Name: ultrafast lignin extraction from unusual mediterranean lignocellulosic residues
Uploaded: 2021-03-09T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ultrafast Lignin Extraction from Unusual Mediterranean Lignocellulosic Residues at JoVE.com

ח"כ ושחפת מודים להית'ם אייב על ניתוחים סטטיסטיים והכנת דמות, אזור וואלון (פיתוח אזורי אירופי-VERDIR) ושר ההשכלה הגבוהה והמחקר המדעי (טאופיק בטייב) על המימון.

1. הכנת ביומסות
<ol><li>ייבוש ביומסה<ol>
<li>מניחים את עלי Posidonia וכדורי aegagropile(Posidonia oceanica),שנקטפו מחופי הים התיכון, בתנור ב 40 מעלות צלזיוס במשך 72 שעות.</li>
		<li>מניחים את קליפות השקדים (Prunus dulcis), המופקות מתעשיות המזון, ואת פומס זית(Olea europaea L.),המתקבל מטחנות שמן זית, בתנור ב 40 מעלות צלזיוס למ?...

<ol>
	<li>Kammoun, 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=Hydrothermal+dehydration+of+monosaccharides+promoted+by+seawater+fundamentals+on+the+catalytic+role+of+inorganic+salts.">Hydrothermal dehydration of monosaccharides promoted by seawater fundamentals on the catalytic role of inorganic salts.</a> Frontiers in Chemistry. 7, 132 (2019).</li><li>Kammoun, M., Ayeb, H., Bettaieb, T., Richel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+characterisation+and+technical+assessment+of+agri-food+residues,+marine+matrices,+and+wild+grasses+in+the+South+Mediterranean+area:+A+considerable+inflow+for+biorefineries.">Chemical characterisation and technical assessment of agri-food residues, marine matrices, and wild grasses in the South Mediterranean area: A considerable inflow for biorefineries.</a> Waste Management. 118, 247-257 (2020).</li><li>Zhang, C. W., Xia, S. Q., Ma, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+using+deep+eutectic+solvents.">Facile pretreatment of lignocellulosic biomass using deep eutectic solvents.</a> Bioresource Technology. 219, 1-5 (2016).</li><li>Mora-Pale, M., Meli, L., Doherty, T. V., Linhardt, R. J., Dordick, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room+temperature+ionic+liquids+as+emerging+solvents+for+the+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass.">Room temperature ionic liquids as emerging solvents for the pretreatment of lignocellulosic biomass.</a> Biotechnology and Bioengineering. 108 (6), 1229-1245 (2011).</li><li>Chen, Z., Wan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+fractionation+of+lignocellulosic+biomass+by+microwave-assisted+deep+eutectic+solvent+pretreatment.">Ultrafast fractionation of lignocellulosic biomass by microwave-assisted deep eutectic solvent pretreatment.</a> Bioresource Technologie. 250, 532-537 (2018).</li><li>Francisco, M., Van Den Bruinhorst, A., Kroon, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+natural+and+renewable+low+transition+temperature+mixtures+(+LTTMs+):+screening+as+solvents+for+lignocellulosic+biomass+processing.">New natural and renewable low transition temperature mixtures ( LTTMs ): screening as solvents for lignocellulosic biomass processing.</a> Green Chemistry. 14 (8), 2153-2157 (2012).</li><li>Liu, Y. C., 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=Efficient+cleavage+of+lignin+-+carbohydrate+complexes+and+ultrafast+extraction+of+lignin+oligomers+from+wood+biomass+by+microwave-assisted+treatment+with+deep+eutectic+solvent.">Efficient cleavage of lignin - carbohydrate complexes and ultrafast extraction of lignin oligomers from wood biomass by microwave-assisted treatment with deep eutectic solvent.</a> Chem sus chem. 10, 1692-1700 (2017).</li><li>Xu, G. C., Ding, J. C., Han, R. Z., Dong, J. J., Ni, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+cellulose+accessibility+of+corn+stover+by+deep+eutectic+solvent+pretreatment+for+butanol+fermentation.">Enhancing cellulose accessibility of corn stover by deep eutectic solvent pretreatment for butanol fermentation.</a> Bioresource Technologie. 203, 364-369 (2016).</li><li>Jablonsk&#253;, M., Andrea, &. #. 3. 5. 2. ;., Kamensk&#225;, L., Vr&#353;ka, M., &#352;ima, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+eutectic+solvents+fractionation+of+wheat+straw+deep+eutectic+solvents+fractionation+of+wheat+straw.">Deep eutectic solvents fractionation of wheat straw deep eutectic solvents fractionation of wheat straw.</a> Bioresources. 10 (4), 8039-8047 (2015).</li><li>Shen, X. 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=Facile+fractionation+of+lignocelluloses+by+biomass-derived+deep+eutectic+solvent+(DES)+pretreatment+for+cellulose+enzymatic+hydrolysis+and+lignin+valorization.">Facile fractionation of lignocelluloses by biomass-derived deep eutectic solvent (DES) pretreatment for cellulose enzymatic hydrolysis and lignin valorization.</a> Green Chemistry. 21, 275-283 (2019).</li><li>Alvarez-Vasco, C., 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=Unique+low-molecular-weight+lignin+with+high+purity+extracted+from+wood+by+deep+eutectic+solvents+(DES):+a+source+of+lignin+for+valorization.">Unique low-molecular-weight lignin with high purity extracted from wood by deep eutectic solvents (DES): a source of lignin for valorization.</a> Green Chemistry. 18, 5133-5141 (2016).</li><li>Banu, J. 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+review+on+biopolymer+production+via+lignin+valorization.">A review on biopolymer production via lignin valorization.</a> Bioresource Technologie. 290, 121790 (2019).</li><li>Gordobil, O., Olaizola, P., Banales, J. M., Labidi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignins+from+agroindustrial+by-products+as+natural+ingredients+for+cosmetics+chemical+structure+and+in+vitro+sunscreen+and+cytotoxic+activities.">Lignins from agroindustrial by-products as natural ingredients for cosmetics chemical structure and in vitro sunscreen and cytotoxic activities.</a> Molecules. 25 (5), 1131 (2020).</li><li>Lee, C. S., Thu Tran, T. M., Weon Choi, J., Won, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin+for+white+natural+sunscreens.">Lignin for white natural sunscreens.</a> International Journal of Biological Macromolecules. 122, 549-554 (2019).</li><li>Widsten, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin-based+sunscreens-state-of-the-art,+prospects+and+challenges.">Lignin-based sunscreens-state-of-the-art, prospects and challenges.</a> Cosmetics. 7, 85 (2020).</li><li>Qian, Y., Qiu, X., Zhu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin:+a+nature-inspired+sun+blocker+for+broad-spectrum+sunscreens.">Lignin: a nature-inspired sun blocker for broad-spectrum sunscreens.</a> Royal Society of Chemistry. 17, 320-324 (2015).</li><li>Zijlstra, D. 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=Extraction+of+lignin+with+high+&#946;-O-4+content+by+mild+ethanol+extraction+and+its+effect+on+the+depolymerization+yield.">Extraction of lignin with high &#946;-O-4 content by mild ethanol extraction and its effect on the depolymerization yield.</a> Journal of Visualized Experiments. (143), e58575 (2019).</li></ol>

למחקר זה היו מטרות רבות; הראשון שבהם היה להכין ולהשתמש ממיסים ירוקים בעלות נמוכה עם המאפיינים של נוזלים יוניים וממסים אורגניים. המטרה השנייה הייתה לשבר את הביומסה ולחלץ ליגנין בצעד אחד, ללא צורך בצעדים ראשוניים כגון מיצוי של כלי חילוץ באמצעות Soxhlet או hemicellulose באמצעות ממיסים אלקליין, בסיסי, ?...

תהליכי ביורפינריה בני קיימא משלבים עיבוד ביומסה, השבר למולקולות מעניינות והמרתם למוצרים בעלי ערך מוסף1. בדור השני של הביו-זיקוק, טיפול מקדים נחשב חיוני לשבר ביומסה למרכיביו העיקריים2. שיטות מסורתיות לטיפול מקדים תוך שימוש באסטרטגיות כימיות, פיזיות או ביולוגיות יושמו באופן נרחב3. עם זאת, טיפול מקדים כזה נחשב הצעד היקר ביותר ב biorefining ויש לו חסרונות אחרים כגון זמן עיבוד ארוך, חום גבוה וצריכת חשמל, וזיהומים ממס4. לאחרונה, DESS, אשר המאפיינים דומים לאלה של נוזלים יוניים3, הופיעו כמו ממיסים ירוקים בשל יתרונות כגון מתכלה, ידידותיות לסביבה, קלות סינתזה, והתאוששות לאחר טיפול5.
DESs הם תערובות של HBD אחד לפחות, כגון חומצה לקטית, חומצה מאלית, או חומצה אוקסלית, ומקבל קשר מימן (HBA) כגון בטאין או כולין כלוריד (ChCl)6. אינטראקציות HBA-HBD מאפשרות מנגנון קטליטי המאפשר מחשוף של קשרים כימיים, דבר הגורם לשבר ביומסה והפרדת ליגנין. חוקרים רבים דיווחו על טיפול מראש מבוסס DES של feedstocks ליגנוקלוסי כגון ChCl-גליצרול על קלח תירס stover7,8, ChCl-אוריאה, וחומצה ChCl-אוקסלית על קש חיטה9, חומצה ChCl-לקטית על נסורת אקליפטוס 10, וחומצה ChCl-אצטית11 ו ChCl-אתילן גליקול עלעץ 11. כדי לשפר את יעילות DES, יש לשלב את הטיפול המקדים עם טיפול במיקרוגל כדי להאיץ את שבר ביומסה5. חוקרים רבים דיווחו על טיפול מקדים משולב כזה (DES ומיקרוגל) שלעץ 8 ושל stover תירס, switchgrass, ו Miscanthus 5 , אשר מספקתובנהחדשה לתוך היכולת של DESS עבור שבר ליגנוקלוסי מיצוי ליגנין בצעד קל אחד על פני תקופה קצרה.
ליגנין הוא מקרומולקולה פנולית המוערכת כחומר גלם לייצור ביופולימרים ומציגה חלופה לייצור כימיקלים כגון מונומרים ארומטיים ואוליגומרים12. בנוסף, ליגנין יש נוגד חמצון ופעילויות ספיגה אולטרה סגול13. מספר מחקרים דיווחו על יישומי ליגנין במוצרי קוסמטיקה14,15. שילובה במוצרי קרם הגנה מסחריים שיפר את גורם ההגנה מפני השמש (SPF) של המוצר מ- SPF 15 ל- SPF 30 עם תוספת של 2 wt % ליגנין בלבד ועד SPF 50 בתוספת של 10 wt % ליגנין16. מאמר זה מתאר גישה אולטרה-מהיר עבור מחשוף ליגנין-פחמימות, בסיוע משולב DES-מיקרוגל pretreatment של ביומסות ים תיכוניות. ביומסות אלה מורכבות מתוצרי לוואי של מזון אגרי, במיוחד פומס זית וקליפות שקדים. ביומסות אחרות שנחקרו היו אלה ממוצא ימי (עלי פוסידוניה ו aegagropile) ואלה שמקורם ביער (אצטרובלים ועשבי בר). המוקד של מחקר זה היה לבדוק ממיסים ירוקים בעלות נמוכה כדי להעריך את ההשפעות של טיפול משולב זה על שבר feedstock, כדי לחקור את השפעתה על טוהר ליגנין ותשואה, וללמוד את השפעותיו על משקולות מולקולריות וקבוצות תפקודיות כימיות ב lignin שחולצו.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>HPLC Gel Permeation Chromatography</td>
			<td>Agilent 1200 series</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 methylimadazole</td>
			<td>Acros organics</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-deoxy-D-glucose (internal standard)</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic anhydride</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adjustables pipettors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alkali</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>alkali-extracted lignin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arabinose (99%)</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave</td>
			<td>CERTO CLAV (Model CV-22-VAC-Pro)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water Bath at 70 &#176;C</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bromocresol</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Catalyst</td>
			<td>CTQ (coded A22) (1.5 g K2SO4 + 0.045 g CuSO4.5 H2O + 0.045 g TiO2)</td>
			<td>Merck</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifugation container</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>BECKMAN COULTER</td>
			<td>Avanti J-E centrifuge</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ceramic crucibles</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Choline chloride 99%</td>
			<td>Acros organics</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Column</td>
			<td>Agilent PLGel Mixed C (alpha 3,000 (4.6 &#215; 250 mm, 5 &#181;m) preceded by a guard column (TSK gel alpha guard column 4.6 mm &#215; 50 mm, 5 &#181;m)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Column</td>
			<td>HP1-methylsisoxane (30 m, 0.32 mm, 0.25 mm)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crucible porosity N&#176;4 ( Filtering crucible)</td>
			<td>Shott Duran Germany</td>
			<td>boro 3.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deonized water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dessicator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethylformamide</td>
			<td>VWR BDH Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethylsulfoxide</td>
			<td>Acros organics</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Erlenmeyer flask</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Merck (Darmstadtt, Germany)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filtering crucibles, procelain</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filtration flasks</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fourrier Transformed Inra- Red</td>
			<td>Vertex 70 Bruker apparatus 
			equipped with an attenuated total reflectance (ATR) module. 
			Spectra were recorded in the 4,000&#8211;400 cm&#8722;1 range with 32 scans 
			at a resolution of 4.0 cm&#8722;1</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Galactose (98%</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gaz Chromatography</td>
			<td>Agilent (7890 series)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass bottle 100 mL</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass tubes ( borosilicate) with teflon caps 10 mL</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose (98%</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Golves</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graduated cylinder 50 mL /100 mL</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H2SO4 Titrisol (0.1 N)</td>
			<td>Merck (Darmstadtt, Germany)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H2SO4 (95-98%)</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td>BUCHI R-114)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hummer cutter equiped with 1 mm and 0.5 mm sieve</td>
			<td>Mill Ttecator (Sweden)</td>
			<td>Cyclotec 1093</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Indulin</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Raw lignin control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kjeldahl distiller</td>
			<td>Kjeltec 2300 (Foss)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kjeldahl tube</td>
			<td>FOSS</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kjeldhal rack</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kjeldhal digester</td>
			<td>Kjeltec 2300 (Foss)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kjeldhal suction system</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lab Chem station Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>GC data analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lactic acid</td>
			<td>Merck (Darmstadtt, Germany)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium chloride LiCl</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mannose (98%)</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methyl red</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave</td>
			<td>START SYNTH MILESTONE Microwave laboratory system</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave temperature probe</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave container</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Muffle Furnace</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>Merck (Darmstadtt, Germany)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen free- paper</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opus</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>spectroscopy software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oven</td>
			<td>GmbH Memmert SNB100</td>
			<td>Memmert SNB100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxalic acid</td>
			<td>VWR BDH Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P 1000</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Soda-processed lignin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH paper</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>precision balance</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared spectroscopy</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quatz cuvette</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rhamnose (98%)</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary vacuum evaporator</td>
			<td>Bucher</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Round-bottom flask 500 mL</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium borohydride NaBH4</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schott bottle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>glass bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sovirel tubes</td>
			<td>sovirel</td>
			<td></td>
			<td>Borosilicate glass tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spatule</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Special tube</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectophotometer</td>
			<td>UV-1800 Shimadzu</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterilization indicator tape</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir bar in teflon</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stirring plate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium borohydride</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titrisol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>Merck 109984</td>
			<td>0.1 N H2SO4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urea</td>
			<td>VWR BDH Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VolumetriC flask 2.5 L /5 L</td>
			<td>Bucher</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylose (98%)</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ultrafast lignin extraction from unusual mediterranean lignocellulosic residues

טיפול מקדים הוא עדיין הצעד היקר ביותר בתהליכי ביו-ריטריזנציה ליגנוקלוסיים. זה חייב להיעשות חסכוני על ידי מזעור דרישות כימיות, כמו גם צריכת חשמל וחום ועל ידי שימוש בממסים ידידותיים לסביבה. ממיסים אוטקטיים עמוקים (DESS) הם ממיסים מרכזיים, ירוקים וזולים בביו-ריינסרים בני קיימא. הם תערובות שקופות המאופיינות בנקודות הקפאה נמוכות הנובעות מתורם אג"ח מימן אחד לפחות ומקבל קשר מימן אחד. למרות DESs הם ממיסים מבטיחים, יש צורך לשלב אותם עם טכנולוגיית חימום כלכלית, כגון הקרנת מיקרוגל, לרווחיות תחרותית. הקרנת מיקרוגל היא אסטרטגיה מבטיחה לקצר את זמן החימום ולהגביר את השבר כי זה יכול להגיע במהירות לטמפרטורה המתאימה. מטרת המחקר הייתה לפתח שיטה חד-שלבית ומהירה לשבר ביומסה ומיצוי ליגנין באמצעות ממס זול ומתכלה. 
במחקר זה, טיפול קדם DES בסיוע מיקרוגל נערך במשך 60 s ב 800 W, באמצעות שלושה סוגים של DESS. תערובות DES הוכנו באופן קל מ כולין כלוריד (ChCl) ושלושה תורמי אג"ח מימן (HBDs): חומצה מונוקרבוקסילית (חומצה לקטית), חומצה דיקרבוקסילית (חומצה אוקסלית) ואאוריאה. טיפול מקדים זה שימש לשבר ביומסה והתאוששות ליגנין משאריות ימיות (עלי פוסידוניה ואגאגרופילי), תוצרי לוואי של מזון אגרי (קליפות שקדים ופומאס זית), שאריות יער (אצטרובלים) ועשבים ליגנוקלוליים רב שנתיים(Stipa tenacissima). ניתוחים נוספים נערכו כדי לקבוע את התשואה, טוהר, התפלגות משקל מולקולרי של ליגנין התאושש. בנוסף, ההשפעה של DESS על הקבוצות הפונקציונליות הכימיות של ליגנין שחולץ נקבעה על ידי ספקטרוסקופיית אינפרא אדום (FTIR) של פורייה. התוצאות מצביעות על כך שתערובת החומצה ChCl-אוקסלית מעניקה את טוהר הליגנין הגבוה ביותר ואת התשואה הנמוכה ביותר. המחקר הנוכחי מראה כי תהליך DES-מיקרוגל הוא טכנולוגיה אולטרה מהיר, יעיל, ועלות תחרותי עבור שבר ביומסה lignocellulosic.

איור 2A-C מתארים את תפוקת החילוץ של הינין מששת המזון, המוצגת באיור 1A-F, לאחר טיפול מקדים משולב במיקרוגל DES. התוצאות מראות כי תפוקת הליגנין שהושגה עם DES1 (חומצה אוקסלית ChCl)(איור 2A)הייתה נמוכה מהתפוקות...

Watch this Scientific Journal Video about Ultrafast Lignin Extraction from Unusual Mediterranean Lignocellulosic Residues at JoVE.com

Ultrafast Lignin Extraction from Unusual Mediterranean Lignocellulosic Residues

טיפול מקדים מבוסס אוטקטי עמוק בסיוע מיקרוגל הוא תהליך ירוק, מהיר ויעיל לשברים ליגנוקלוסיים והתאוששות ליגנין בטוהר גבוה.

מיצוי ליגנין מהיר במיוחד משאריות ליגנוקלולוסיות ים תיכוניות יוצאות דופן

Pretreatment is still the most expensive step in lignocellulosic biorefinery processes. It must be made cost-effective by minimizing chemical requirements ...

מטרת הפרוטוקול שלנו היא לשבר את הביומסה ולחלץ ליגנין בצעד אחד. בשיטה זו, ליגנין ניתן לשחזר על ידי סינון פשוט לאחר הטיפול ללא התאמה של pH, אבל פשוט על ידי הוספת מים מזוקקים. המוקד של מחקר זה הוא להעריך את ההשפעה של טיפול משולב זה של שבר feedstock, השפעתו על טוהר ותפוקה ליגנין, והשפעתו על משקולות מולקולריות וקבוצות תפקודיות כימיות של ליגנין שחולצו.תהליך מיקרוגל פתרון אוטקטי עמוק הוא טכנולוגיה מהירה במיוחד, יעילה, ועלות תחרותית עבור שבר ביומסה lignocellulosic והתאוששות ליגנין עם טוהר גבוה. הכינו את הפתרון האופטי העמוק בבקבוקון תחתון עגול של 500 מיליליטר כמתואר בכתב היד של הטקסט. ואז למקם חמישה גרם של feedstock, 50 מיליליטר של תמיסת eutectic עמוק, ובר ערבוב במיקרוגל בכור פוליטרה-פלואוראתילן סגור.סגרו את מיכל המיקרוגל עם מכסה מתאים וחברו מכסה טמפרטורה. מניחים אותו על קצה הסובבן, ומבטיחים שהוא נסער כל הזמן ו להפעיל את המיקרוגל למשך דקה אחת. באמצעות כפפות מתאימות, מוציאים את המיכל מהמיקרוגל ומניחים לתערובת להתקרר.הכינו פתרון הומוגני נגד ממסים והוסיפו 50 מיליליטר של פתרון זה למזון המטופל. צנטריפוגה התערובת במשך חמש דקות ב 3, 000 פעמים G.Filter supernatant באמצעות כור היתוך מסנן זכוכית. לאסוף את שאריות תאית הנותרים ולשטוף אותו על ידי הוספת 25 מיליליטר של פתרון נגד ממס וצנטריפוגות.הוסיפו את השבר המסונן העשיר בליגנין ואת הכביסה המסוננת לבקבוקון תחתון עגול של 500 מיליליטר. לאדות את האתנול באמצעות מאייד סיבובי ב 50 מעלות צלזיוס ו 110 מיליבר. לאחר מכן להוסיף 150 מיליליטר של מים deionized למשקאות מרוכזים.לזרז את הignin על ידי צנטריפוגה. לאסוף ליגנין כמו גלולה ולשטוף אותו ארבע פעמים עם 25 מיליליטר של מים מזוקקים. ואז lyophilize ליגנין או לייבש אותו בתנור ב 40 מעלות צלזיוס.מניחים את כור ההיתוך של המסנן בתנור עמום ב-550 מעלות צלזיוס למשך ארבע שעות. כאשר התנור מתקרר ל 150 מעלות צלזיוס, להסיר את כור ההיתוך ומניחים אותו יבוש להתקרר. אז תשקול את זה.מוסיפים כ-30 מיליגרם ליגנין לצינור זכוכית בורוסיליקט. לאחר מכן הוסיפו מיליליטר אחד של 72% גופרית לדגימה והניחו אותה באמבט של 30 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות. מוציאים את הדגימה ומעבירים אותה לבקבוק זכוכית של 100 מיליליטר.לאחר מכן מוסיפים 28 מיליליטר של מים מזוקקים כדי לדלל את החומצה לריכוז של 4%שים את בקבוק הזכוכית במובלעת אוטומטית ב 121 מעלות צלזיוס במשך 60 דקות. לאחר מכן להסיר את הבקבוק מן autoclave ולאפשר לו להתקרר. כדי לנתח ליגנין מסיס חומצה, לסנן את hydrolysate באמצעות כור היתוך תחת ואקום ולאסוף את המוצקים הנותרים בבקבוק הזכוכית עם מים deionized.יבש את כור ההיתוך המכיל את המוצקים על ידי הצבתו בתנור ב 105 מעלות צלזיוס במשך 16 שעות. ואז לקרר אותו להתייבש ולשקול את המדגם. מניחים את כור ההיתוך בתנור עמום ב 550 מעלות צלזיוס במשך ארבע שעות.שוקלים את הדגימה לאחר ייבוש זה במייבש. לניתוח של ליגנין מסיס בחומצה, למדוד את ספיגת סינון הידרוליזה עם ספקטרופוטומטר ב 205 ננומטר באמצעות קוובטים קוורץ. כדי לנתח את הפונקציה הכימית של ליגינין שחולץ, לעבד את הרקע ערוץ יחיד ללא מדגם.לאחר מכן להתאים את הפרמטרים ומניחים מיליגרם אחד של המדגם על הגביש. לחץ על דגימת ערוץ יחיד ועבד את הספקטרום שהושג. כדי לקבוע את המשקל המולקולרי של ליגנין שחולץ, להמיס שלושה מיליגרם של מדגם ליגנין בשלושה מיליליטר של DMF עם 0.5% ליתיום כלוריד.שים את הליגנין המומס בבקבוקון והתקן את העמודה שתמשיך בעמודת שמירה. להזריק את המדגם לתוך מערכת כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים אולטרה סגול. לאחר ניתוח הנתונים, חשב את המשקל המולקולרי של הליגנין שחולץ כמתואר בכתב היד של הטקסט.שוקלים דגימה של 50 מיליגרם של ליגנין בצינור זכוכית בורוסיליקט ומוסיפים שלושה מיליליטר של חומצה גופרתית טוחנת אחת. ואז לחמם את התערובת במשך שלוש שעות ב 100 מעלות צלזיוס לקרר אותו. הוסף מיליליטר אחד של 15 אמוניום הידרוקסיד טוחן ולבדוק את ה- pH כדי לוודא שהוא ניטרלי או אלקליין.הוסף מיליליטר אחד של 2-deoxyglucose לכל מדגם כסטנדרט פנימי. לאחר מכן להוסיף 400 microliters של פתרון זה לתוך צינורות מיוחדים המכילים 400 microliters של פתרון מעורב. הוסף שני מיליליטר של פתרון נתרן בורוהידריד דימתיל סולפוקסיד.סגור את הצינורות ואת הדגירה במשך 90 דקות ב 40 מעלות צלזיוס באמבט מים. מוציאים את הצינורות מאמבט המים ומוסיפים 0.6 מיליליטר של חומצה אצטית קרחונית, 0.4 מיליליטר של 1-מתילימידזול וכארבעה מיליליטר של אנהידריד אצטי. לאחר 15 דקות, מוסיפים 10 מיליליטר של מים מזוקקים. קריר.ולהוסיף כשלושה מיליליטר של דיכלורומטן. לאחר שעתיים, לאסוף כמיליליטר אחד של השלב האורגני התחתון ולהזריק אותו לתוך כרומטוגרף גז מצויד בעמוד נימי גלאי יינון להבה. תפוקת ליגנין שהושגה עם תמיסת eutectic עמוקה חומצה אוקסלית אחת הייתה נמוכה יותר מהתשואות שהושגו עם פתרון אאוטקטי עמוק שתי חומצה לקטית ותמיסת אוקטקטית עמוקה שלוש אוריאה.טוהר ליגנין עלה על 70% עבור שלושת הטיפולים המקדמיים של הביומסות, למעט פתרון אוקטי עמוק שלוש טיפולים קדם אוריאה של עלי אלפא, Aegagropila, וקליפות שקדים, אשר נתן טוהר ליגנין של 65%טוהר ליגנין הגבוה ביותר עלה על 90%זה הושג עם פתרון eutectic עמוק טיפול אחד. טוהר Lignin ונתוני תשואה היו נתונים לניתוח רכיבים עיקריים, אשר הראו את הפתרון eutectic עמוק טיפול אחד להיות בקורלציה חיובית עם טוהר ליגנין ואישר שזה ליגנין הטהור ביותר עם התשואה הנמוכה ביותר. תכולת הסוכר בליגנין שחולצה באמצעות פתרון אוטקטי עמוק שלוש הייתה הגבוהה ביותר ואחריה התקבלה מפתרונות 2 ו-1.באופן דומה, תכולת החנקן של פתרון אוטקטי עמוק תמצית ליגנין אחת הייתה נמוכה מזו שהתקבלה מפתרונות 2 ו-3. סוג הסוכרים במינין המופק התאפיינו גם הם, המתארים את D-xylose ו- D-גלוקוז להיות המונו-סכרידים הנפוצים ביותר. הקבוצות התפקודיות הכימיות הנמצאות בליגננים שחולצו נחקרו על ידי ספקטרוסקופיית FTIR.ספקטרום אינפרא אדום של ליגננים שונים בין 3, 500 ו 800 סנטימטרים הדדיים מוצגים כאן. הספקטרום של ליגנין שחולץ עם פתרונות אוטקטיים עמוקים אחד ושתיים מראים את התנודות המתוחות של קבוצות קרבוניל לא משועבדות ומצומדות, שנעדרו בשלושת הליגננים המסחריים: גלם, סודה מעובדת ואלקלי שחולצו ליגננים. אות חומצה קרבוקסילית, C קשר כפול O, מציין אפשרות של הטיה של כמה פונקציות ליגנין עם חומצות במהלך החילוץ שלה solubilization עם טיפול ממס eutectic עמוק בסיוע מיקרוגל.תוצאות אלו ממחישות את האפשרות של חילוץ ליגנין בעל ערך מוסף של טוהר גבוה מביומסות ים תיכוניות, אשר מוערך כיום ויכול לסייע בקביעת הממס האופטימלי העמוק של אוטקטיקה תוך הבטחת טוהר הליגנין.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Towards Biomimicking Wood: Fabricated Free-standing Films of Nanocellulose, Lignin, and a Synthetic Polycation

לקראת Biomimicking עץ: סרטים מפוברק חופשי עומדים בNanocellulose, ליגנין, וPolycation סינטטי

Woody materials are comprised of plant cell walls that contain a layered secondary cell wall composed of structural polymers of polysaccharides and ...

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

הכנת מונוליתים Aerogel סיליקה באמצעות ראפיד סופר קריטי חילוץ שיטה

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The ...

Optimization of Synthetic Proteins: Identification of Interpositional Dependencies Indicating Structurally and/or Functionally Linked Residues

ושאריות או זיהוי של Interpositional תלות המציין מבני / צמודות תפקודית: אופטימיזציה של חלבונים סינטטיים

Protein alignments are commonly used to evaluate the similarity of protein residues, and the derived consensus sequence used for identifying functional ...

Direct Imaging of Laser-driven Ultrafast Molecular Rotation

הדמיה ישירה של סיבוב מולקולרי מהיר ליזר מונחה

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb ...

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

שיטה פשוטה עבור Glucosinolate הפקה וניתוח עם כרומטוגרפיה נוזלית בלחץ גבוה (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

מיצוי וטיהור של פוליפנולים מאבקת ברי מיובשים בהקפאה לטיפול בתאי שריר חלקים וסקולריים<em&gt; במבחנה</em

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

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

ייצור ובדיקה של Aerogels קטליטי להכין אותה באמצעות מיצוי דודי סופר מהיר

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

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

Microfluidic שבבים עבור בחיי עיר קריסטל רנטגן עקיפה ו בחיי עיר פיזור אור דינאמי עבור קריסטלוגרפיה טורי

This protocol describes fabricating microfluidic devices with low X-ray background optimized for goniometer based fixed target serial crystallography. The ...

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

פרידה של Aldehydes, קטונים תגובתי תערובות באמצעות פרוטוקול החילוץ ביסולפאט

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

Measurement of Ultrafast Vibrational Coherences in Polyatomic Radical Cations with Strong-Field Adiabatic Ionization

מדידה של מרביים הרטט Coherences ב Polyatomic רדיקלית קטיונים עם יינון אנווריאנטים חזק-שדה

We present a pump-probe method for preparing vibrational coherences in polyatomic radical cations and probing their ultrafast dynamics. By shifting the ...