Efecto del pretratamiento con disolventes de bajo punto de fusión sobre la estructura y las propiedades fisicoquímicas de la lignina de la cáscara del brote de bambú
La lignina es un polímero natural amorfo formado por el acoplamiento oxidativo de unidades estructurales de fenilpropano. Es uno de los componentes de la fibra dietética no soluble en agua y contiene grupos activos como metoxi, hidroxilo fenólico, hidroxilo alcohólico, carboxilo, etc. Tiene una elevada actividad biológica. Rodr í guez gut é rrez et al. descubrieron que la lignina tiene una mayor capacidad de adsorción de ácidos biliares en comparación con la celulosa y la hemicelulosa; Gong et al. descubrieron que la lignina puede utilizarse como portador de inmovilización para la alfa amilasa. La lignina también tiene fuertes actividades biológicas como antioxidante, antibacteriano, resistente a los rayos UV, protector solar y cuidado de la piel, así como la inhibición del cáncer de piel. Posee una buena biocompatibilidad y tiene potencial para aplicarse en las industrias alimentaria y cosmética.
Hasta ahora, ha habido una serie de técnicas de pretratamiento químico, mecánico y biológico para la extracción de lignina, como la explosión de vapor, el pretratamiento con disolventes orgánicos y los métodos de pretratamiento con disolventes eutécticos profundos (DES). Sin embargo, los métodos químicos para separar la lignina requieren ácidos o bases fuertes y condiciones de temperatura y presión elevadas, que pueden causar contaminación ambiental. Los métodos biológicos suelen estar limitados por la incertidumbre de la temperatura y la actividad biológica. Los DES, también conocidos como disolventes de baja fusión o líquidos iónicos, son mezclas de baja fusión compuestas por donantes y aceptores de enlaces de hidrógeno. La investigación de Ma et al. ha demostrado que los disolventes DES no sólo disuelven eficazmente la lignina, sino que apenas disuelven la celulosa. Debido a sus propiedades físicas y químicas, el disolvente DES tiene un punto de fusión más bajo que cualquiera de sus componentes y es un sistema líquido eutéctico a temperatura ambiente. El disolvente DES se considera un método eficaz para reducir la barrera física de la lignocelulosa, y presenta las ventajas de una preparación sencilla, una protección ecológica del medio ambiente y una buena relación coste-eficacia.
Los DES pueden dividirse en tres tipos en función del pH: neutros, ácidos y alcalinos. Tan et al. compararon y analizaron los efectos de extracción de DES neutros, ácidos y alcalinos sobre la lignina de cáscaras vacías de palma aceitera, y descubrieron que los DES ácidos tenían un efecto de extracción más fuerte que los otros dos. En el DES ácido, Tan et al. encontraron que en comparación con el DES ácido láctico de cloruro de colina, la lignina extraída del DES ácido láctico de cloruro de colina contiene muchos enlaces β - O-4 'y más sitios biológicamente activos. Sin embargo, la estructura de la lignina de cloruro de colina ácido fórmico está más dañada, dando lugar a más estructuras de condensación. Por lo tanto, la lignina extraída de cloruro de colina ácido láctico DES es más adecuado para su posterior aplicación. Sin embargo, actualmente hay poca investigación sobre la aplicación de disolventes DES en materias primas de cáscara de brotes de bambú para extraer lignina. La provincia de Sichuan tiene abundantes recursos de bambú, entre los cuales el área de cultivo de Zizhu ha alcanzado las 100.000 hectáreas, generando enormes cantidades de residuos de cáscara de brotes de bambú cada año. Por lo tanto, en este estudio, la cáscara de bambú de Neosinocalamus affinis se utilizó como materia prima experimental, y diferentes condiciones de disolvente DES (la relación molar de cloruro de colina y ácido láctico es de 1:3, 1:6, 1:9 respectivamente) y la temperatura (90, 110, 130 ℃) se utilizaron para pretratar la lignina, y luego la lignina molida y la lignina pretratada con disolvente DES se compararon y analizaron mediante cromatografía en gel, espectroscopia infrarroja, espectro de fósforo, análisis de termogravimetría, Para explorar la estructura y la estabilidad térmica de la lignina extraída por DES, y estudiar más a fondo la fuerza de la actividad antioxidante, a fin de encontrar la proporción adecuada de disolvente DES y las condiciones de temperatura para la extracción de lignina, a fin de proporcionar una nueva dirección para la utilización de alto valor de los recursos de cáscara de bambú.

En este estudio se utilizó cloruro de colina/ácido láctico como disolvente de bajo punto de fusión para extraer lignina CC-LA. En condiciones suaves: cloruro de colina/ácido láctico=1:6, temperatura 110 ℃, el rendimiento de lignina fue de 62,32%, superior al de otros disolventes de bajo punto de fusión. Esto puede deberse a que la solución DES de cloruro de colina/ácido láctico tiene una capacidad de separación más fuerte para las materias primas de Poaceae, muy superior al rendimiento de MWL (13,4%), lo que indica que este método de extracción es adecuado para la extracción de lignina de cáscaras de brotes de bambú. El peso molecular de la lignina CC-LA es relativamente bajo, con PDI<2 y buena uniformidad, lo que indica que los enlaces químicos de las macromoléculas de lignina se rompen tras el pretratamiento con disolventes de bajo punto de fusión. Mediante análisis FI-TR y 31P-NMR, se descubrió que la lignina CC-LA contiene más grupos hidroxilo polifenólicos y tiene buena estabilidad térmica. En comparación con los antioxidantes comerciales, tiene una mayor actividad antioxidante porque la actividad antioxidante de la lignina está positivamente correlacionada con el contenido de grupos hidroxilo fenólicos. Por lo tanto, la lignina CC-LA tiene potencial para ser aplicada como antioxidante en alimentos, productos farmacéuticos y cosméticos.