direkte indvirkning på den opnåede lignin struktur og dermed dens egnethed til yderligere revalorisering19,20,21. For eksempel, havde organosolv lignin produceret af ethanol baseret Alcell proces, drives i 5 år på demonstration skala, relativt lavt beløb af β-O-4 forbindelser, da det blev drevet ved relativt høj temperatur til at sikre effektive delignification i for at opnå høj kvalitet kulhydrater til bioethanolproduktion af. Ikke desto mindre biobaserede opløsningsmidler med lille miljøpåvirkning som ethanol foretrækkes og dermed de udvindingsmetoder, der resulterer i Arabinose af højere værdi er af interesse. Alkoholiske opløsningsmidler er af særlig interesse som i tillæg til at være udvinding medium de også indarbejde lignin struktur, for eksempel, β' - O - 4 (figur 1a)22, der dels "beskytter" struktur fra uønskede kavalergang. En egnet metode ville potentielt være først at få lignin med et højt indhold af β-O-4 og i et fortløbende skridt til at fjerne resten af lignin adgang til høj værdi cellulose.
I dette manuskript beskriver vi en ligetil og meget reproducerbar metode til udvinding af høj β-O-4 lignin ved mild ethanol ekstraktion. Afhængigt af biomasse kilden, kan dette føre til relativt høje ekstraktionseffektivitet og udbytte. Procedurer for karakterisering af den opnåede lignin leveres samt hvordan man "deprotect" den etherificeret β' - O - 420. Derudover præsenteres en evalueringsprocedure for potentielle af disse Arabinose i selektiv depolymerization procedurer, der er baseret på selektiv kløvningen af β-O-4 forbindelser. Denne vurdering udføres ved hjælp af iron(III) triflate katalyserede depolymerization i nærværelse af ethylenglycol for at opnå phenol 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes23 , hvilket viser forbindelsen mellem β-O-4 indhold i lignin materiale og monomeren udbytter21. Resultaterne viser balancen mellem høj lignin ekstraktionseffektivitet og den opnåede lignin potentiale til at være depolymerized til specifikke aromatiske monomerer.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:952px;" width="953">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Materials</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:423px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Iron (III) triflate</td>
			<td style="width:164px;">Sigma Aldrich</td>
			<td>708801-1G</td>
			<td>purity: 90%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Octadecane</td>
			<td style="width:164px;">Sigma Aldrich</td>
			<td>0652-100G</td>
			<td>purity: 99%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Celite</td>
			<td style="width:164px;">Alfa Aesar</td>
			<td>H33152.0B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Silica Gel</td>
			<td style="width:164px;">SiliCycle</td>
			<td>R12030B-1KG</td>
			<td>P60 40-63 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Dichloromethane</td>
			<td style="width:164px;">Macron Fine Chemicals</td>
			<td>6779-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Walnut shells</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Pine wood</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Cedar wood</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Beech wood</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Ethanol</td>
			<td style="width:164px;">JT Baker Chemicals</td>
			<td style="width:119px;">00832000001</td>
			<td>Ethanol absolute</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Isopropanol</td>
			<td style="width:164px;">Acros Organics</td>
			<td>149320025</td>
			<td>99.5+% extra pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Acetone</td>
			<td style="width:164px;">Macron Fine Chemicals</td>
			<td>2440-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Tetrahydrofuran</td>
			<td style="width:164px;">Boom B.V.</td>
			<td>164240025</td>
			<td>stabilized with BHT</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Toluene</td>
			<td style="width:164px;">Macron Fine Chemicals</td>
			<td>8608-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Water</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Demi water from the internal supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">1,4-Dioxane</td>
			<td style="width:164px;">Acros Organics</td>
			<td>408820010</td>
			<td>99+% extra pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Hydrochloric acid</td>
			<td style="width:164px;">Acros Organics</td>
			<td>124620026</td>
			<td>37% solution in water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Sulfuric acid</td>
			<td style="width:164px;">Boom B.V.</td>
			<td>760519081000</td>
			<td>95-97%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Acetone-d6</td>
			<td style="width:164px;">Acros Organics</td>
			<td>325320500</td>
			<td>99.8 atom% D</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Deuterium oxide</td>
			<td style="width:164px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">151882-100G</td>
			<td>99.9 atom% D</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Filters</td>
			<td style="width:164px;">Munktell</td>
			<td style="width:119px;">400303185</td>
			<td>185 mm diameter, 10 &#956;m pore size</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Magnetic stirring bars</td>
			<td style="width:164px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">442-4525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Syringe filter</td>
			<td style="width:164px;">Sartorius</td>
			<td style="width:119px;">17559-Q</td>
			<td>0.45 &#956;m filter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Autosampler vial (2 mL)</td>
			<td style="width:164px;">Brown</td>
			<td style="width:119px;">151123</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Reduced volume inlet (0.3 mL)</td>
			<td style="width:164px;">Brown</td>
			<td style="width:119px;">150820</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Autosampler caps (11 mm)</td>
			<td style="width:164px;">Brown</td>
			<td style="width:119px;">151216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Autosampler vial crimper</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Oil bath</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Syringes (1 mL)</td>
			<td style="width:164px;">Henke Sass Wolf</td>
			<td style="width:119px;">4010-200V0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Heating block-4 positions</td>
			<td style="width:164px;">IKA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Micro tubes 2 ml</td>
			<td style="width:164px;">Sarstedt</td>
			<td style="width:119px;">72691</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Crimp seals-20 mm</td>
			<td style="width:164px;">Brown Chromatography Supplies</td>
			<td style="width:119px;">151287</td>
			<td>with Silicone/PTFE septa</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Equipment</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Rotary Ball Mill</td>
			<td style="width:164px;">Fritsch</td>
			<td style="width:119px;">06.2000.00</td>
			<td>Laboratory Planetary Mono Mill PULVERISETTE 6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Hammer mill</td>
			<td style="width:164px;">Brabender</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Micro Hammer mill</td>
			<td style="width:164px;">Brabender</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Vacuum oven</td>
			<td style="width:164px;">Heraeus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Heraeus Vacutherm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Reflux setup and other glassware</td>
			<td style="width:164px;">CBN Suppliers B.V.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Reflux condensor, Roundbottom flask, Beaker glass and funnels</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Rotary evaporator</td>
			<td style="width:164px;">IKA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">250 mL high pressure autoclave</td>
			<td style="width:164px;">Berghof</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">1 L high pressure autoclave</td>
			<td style="width:164px;">Medimex</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Ultrasonic bath</td>
			<td style="width:164px;">Emerson</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>type Branson 3210</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">NMR instrument</td>
			<td style="width:164px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Ascend 600</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">THF-GPC</td>
			<td style="width:164px;">Hewlett Packard</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1100 series</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Magnetic stirring plate</td>
			<td style="width:164px;">SalmenKipp</td>
			<td>SK861492220263</td>
			<td>type x-1250</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Coffee grinder</td>
			<td style="width:164px;">Profi Cook</td>
			<td style="width:119px;">PC-KSW1021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Drilling machine</td>
			<td style="width:164px;">Solid</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>type TB 13 S</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">GC-FID</td>
			<td style="width:164px;">Shimadzu</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BUCHI Reveleris PREP purification system&#160;</td>
			<td style="width:164px;">Buchi</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BUCHI C18 column&#160;</td>
			<td style="width:164px;">Buchi</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>150 mm &#215; 21.2 mm &#215; 10 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">20 ml microwave vials</td>
			<td style="width:164px;">???</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Univapo 150 ECH rotational vacuum concentrator</td>
			<td style="width:164px;">UniEquip</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Eppendorf minispin tabletop centrifuge&#160;</td>
			<td style="width:164px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">SB2 rotator</td>
			<td style="width:164px;">Stuart</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Vortex</td>
			<td style="width:164px;">Wilten</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Processing Software</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">WinGPC Unichrom</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">MestReNova</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

extraction of lignin with high &#946;-o-4 content by mild ethanol extraction and its effect on the depolymerization yield

Lignin revalorisering strategier er en afgørende faktor for at opnå mere økonomisk konkurrencedygtige bioraffinaderier baseret på lignocellulose biomasse. De fleste af de nye elegante procedurer at opnå specifikke aromatiske produkter er afhængige af lignin underlaget har et højt indhold af let cleavable β-O-4 liften som findes i den oprindelige lignin struktur. Dette giver en miss-match med typiske tekniske Arabinose, der er stærkt forringet og derfor er lav i β-O-4 forbindelser. Udvinding udbyttet og kvaliteten af den fremstillede lignin er derfor af største vigtighed at få adgang til nye lignin revalorisering veje. I dette manuskript præsenteres en enkel protokol for at opnå Arabinose med højt indhold af β-O-4 ved relativt mild ethanol ekstraktion, der kan anvendes til forskellige lignocellulose kilder. Derudover præsenteres analyse procedurer til at bestemme kvaliteten af Arabinose sammen med en depolymerization protokol, der giver specifikke phenol 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes, som kan bruges til at evaluere de opnåede Arabinose. Præsenteres resultaterne viser sammenhængen mellem lignin kvalitet og potentiale for Arabinose at være depolymeriseret til specifikke monomere aromatiske kemikalier. Samlet set viser udvinding og depolymerization en trade-off mellem lignin udvinding udbytte og opbevaring af indfødte aryl-ether struktur og dermed lignin potentiale til at blive brugt som substrat til produktion af kemikalier til højere værdi applikationer.

Watch this Scientific Journal Video about Extraction of Lignin with High ÃŽÂ²-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield at JoVE.com

Extraction of Lignin with High ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Vi præsenterer her, en protokol for at udføre ethanol udvinding af lignin fra flere kilder, biomasse. Effekten af udvinding betingelser på lignin udbytte og β-O-4 indhold præsenteres. Selektiv depolymerization udføres på de opnåede Arabinose at opnå høj aromatiske monomer produkter.

Ekstraktion af Lignin med højt indhold af β-O-4 ved Mild Ethanol udvinding og dens virkning på Depolymerization udbyttet

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

Denne metode besvarer nogle centrale spørgsmål i området for udnyttelse af fornyelsesressourcer om lignin, som er et centralt element i lignocellulosisk biomasse. Den største fordel ved denne teknik er, at det giver dig mulighed for at opnå lignin af god strukturel kvalitet fra forskellige biomasse kilder. Denne bemærkede metode er specifikt rettet mod beta 04-forbindelsen.Samtidig forhindrer det recondensation processer i at ske. Dette er meget vigtigt, da det forhindrer tegndannelse. Ved hjælp af denne metode kan der etableres relationer mellem ligninekstraktionsproceduren og af polymeriseringseffektiviteten.Generelt, nogen af os nye til disse metoder, vi kæmper med træning procedurer samt analyse af de fire ligniner, og de-polymerisering produkt blanding. For at producere skåret valnød skaller, udstyre en hammer cutter med en fem millimeter siv ved udgangen, og fodre valnød skaller i hammeren cutter, indsamle brækkede skaller i en en liter glas bæger. For at producere de små valnød shell fragmenter, der kræves til fræsning, fodre de brækkede skaller i en mikro hammer cutter udstyret med en 2 millimeter siv ved udløbet, indsamle jorden skaller i en ny en liter glas bæger.For at fjerne udvindingsstoffer fra jorden valnød skaller, tilsættes 150 gram skallen prøve i en 500 millimeter rund bundkolbe, der indeholder en røre bar, og tilsæt 200 milliliter toluen til kolben. Fastgør en refleks kondensator til kolben, og varm blandingen til en reflukstemperatur på 111 grader celsius i et oliebad med kraftig omrøring. Efter to timer fjernes kolben fra badet, så blandingen køles ned til stuetemperatur, og hæld blandingen gennem en diameter på 185 millimeter, ti mikrometer pormeterfilterstørrelse for at fjerne toluen.Efter natten opvarmning i en vakuum ovn ved 80 grader celsius og 50 millibar tryk, tilsæt 40 gram toluen behandlet valnød shell partikler til en 250 milliliter zirconium dioxide slibning skål indeholder syv 20 millimeter diameter zirconiumdioxid slibning bolde. 60 millimeter isopropanol tilsættes til slibeskålen. Sæt slibeskålen i den roterende skålmølle.Grind skallen partikler i fire cyklusser af to minutter slibning ved 27 gange g efterfulgt af fire minutters hvile pr cyklus. Efter den fjerde slibecyklus overføres de fint malede valnøddeskaller til en 500 milliliter rund bundkolbe, og isopropanolen fjernes ved roterende fordampning ved 40 grader celsius og 125 millibar tryk. Tør derefter valnøddeskallerne i en vakuumovn natten over ved 50 grader celsius og 50 millibars tryk.For at opnå ethanosolv lignin med det højeste beta 04-indhold tilsættes 25 g råmateriale til en ny 500 milliliter rund bundkolbe og der tilsættes 200 milliliter 80 til 20 ethanol til vandopløsning, fire milliliter 37 % saltchloridopløsning og en magnetisk rørestang til kolben. Fastgør en tilbagesvaler til kolben og varm blandingen i et oliebad ved 80 grader celsius i fem timer under kraftig omrøring. Når blandingen er afkølet til stuetemperatur, filtreres opløsningen gennem en 185 millimeter diameter ti mikrometer pore størrelse si i en ny 500 milliliter rund bundkolbe, vask resten fire gange med 25 milliliter ethanol pr vask.Den opsamlede spiritus koncentreres ved roterende fordampning ved 40 grader celsius og 150 millibar tryk efterfulgt af opløsning af det opnåede faste stof i 30 milliliter acetone. For at udfælde lignin, tilsæt blandingen til 600 milliliter vand og opsaml den udfældede lignin i en 185 millimeter diameter, ti mikrometer pormeter pore størrelse si, vask lignin fire gange med 25 milliliter vand pr vask. Lufttørre lignin natten over ved stuetemperatur i filteret, efterfulgt af natten tørring i en vakuumovn ved 50 grader celsius og 50 millibar tryk i et glas hætteglas.Derefter bestemme udbyttet af udvundet lignin på en balance. Til analyse af ligninstrukturen ved hjælp af todimensionel magnetisk resonans eller NMR-analyse opløses 60 mg tørret lignin i 0,7 milliliter deutereret acetone, og denne blanding tilsættes til et NMR-rør. Tilsæt dette NMR-rør til et NMR-spektrofotometer, og indstil de ønskede parametre for at opnå et egnet 2D proton hetero-nukleart enkelt kvanteafgrænsningsspektrum.For lignin af-polymerisering, der tilsættes 50 mg tørret lignin i et 20 milliliter mikrobølgefølelt reaktionshætteglas udstyret med en magnetomrører og tilsættes 0,85 milliliter 1, 4 dioxan, 50 mikroliter ethylenglycol i 1, 4 dioxan og 50 mikroliter octadecane i 1, 4 dioxan til vial. Efter lukning af beholderen opvarmes opløsningen til 140 grader celsius under omrøring. Når reaktionsbeholderen når måltemperaturen, tilsættes 50 mikroliter jern tre trifluoromethanesulfat i 1, 4 dioxan til beholderen, og reaktionen omrøres i yderligere 15 minutter.Efter afkøling af reaktionen på stuetemperatur, filtreres væsken over celit i et to milliliter centrifugerør. Derefter koncentreres den opsamlede væske natten over ved 35 grader celsius i en roterende vakuumkoncentrator. For at udtrække produkter med lav molekylvægt skal restproduktet suspenderes og svulmes i 0,15 milliliter dichlormethan ved vortexing, 15 minutters sonikering og 30 minutter i et automatisk hjul.For at udføre en effektiv monomerekstraktion er det afgørende først at svulme den opnåede olie ordentligt op i kloramethanen. Så er det vigtigt at tilføje den rigtige mængde toluen for selektivt at udfælde undersiden oligomerer. Udfælde oligomerer med 0,75 milliliter toluen efterfulgt af vortexing og ti minutters sonikering.Centrifugate prøverne i ti sekunder ved 5000 RPM og adskille den lette organiske væske fra den faste tykke fedtet rest og filtrere væsken over et stik af celit i et glasglas. Derefter koncentreres de organiske faser ved roterende fordampning ved 40 grader celsius og 20 millibars tryk. Og opløses den olieholdige rest i en milliliter dichlormethan til analyse ved gaskromatografi.De ligniner, der opnås efter hver ekstraktion, udviser en bred vifte af farver og partikelstørrelser, hvor polymererne er fremstillet af milde behandlinger, der viser en typisk rød-pink farve og små flager af materiale. Når hårdere betingelser anvendes, de opnåede ligniner udviser en brun til brunlig-gul farve, med en samlet stigning i udbyttet af materiale, en effekt, der var langt mere dybtgående for valnød, bøg, og cedertræ, i forhold til fyrretræ. NMR analyse af de forskellige ligniner bestemmer SGH forholdet og mængden af forbindelser af de ekstraherede polymerer, specielt mængden af beta 04 forbindelser.For eksempel, ligniner ekstraheret ved mildere forhold typisk give større mængder af forbindelser. Acetolyse reaktioner med jern tre trifluoromethanesulfat i nærvær af ethylenglycol giver tre forskellige phenolacetaler, der vedrører S, G og H enheder til stede i ligniner, med højere kombineret phenolacetal udbytter observeret for ligniner ekstraheret under milde forhold. En klar tendens er synlig, når det samlede beta 04-indhold overvejes, hvor det højere beta 04-indhold generelt resulterer i et højere acetalsudbytte.Når ligninekstraktionsudbyttet og det efterfølgende af polymeriseringsudbytte kombineres, opnås der et samlet acetaludbytte fra biomassekilden, der viser klare forskelle mellem de forskellige biomassekilder. Mens der udføres lignin ekstraktioner, er det vigtigt at afbalancere udvinding udbytte med den strukturelle kvalitet af den opnåede lignin. Så hvis du følger den rapporterede de-polymerisering metode, kan du faktisk få værditilvækst aromater i høj selektivitet.Disse teknikker vil hjælpe andre forskere med at få adgang til værdiskabende produkter fra ligninfraktionen af lignincellulosisk biomasse i godt udbytte.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Chemical Quantities and Aqueous Reactions

SCIENTISTS IN ACTION

Investigations on the Ga(III) Complex of EOB-DTPA and Its 68Ga Radiolabeled Analogue

Investigations on the GaIII Complex of EOB-DTPA and Its 68Ga Radiolabeled Analogue

Undersøgelser på Ga (III) Kompleks af EOB-DTPA og dens<sup&gt; 68</sup&gt; Ga Radiomærket Analog

We demonstrate a method for the isolation of EOB-DTPA (3,6,9-triaza-3,6,9-tris(carboxymethyl)-4-(ethoxybenzyl)-undecanedioic acid) from its Gd(III) ...

A Straightforward Method for Glucosinolate Extraction and Analysis with High-pressure Liquid Chromatography (HPLC)

A Straightforward Method for Glucosinolate Extraction and Analysis with High-pressure Liquid Chromatography HPLC

En enkel metode til glucosinolater Ekstraktion og analyse med Højtryks-væskekromatografi (HPLC)

Glucosinolates are a well-studied and highly diverse class of natural plant compounds. They play important roles in plant resistance, rapeseed oil ...

Extraction and Purification of Polyphenols from Freeze-dried Berry Powder for the Treatment of Vascular Smooth Muscle Cells In Vitro

Extraction and Purification of Polyphenols from Freeze-dried Berry Powder for the Treatment of Vascular Smooth Muscle Cells In Vitro

Ekstraktion og oprensning af polyphenoler fra frysetørret bærpulver til behandling af vaskulære glatte muskelceller<em&gt; In Vitro</em

Epidemiological studies indicate that increased flavonoid intake correlates with decreased mortality due to cardiovascular diseases (CVD) in the United ...

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

Fizzy Ekstraktion af flygtige organiske forbindelser kombineret med atmosfærisk tryk kemisk ionisering Quadrupole massespektrometri

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

A Convenient Method for Extraction and Analysis with High-Pressure Liquid Chromatography of Catecholamine Neurotransmitters and Their Metabolites

En praktisk metode til udvinding og analyse med højtryks væskekromatografi catecholamin neurotransmittere og deres metabolitter

The extraction and analysis of catecholamine neurotransmitters in biological fluids is of great importance in assessing nervous system function and ...

Extraction of Ramie Fiber in Alkali Hydrogen Peroxide System Supported by Controlled-release Alkali Source

Udvinding af Ramie Fiber i alkaliske hydrogenperoxid System understøttes af kontrolleret frigivelse Alkali kilde

This protocol demonstrates a method for ramie fiber extraction by scouring raw ramie in an alkali hydrogen peroxide system supported by a ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Fabrikation og afprøvning af katalytisk aerogeler fremstillet Via Rapid superkritisk ekstraktion

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol

Adskillelse af aldehyder og reaktive ketoner fra blandinger ved hjælp af en Bisulfite udvinding protokol

The purification of organic compounds is an essential component of routine synthetic operations. The ability to remove contaminants into an aqueous layer ...

Employing Pressurized Hot Water Extraction (PHWE) to Explore Natural Products Chemistry in the Undergraduate Laboratory

Employing Pressurized Hot Water Extraction PHWE to Explore Natural Products Chemistry in the Undergraduate Laboratory

Ansætte trykisoleret varmt vand udvinding (PHWE) til at udforske naturprodukter kemi på bachelor laboratorium

A recently developed pressurized hot water extraction (PHWE) method which utilizes an unmodified household espresso machine to facilitate natural products ...

A Rhodopsin Transport Assay by High-Content Imaging Analysis

En Rhodopsin Transport Assay af High-indhold Imaging analyse

Rhodopsin misfolding mutations lead to rod photoreceptor death that is manifested as autosomal dominant retinitis pigmentosa (RP), a progressive blinding ...