Effekten af forbehandling med opløsningsmiddel med lavt smeltepunkt på strukturen og de fysisk-kemiske egenskaber af lignin fra bambusskud
Lignin er en amorf naturlig polymer, der dannes ved oxidativ kobling af strukturelle enheder af phenylpropan. Det er en af komponenterne i ikke-vandopløselige kostfibre og indeholder aktive grupper som methoxy, phenolhydroxyl, alkoholhydroxyl, carboxyl osv. Det har høj biologisk aktivitet. Rodr í guez gut é rrez et al. fandt ud af, at lignin har en stærkere adsorptionskapacitet for galdesyrer sammenlignet med cellulose og hemicellulose; Gong et al. fandt ud af, at lignin kan bruges som immobiliseringsbærer for alfa-amylase. Lignin har også stærke biologiske aktiviteter som antioxidant, antibakteriel, UV-resistent, solcreme og hudpleje samt hæmning af hudkræft. Det har god biokompatibilitet og har potentiale til at blive anvendt i fødevare- og kosmetikindustrien.
Indtil videre har der været en række kemiske, mekaniske og biologiske forbehandlingsteknikker til ligninekstraktion, herunder dampeksplosion, forbehandling med organisk opløsningsmiddel og forbehandlingsmetoder med dybt eutektisk opløsningsmiddel (DES). Kemiske metoder til udskillelse af lignin kræver dog stærke syrer eller baser og høje temperaturer og tryk, hvilket kan forårsage miljøforurening. Biologiske metoder er ofte begrænset af usikkerheden omkring temperatur og biologisk aktivitet. DES, også kendt som lavsmeltende opløsningsmidler eller ioniske væsker, er en lavsmeltende blanding, der består af hydrogenbindingsdonorer og -acceptorer. Ma et al.s forskning har vist, at DES-opløsningsmidler ikke kun effektivt opløser lignin, men også næsten ikke opløser cellulose. På grund af sine fysiske og kemiske egenskaber har DES-opløsningsmidlet et smeltepunkt, der er lavere end nogen af dets komponenter, og er et flydende eutektisk system ved stuetemperatur. DES-opløsningsmiddel betragtes som en effektiv metode til at reducere den fysiske barriere af lignocellulose og har fordelene ved enkel forberedelse, grøn miljøbeskyttelse og omkostningseffektivitet.
DES kan inddeles i tre typer baseret på pH: neutral, sur og alkalisk. Tan et al. sammenlignede og analyserede ekstraktionseffekterne af neutrale, sure og alkaliske DES på lignin fra oliepalmens tomme frugtskaller og fandt, at sure DES havde en stærkere ekstraktionseffekt end de to andre. I sure DES fandt Tan et al., at sammenlignet med cholinchlorid-mælkesyre-DES indeholder lignin udvundet af cholinchlorid-mælkesyre-DES mange β-O-4-bindinger og flere biologisk aktive steder. Strukturen af cholinklorid-myrsyre-lignin er dog mere beskadiget, hvilket resulterer i flere kondensationsstrukturer. Derfor er lignin udvundet af cholinchlorid-mælkesyre-DES mere velegnet til yderligere anvendelse. Der er dog i øjeblikket kun lidt forskning i anvendelsen af DES-opløsningsmidler i råmaterialer fra bambusskud til udvinding af lignin. Sichuan-provinsen har rigelige bambusressourcer, hvoraf dyrkningsområdet i Zizhu har nået 100.000 hektar, hvilket genererer enorme mængder affald af bambusskaller hvert år. I denne undersøgelse blev bambusskallen fra Neosinocalamus affinis derfor brugt som eksperimentelt råmateriale, og forskellige betingelser for DES-opløsningsmiddel (molforholdet mellem cholinchlorid og mælkesyre er henholdsvis 1:3, 1:6, 1:9) og temperatur (90, 110, 130 ℃) blev brugt til at forbehandle lignin, og derefter blev den malede lignin og DES-opløsningsmiddelforbehandlet lignin sammenlignet og analyseret ved gelkromatografi, infrarød spektroskopi, fosforspektrum, termogravimetrianalyse, at udforske strukturen og den termiske stabilitet af lignin udvundet af DES og yderligere undersøge styrken af antioxidantaktivitet for at finde den passende andel af DES-opløsningsmiddel og temperaturforhold til udvinding af lignin for at give en ny retning for højværdiudnyttelse af bambusskalressourcer.

Denne undersøgelse brugte cholinchlorid/mælkesyre som et opløsningsmiddel med lavt smeltepunkt til at udvinde CC-LA lignin. Under milde forhold: cholinklorid/mælkesyre=1:6, temperatur 110 °C, var ligninudbyttet 62,32%, hvilket var højere end andre opløsningsmidler med lavt smeltepunkt. Dette kan skyldes, at cholinchlorid/mælkesyre-DES-opløsningen har en stærkere separationsevne for Poaceae-råmaterialer, langt højere end udbyttet af MWL (13,4%), hvilket indikerer, at denne ekstraktionsmetode er velegnet til ekstraktion af lignin fra bambusskaller. Molekylvægten af CC-LA lignin er relativt lav med PDI<2 og god ensartethed, hvilket indikerer, at de kemiske bindinger på lignin-makromolekyler er brudt efter forbehandling med opløsningsmidler med lavt smeltepunkt. Gennem FI-TR- og 31P-NMR-analyse blev det konstateret, at CC-LA lignin indeholder flere polyphenoliske hydroxylgrupper og har god termisk stabilitet. Sammenlignet med kommercielle antioxidanter har det højere antioxidantaktivitet, fordi lignins antioxidantaktivitet er positivt korreleret med indholdet af phenoliske hydroxylgrupper. Derfor har CC-LA lignin potentiale til at blive anvendt som antioxidant i fødevarer, lægemidler og kosmetik.