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

MKとTBは、ハイサム・アイエブに統計分析と図の準備、ワロン地域(欧州地域開発-VERDIR)、高等教育科学研究大臣(Taoufik Bettaieb)に資金を提供してくれたことに感謝します。

1. 生物の調製
<ol><li>バイオマス乾燥<ol>
<li>ポジドニアの葉とアエガグロパイルボール(ポジドニアオセアニカ)を地中海のビーチから収穫し、40°Cのオーブンに72時間置きます。</li>
		<li>アーモンドの殻(プルナス・ダルチス)、食品産業から生成された、オリーブオイル工場から得られたオリーブポマエース(オレア・エウロパエアーL.)を40°Cのオーブンに72時間置きます。</li...

<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>

この研究には多くの目的がありました。最初の方法は、イオン液体と有機溶剤の両方の特性を持つ低コストのグリーン溶剤を調製し、使用することであった。第二の目的は、アルカリ溶媒、基礎、または熱物理学的技術を使用してソックスレーまたはヘミセルロースを使用して抽出物の抽出などの予備的なステップを必要とせずに、単一のステップでバイオマスを分画し、リグニンを抽出す?...

持続可能なバイオリファイナリープロセスは、バイオマス処理、その分画を目的の分子に統合し、付加価値製品への転換を1.第二世代のバイオリファイニングにおいて、前処理はバイオマスをその主成分2に分画するために不可欠であると考えられる。化学的、物理的、または生物学的戦略を利用した従来の前処理方法は、広く適用されてきた3.しかし、このような前処理は、バイオリファイニングにおいて最も高価な工程と考えられており、処理時間が長く、高熱・消費電力、溶剤不純物4などの他の欠点がある。最近では、イオン液体3の特性が類似したDESは、生分解性、環境配慮、合成の容易さ、および処理後の回復などの利点により緑色の溶媒として出現している5。
DESは、乳酸、リンゴ酸、またはシュウ酸などの少なくとも1つのHBDと、ベタインまたはコリンクロリド(ChCl)6などの水素結合アクセプター(HBA)との混合物である。HBA-HBD相互作用は、化学結合の切断を可能にする触媒機構を可能にし、バイオマス分画およびリグニン分離を引き起こす。多くの研究者は、トウモロコシのコブ上のChCl-グリセロール、ストーバー7、8、ChCl-シュウレア、小麦ストロー9のChCl-シュウ酸、ユーカリのおがず10のChCl乳酸、およびChCl酢酸11およびChCl-ethlグリコールなどのリグノセルロース系原料のDESベースの前処理を報告している。DES効率を向上させるためには、前処理をマイクロ波処理と組み合わせてバイオマス分画を加速する必要があります5.多くの研究者は、木材8とトウモロコシストーバー、スイッチグラス、ミスカンサス5のこのような組み合わせ前処理(DESと電子レンジ)を報告しており、短期間で1回の簡単なステップでリグノセルロース分画およびリグニン抽出のためのDESの容量に関する新しい洞察を提供しています。
リグニンは、バイオポリマーの製造原料として評価されるフェノール型高分子であり、芳香族モノマーやオリゴマー12などの化学物質の製造に代わる代替物を提示する。また、リグニンは、抗酸化作用および紫外線吸収活性13を有する。いくつかの研究は、化粧品のリグニンの用途を報告しています14,15.市販の日焼け止め製品におけるその統合は、わずか2重量%リグニンと10重量%リグニン16の添加とSPF 50までの追加でSPF 15からSPF 30に製品の日焼け防止因子(SPF)を改善しました。本論文は、地中海の生物群集のDES-マイクロ波前処理を組み合わせることによって助け、リグニン炭水化物切断のための超高速アプローチを記述する。これらの生物塊は、アグリフードの副産物、特にオリーブポマとアーモンドの殻で構成されています。調査された他の生物は、海洋起源(ポジドニアの葉とエーガグロパイル)と森林(松ぼっくりと野生の草)に由来するものであった。本研究の焦点は、この組み合わせ前処理が原料分別に及ぼす影響を評価し、リグニンの純度と収率に及ぼす影響を調査し、抽出されたリグニン中の分子量および化学官能基に及ぼす影響を研究するために、低コストの緑色溶媒を試験することであった。

<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

前処理は、リグノセルロース性バイオリファイナリープロセスにおける最も高価なステップです。化学要件を最小限に抑え、電力や熱の消費を最小限に抑え、環境にやさしい溶剤を使用することで、コスト効率が高くならなければなりません。深い共生溶剤(DES)は、持続可能なバイオリファイナリーの重要な、緑、低コストの溶剤です。それらは、少なくとも1つの水素結合ドナーおよび1つの水素結合アクセクターから生じる低い凝固点によって特徴づけられる透明混合物である。DESは有望な溶剤ですが、競争力を持つ利益のためには、マイクロ波照射などの経済加熱技術と組み合わせる必要があります。マイクロ波照射は、適切な温度を迅速に達成できるため、加熱時間を短縮し、分画を高める有望な戦略です。本研究の目的は、低コストで生分解性溶媒を用いたバイオマス分画およびリグニン抽出のための一段階の迅速な方法を開発することであった。 
本研究では、3種類のDESを用いて、800Wで60sのマイクロ波支援DES前処理を行った。DES混合物は、コリンクロリド(ChCl)および3つの水素結合ドナー(HBD)からファシリティ的に調製した:モノカルボン酸(乳酸)、ジカルボン酸(シュウ酸)、および尿素。この前処理は、海洋残基(ポジドニア葉およびエーガグロパイル)、アグリフード副産物(アーモンド殻およびオリーブポマ、森林残留物(松ぼっくり)、および多年生リグノセルロース草(スティパ・テナシシマ)からのバイオマス分別およびリグニン回収に使用された。さらに分析を行い、回収されたリグニンの収率、純度、および分子量分布を決定した。さらに、抽出されたリグニン中の化学官能基に対するDESの効果は、フーリエ変換赤外線(FTIR)分光法によって決定された。結果は、ChCl-シュウ酸混合物が最高のリグニン純度と最低収率を与える可能性があることを示しています。本研究は、DES-マイクロ波プロセスがリグノセルロース系バイオマス分画のための超高速で効率的でコスト競争力のある技術であることを示しています。

図2A-Cは、マイクロ波-DES前処理を組み合わせた後の6つの原料からの抽出のリグニン収量を示す図1A-Fに示す。結果は、DES1(ChCl-シュウ酸)で得られたリグニン収率(図2A)がDES2(ChCl-乳酸)およびDES3(ChCl-尿素)で得られた収率よりも低かったことを示している(<strong class="xfi...

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

深いユーテク系溶媒ベースのマイクロ波アシスト前処理は、リグノセルロース分画および高純度リグニン回収のための、緑色で迅速かつ効率的なプロセスです。

特殊地中海リグノセルロース残基からの超高速リグニン抽出

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

私たちのプロトコルの目的は、バイオマスを分画し、リグニンを一歩で抽出することです。この方法を用いると、リグニンはpHの調整を行わずに処理後の簡単な濾過によって回収できるが、蒸留水を添加するだけで可能である。この研究の焦点は、原料分画のこの組み合わせ処理の効果、リグニンの純度と収率に及ぼす影響、および抽出されたリグニン中の分子量および化学的官能基に対するその影響を評価することにある。深い電子体液マイクロ波プロセスは、リグノセルロース系バイオマス分画と高純度のリグニン回収のための超高速、効率的、コスト競争力のある技術です。テキスト原稿に記載されているように、500ミリリットルの丸い底フラスコに深いユーテク溶液を準備します。次に、5グラムの原料、50ミリリットルの深いエバテク溶液、および攪拌棒を閉じたポリテトラフルオロエチレン反応器の電子レンジに入れる。マイクロ波容器を適切なキャップで閉じ、温度キャップを取り付けます。ターンテーブルの端に置き、常に攪拌され、電子レンジを1分間実行します。適切な手袋を使用して、電子レンジから容器を取り出し、混合物を冷まします。均質な抗溶媒溶液を調製し、処理された原料にこの溶液の50ミリリットルを加えます。ガラスフィルターるつぼを用いて上清をろ過して3,000回G.Filterで5分間混合物を遠心する。残りのセルロース残渣を回収し、25ミリリットルの抗溶媒溶液と遠心分離機を加えて洗浄します。ろ過したリグニンが豊富な分数を加え、ろ過した水を500ミリリットルの丸い底フラスコに加えます。50°Cと110ミリバルでロータリーエバポレーターを使用してエタノールを蒸発させます。その後、濃縮された酒に150ミリリットルの脱イオン水を加えます。遠心分離によってリグニンを沈殿する。リグニンをペレットとして集め、25ミリリットルの蒸留水で4回洗います。その後、リグニンを凍結乾燥させるか、摂氏40度でオーブンで乾燥させます。550°Cのマフル炉に4時間フィルターるつぼを置きます。オーブンが摂氏150度に冷却したら、るつぼを取り出し、乾燥機に入して冷却します。その後、それを量る。約30ミリグラムのリグニンをホウケイ酸ガラス管に加えます。その後、サンプルに72%の硫酸の1ミリリットルを加え、60分間摂氏30度のバスに入れます。サンプルを取り出し、100ミリリットルのガラス瓶に移します。その後、28ミリリットルの蒸留水を加えて酸を4%の濃度に希釈し、ガラス瓶をオートクレーブに121°Cで60分間入れます。その後、オートクレーブからボトルを取り出し、冷却します。酸不溶性リグニンを分析するには、真空下でるつぼを使用して加水分解物を濾過し、脱イオン水でガラス瓶に残りの固形物を集めます。固体を含むるつぼを105°Cのオーブンに16時間置いて乾燥させます。その後、デシケーターでそれを冷却し、サンプルの重量を量ります。マフル炉の中に550°Cで4時間るつぼを置きます。デシケータで乾燥させた後、サンプルの重量を量る。酸溶性リグニンの分析のために、水晶キュベットを用いて205ナノメートルの分光光度計で濾液を加水分解物の吸光度を測定する。抽出されたリグニンの化学機能を解析するために、サンプルなしでバックグラウンド単一チャネルを処理する。次に、パラメータを調整し、結晶上のサンプルの1ミリグラムを配置します。サンプルのシングルチャンネルを押して、得られたスペクトルを処理します。抽出されたリグニンの分子量を決定するために、リグニンサンプルの3ミリグラムを0.5%塩化リチウムでDMFの3ミリリットルに溶解する。溶解したリグニンをバイアルに入れ、ガードカラムで進む柱を取り付けます。サンプルを高速液体クロマトグラフィーの紫外線システムに注入します。データを分析した後、テキスト原稿に記載されているように抽出されたリグニンの分子量を計算する。ホウケイ酸ガラス管にリグニンの50ミリグラムのサンプルを計量し、1モル硫酸の3ミリリットルを追加します。その後、100°Cで3時間加熱し、それを冷却します。水酸化アンモニウム15モルの1ミリリットルを加え、pHをチェックして中性またはアルカリ性であることを確認します。内部標準として各サンプルに2-デオキシグルコースの1ミリリットルを追加します。その後、この溶液の400マイクロリットルを400マイクロリットルの混合溶液を含む特殊なチューブに加えます。2ミリリットルのホウ水素化ジメチルスルホキシド溶液を2ミリリットル加えます。チューブを閉め、水浴で摂氏40度で90分間インキュベートします。水浴からチューブを取り出し、0.6ミリリットルの氷酢酸、0.4ミリリットルの1-メチルイミダゾール、約4ミリリットルの無水酢酸を加えます。15分後、蒸留水10ミリリットルを加えます。涼しい。そして、ジクロロメタンの約3ミリリットルを追加します。2時間後、低い有機相の約1ミリリットルを回収し、火炎イオン化検出器キャピラリーカラムを備えたガスクロマトグラフに注入します。深いユーカチ酸溶液で得られたリグニン収率は、2つの乳酸および深いユーテク溶液3尿素を用いて得られた深いユー酸の収率よりも低かった。リグニン純度は、α葉、アエガグロピラ、アーモンド殻の3つの尿素前処理を除き、バイオマスの3つの前処理で70%を超え、最高のリグニン純度が90%を超えた深いユーテク溶液1処理で得られた。リグニン純度および収率データを主成分分析に供し、深いユーテク溶液1つの治療がリグニン純度と正相関することを示し、最も低い収率を有する最も純粋なリグニンであることを確認した。深いユーテク溶液3を用いて抽出されたリグニン中の糖度は、最も高く、その後、溶液2および1から得られた糖度であった。同様に、深いエシテク溶液1リグニン抽出物の窒素含有量は、溶液2および3から得られたものよりも低かった。抽出されたリグニン中の糖の種類も特徴付けられており、D-キシロースとDグルコースが最も豊富な単糖であることが示されました。抽出されたリグナンに存在する化学官能基をFTIR分光法で調べた。3,500,800の相互センチメートルの間の異なるリグナンの赤外スペクトルがここに提示される。深い共晶溶液1と2で抽出されたリグニンのスペクトルは、生、ソーダ処理、アルカリ抽出リグナンの3つの市販リグナンに存在しなかった非共役および共役カルボニル基の伸び振動を示す。カルボン酸シグナルC二重結合Oは、マイクロ波支援深部の好酸溶媒処理による抽出および可溶化の間に、一部のリグニン機能を酸と共役させる可能性を示す。これらの結果は、現在過小評価されている地中海の生物塊から高純度の付加価値リグニンを抽出する可能性を示しており、リグニンの純度を確保しながら最適な深い優生溶媒を決定するのに役立ちます。

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Nanocellulose、リグニンから製造自立フィルム、合成ポリカチオン：Biomimickingウッドに向けて

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

急速な超臨界抽出方法によるシリカエアロゲルモノリスを準備

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

合成タンパク質の最適化：中間物挿入依存関係の同定構造的インジケートおよび/または機能的に連結された残基

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

レーザー駆動の超高速分子回転のダイレクトイメージング

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

高圧液体クロマトグラフィー（HPLC）とグルコシノレートの抽出および分析のための簡単な方法

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

血管平滑筋細胞の処理のための凍結乾燥ベリー粉末からのポリフェノールの抽出および精製<em&gt;インビトロ</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

急速な超臨界抽出法によって作製した触媒のエアロゲルの作製と試験

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

シリアル結晶の結晶 x 線回折その場その場での動的光散乱のためのマイクロ流体チップ

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

アルデヒドおよびケトン類の反応性の重亜硫酸塩の抽出のプロトコルを使用して混合物からの分離

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

強いフィールド断熱イオンとラジカル陽イオン多原子の超高速振動コヒーレンスの測定

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