Az alacsony olvadáspontú oldószeres előkezelés hatása a bambuszhéjhéj lignin szerkezetére és fizikai-kémiai tulajdonságaira
A lignin egy amorf természetes polimer, amely fenilpropán szerkezeti egységek oxidatív összekapcsolódásával jön létre. A nem vízben oldódó élelmi rostok egyik összetevője, és olyan aktív csoportokat tartalmaz, mint a metoxi, fenolos hidroxil, alkoholos hidroxil, karboxil stb. Magas biológiai aktivitással rendelkezik. Rodr í guez gut é rrez és társai megállapították, hogy a lignin erősebb adszorpciós kapacitással rendelkezik az epesavak számára, mint a cellulóz és a hemicellulóz; Gong és társai megállapították, hogy a lignin az alfa-amiláz immobilizációs hordozójaként használható. A lignin erős biológiai aktivitással is rendelkezik, mint például antioxidáns, antibakteriális, UV-ellenálló, fényvédő és bőrápoló, valamint a bőrrák gátlása. Jó biokompatibilitással rendelkezik, és potenciálisan alkalmazható az élelmiszer- és kozmetikai iparban.
Eddig egy sor kémiai, mechanikai és biológiai előkezelési technikát alkalmaztak a lignin kinyerésére, beleértve a gőzrobbanást, a szerves oldószeres előkezelést és a mély eutektikus oldószeres (DES) előkezelési módszereket. A lignin leválasztására szolgáló kémiai módszerek azonban erős savakat vagy bázisokat, valamint magas hőmérsékletet és nyomást igényelnek, amelyek környezetszennyezést okozhatnak. A biológiai módszereket gyakran korlátozza a hőmérséklet és a biológiai aktivitás bizonytalansága. A DES, más néven alacsony olvadású oldószerek vagy ionos folyadékok, hidrogénkötés-donorokból és -akceptorokból álló alacsony olvadású keverék. Ma és munkatársai kutatásai kimutatták, hogy a DES oldószerek nemcsak a lignint oldják hatékonyan, hanem a cellulózt is alig oldják. Fizikai és kémiai tulajdonságai miatt a DES oldószer olvadáspontja alacsonyabb, mint bármelyik komponensé, és szobahőmérsékleten folyékony eutektikus rendszer. A DES oldószert hatékony módszernek tekintik a lignocellulóz fizikai gátjának csökkentésére, és előnye az egyszerű előállítás, a zöld környezetvédelem és a költséghatékonyság.
A DES pH alapján három típusba sorolható: semleges, savas és lúgos. Tan és munkatársai összehasonlították és elemezték a semleges, savas és lúgos DES extrakciós hatását az olajpálma üres gyümölcshéjából származó ligninre, és megállapították, hogy a savas DES erősebb extrakciós hatással rendelkezik, mint a másik kettő. A savas DES esetében Tan és munkatársai megállapították, hogy a kolinklorid-tejsavas DES-sel összehasonlítva a kolinklorid-tejsavas DES-ből kivont lignin sok β-O-4 'kötést és több biológiailag aktív helyet tartalmaz. A kolinklorid hangyasavas lignin szerkezete azonban jobban károsodott, ami több kondenzációs struktúrát eredményez. Ezért a kolinklorid-tejsavas DES-ből kivont lignin alkalmasabb a további alkalmazásra. Jelenleg azonban kevés kutatás foglalkozik a DES oldószerek alkalmazásával a bambuszhajtáshéj nyersanyagában a lignin kivonására. Szecsuán tartomány bőséges bambuszkészletekkel rendelkezik, amelyek közül a Zizhu termőterülete elérte a 100000 hektárt, ami évente hatalmas mennyiségű bambuszhéj-hulladékot termel. Ezért ebben a tanulmányban a Neosinocalamus affinis bambuszhéját használták kísérleti nyersanyagként, és a DES oldószer különböző körülményeit (a kolin-klorid és a tejsav mólaránya 1:3, 1:6, 1:9) és a hőmérséklet (90, 110, 130 ℃) a lignin előkezeléséhez, majd az őrölt lignint és a DES oldószerrel előkezelt lignint összehasonlítottuk és gélkromatográfiával, infravörös spektroszkópiával, foszforspektrummal, termogravimetriás elemzéssel elemeztük, a DES által extrahált lignin szerkezetének és termikus stabilitásának feltárása, valamint az antioxidáns aktivitás erősségének további tanulmányozása, a DES oldószer megfelelő arányának és a lignin extrahálásának hőmérsékleti feltételeinek megtalálása érdekében, hogy új irányt adjon a bambuszhéj-források nagy értékű hasznosításának.

Ebben a tanulmányban a CC-LA lignin kivonásához alacsony olvadáspontú oldószerként kolinkloridot/tejsavat használtak. Enyhe körülmények között: kolinklorid/tejsav=1:6, hőmérséklet 110 ℃, a ligninhozam 62,32% volt, ami magasabb volt, mint más alacsony olvadáspontú oldószereké. Ennek oka az lehet, hogy a kolinklorid/tejsav DES oldat erősebb elválasztó képességgel rendelkezik a Poaceae nyersanyagok esetében, jóval nagyobb, mint az MWL hozama (13,4%), ami azt jelzi, hogy ez az extrakciós módszer alkalmas a lignin bambuszhajtás héjából történő kivonására. A CC-LA lignin molekulatömege viszonylag alacsony, PDI<2 és jó egyenletességű, ami azt jelzi, hogy a lignin makromolekuláin lévő kémiai kötések az alacsony olvadáspontú oldószerekkel történő előkezelés után felbomlanak. FI-TR és 31P-NMR elemzéssel megállapították, hogy a CC-LA lignin több polifenolos hidroxilcsoportot tartalmaz és jó hőstabilitással rendelkezik. A kereskedelmi antioxidánsokkal összehasonlítva magasabb antioxidáns aktivitással rendelkezik, mivel a lignin antioxidáns aktivitása pozitívan korrelál a fenolos hidroxilcsoportok tartalmával. Ezért a CC-LA lignin antioxidánsként alkalmazható élelmiszerekben, gyógyszerekben és kozmetikumokban.