Effet du prétraitement par solvant à bas point de fusion sur la structure et les propriétés physicochimiques de la lignine de l'enveloppe des pousses de bambou
La lignine est un polymère naturel amorphe formé par le couplage oxydatif d'unités structurelles de phénylpropane. Elle est l'un des composants des fibres alimentaires non solubles dans l'eau et contient des groupes actifs tels que méthoxy, hydroxyle phénolique, hydroxyle alcoolique, carboxyle, etc. Il possède une activité biologique élevée. Rodr í guez gut é rrez et al. ont découvert que la lignine a une plus grande capacité d'adsorption des acides biliaires que la cellulose et l'hémicellulose ; Gong et al. ont découvert que la lignine peut être utilisée comme support d'immobilisation pour l'alpha-amylase. La lignine a également de fortes activités biologiques telles que les antioxydants, les antibactériens, la résistance aux UV, les écrans solaires et les soins de la peau, ainsi que l'inhibition du cancer de la peau. Elle présente une bonne biocompatibilité et peut être utilisée dans les industries alimentaires et cosmétiques.
Jusqu'à présent, il existe une série de techniques de prétraitement chimique, mécanique et biologique pour l'extraction de la lignine, notamment l'explosion à la vapeur, le prétraitement par solvant organique et les méthodes de prétraitement par solvant eutectique profond (DES). Cependant, les méthodes chimiques de séparation de la lignine nécessitent des acides ou des bases puissants et des conditions de température et de pression élevées, ce qui peut entraîner une pollution de l'environnement. Les méthodes biologiques sont souvent limitées par l'incertitude de la température et de l'activité biologique. Le DES, également connu sous le nom de solvants à bas point de fusion ou de liquides ioniques, est un mélange à bas point de fusion composé de donneurs et d'accepteurs de liaisons hydrogène. Les recherches de Ma et al. ont montré que les solvants DES non seulement dissolvent efficacement la lignine, mais dissolvent aussi difficilement la cellulose. En raison de ses propriétés physiques et chimiques, le solvant DES a un point de fusion plus bas que n'importe lequel de ses composants et est un système eutectique liquide à température ambiante. Le solvant DES est considéré comme une méthode efficace pour réduire la barrière physique de la lignocellulose et présente les avantages d'une préparation simple, d'une protection de l'environnement et d'un bon rapport coût-efficacité.
Les DES peuvent être divisés en trois types en fonction du pH : neutre, acide et alcalin. Tan et al. ont comparé et analysé les effets d'extraction des DES neutres, acides et alcalins sur la lignine des coques vides de fruits de palmier à huile, et ont constaté que le DES acide avait un effet d'extraction plus important que les deux autres. Dans le cas du DES acide, Tan et al. ont constaté que, par rapport au DES de chlorure de choline et d'acide lactique, la lignine extraite du DES de chlorure de choline et d'acide lactique contient de nombreuses liaisons β - O-4 et davantage de sites biologiquement actifs. Cependant, la structure de la lignine du chlorure de choline et de l'acide formique est plus endommagée, ce qui se traduit par un plus grand nombre de structures de condensation. Par conséquent, la lignine extraite du chlorure de choline et de l'acide lactique DES est plus appropriée pour une application ultérieure. Cependant, il existe actuellement peu de recherches sur l'application des solvants DES dans les matières premières de l'enveloppe des pousses de bambou pour l'extraction de la lignine. La province du Sichuan possède d'abondantes ressources en bambou, dont la zone de culture de Zizhu atteint 100 000 hectares, ce qui génère chaque année d'énormes quantités de déchets d'écorces de pousses de bambou. Par conséquent, dans cette étude, la coque de bambou de Neosinocalamus affinis a été utilisée comme matière première expérimentale, et différentes conditions de solvant DES (le rapport molaire du chlorure de choline et de l'acide lactique est de 1:3, 1:6, 1 :9 respectivement) et la température (90, 110, 130 ℃) ont été utilisées pour prétraiter la lignine, puis la lignine broyée et la lignine prétraitée au solvant DES ont été comparées et analysées par chromatographie sur gel, spectroscopie infrarouge, spectre de phosphore, analyse thermogravimétrique, explorer la structure et la stabilité thermique de la lignine extraite par DES, et étudier plus avant la force de l'activité antioxydante, de manière à trouver la proportion appropriée de solvant DES et les conditions de température pour l'extraction de la lignine, afin de fournir une nouvelle orientation pour l'utilisation à haute valeur des ressources de la coque de bambou.

Cette étude a utilisé le chlorure de choline/l'acide lactique comme solvant à bas point de fusion pour extraire la lignine CC-LA. Dans des conditions douces : chlorure de choline/acide lactique = 1:6, température 110 ℃, le rendement en lignine était de 62,32%, ce qui était plus élevé que les autres solvants à bas point de fusion. Cela peut s'expliquer par le fait que la solution DES de chlorure de choline/acide lactique a une capacité de séparation plus forte pour les matières premières de Poaceae, bien plus élevée que le rendement de MWL (13,4%), ce qui indique que cette méthode d'extraction est adaptée à l'extraction de la lignine à partir de coquilles de pousses de bambou. Le poids moléculaire de la lignine CC-LA est relativement faible, avec un PDI<2 et une bonne uniformité, ce qui indique que les liaisons chimiques sur les macromolécules de lignine sont rompues après le prétraitement avec des solvants à bas point de fusion. L'analyse FI-TR et 31P-NMR a montré que la lignine CC-LA contient plus de groupes hydroxyle polyphénoliques et présente une bonne stabilité thermique. Par rapport aux antioxydants commerciaux, elle présente une activité antioxydante plus élevée, car l'activité antioxydante de la lignine est positivement corrélée à la teneur en groupes hydroxyle phénoliques. Par conséquent, la lignine CC-LA peut être utilisée comme antioxydant dans l'alimentation, les produits pharmaceutiques et les cosmétiques.