Düşük erime noktalı çözücü ön işleminin bambu filizi kabuğu lignininin yapısı ve fizikokimyasal özellikleri üzerindeki etkisi
Lignin, fenilpropan yapısal birimlerinin oksidatif bağlanmasıyla oluşan amorf doğal bir polimerdir. Suda çözünmeyen diyet lifinin bileşenlerinden biridir ve metoksi, fenolik hidroksil, alkol hidroksil, karboksil gibi aktif gruplar içerir. Yüksek biyolojik aktiviteye sahiptir. Rodrí guez gut é rrez ve arkadaşları, ligninin selüloz ve hemiselüloza kıyasla safra asitleri için daha güçlü bir adsorpsiyon kapasitesine sahip olduğunu; Gong ve arkadaşları ise ligninin alfa amilaz için bir immobilizasyon taşıyıcısı olarak kullanılabileceğini bulmuştur. Lignin ayrıca antioksidan, antibakteriyel, UV ışınlarına dayanıklı, güneş koruyucu ve cilt bakımının yanı sıra cilt kanserinin engellenmesi gibi güçlü biyolojik aktivitelere sahiptir. İyi biyouyumluluğa sahiptir ve gıda ve kozmetik endüstrilerinde uygulanma potansiyeline sahiptir.
Şimdiye kadar, lignin ekstraksiyonu için buhar patlaması, organik çözücü ön işlemi ve derin ötektik çözücü (DES) ön işlem yöntemleri de dahil olmak üzere bir dizi kimyasal, mekanik ve biyolojik ön işlem tekniği kullanılmıştır. Bununla birlikte, lignini ayırmak için kullanılan kimyasal yöntemler, çevre kirliliğine neden olabilecek güçlü asitler veya bazlar ve yüksek sıcaklık ve basınç koşulları gerektirir. Biyolojik yöntemler ise genellikle sıcaklık ve biyolojik aktivitenin belirsizliği ile sınırlıdır. Düşük erime noktalı çözücüler veya iyonik sıvılar olarak da bilinen DES, hidrojen bağı donörleri ve alıcılarından oluşan düşük erime noktalı bir karışımdır. Ma ve arkadaşlarının araştırması, DES çözücülerinin sadece lignini verimli bir şekilde çözmekle kalmayıp aynı zamanda selülozu da zor çözdüğünü göstermiştir. Fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle DES çözücüsü, bileşenlerinin herhangi birinden daha düşük bir erime noktasına sahiptir ve oda sıcaklığında sıvı bir ötektik sistemdir. DES çözücüsü, lignoselülozun fiziksel bariyerini azaltmak için etkili bir yöntem olarak kabul edilir ve basit hazırlama, yeşil çevre koruma ve maliyet etkinliği avantajlarına sahiptir.
DES pH'a göre üç türe ayrılabilir: nötr, asidik ve alkalin. Tan ve arkadaşları, nötr, asidik ve alkali DES'in palmiye yağı boş meyve kabuklarından lignin üzerindeki ekstraksiyon etkilerini karşılaştırıp analiz etmiş ve asidik DES'in diğer ikisinden daha güçlü bir ekstraksiyon etkisine sahip olduğunu bulmuştur. Asidik DES'te Tan ve arkadaşları, kolin klorür laktik asit DES ile karşılaştırıldığında, kolin klorür laktik asit DES'ten ekstrakte edilen ligninin birçok β - O-4 'bağı ve biyolojik olarak daha aktif bölgeler içerdiğini bulmuşlardır. Bununla birlikte, kolin klorür formik asit ligninin yapısı daha fazla zarar görmüş ve daha fazla yoğunlaşma yapısı ortaya çıkmıştır. Bu nedenle, kolin klorür laktik asit DES'den ekstrakte edilen lignin daha ileri uygulamalar için daha uygundur. Bununla birlikte, şu anda DES çözücülerinin bambu filizi kabuğu hammaddelerinde lignin ekstraksiyonu için uygulanması konusunda çok az araştırma vardır. Sichuan Eyaleti, Zizhu'nun ekim alanının 100000 hektara ulaştığı ve her yıl büyük miktarda bambu filizi kabuğu atığı üreten bol miktarda bambu kaynağına sahiptir. Bu nedenle, bu çalışmada, Neosinocalamus affinis bambu kabuğu deneysel hammadde olarak kullanılmış ve farklı DES çözücü koşulları (kolin klorür ve laktik asit molar oranı sırasıyla 1:3, 1:6, 1:9) ve sıcaklık (90, 110, 130 ℃) lignini ön işleme tabi tutmak için kullanılmış ve daha sonra öğütülmüş lignin ve DES çözücüsü ile ön işleme tabi tutulmuş lignin jel kromatografisi, kızılötesi spektroskopisi, fosfor spektrumu, termogravimetri analizi ile karşılaştırılmış ve analiz edilmiştir, DES tarafından ekstrakte edilen ligninin yapısını ve termal stabilitesini araştırmak ve antioksidan aktivitenin gücünü daha fazla incelemek, böylece lignini ekstrakte etmek için uygun DES çözücü oranını ve sıcaklık koşullarını bulmak, böylece bambu kabuğu kaynaklarının yüksek değerli kullanımı için yeni bir yön sağlamak.

Bu çalışmada CC-LA lignini ekstrakte etmek için düşük erime noktalı bir çözücü olarak kolin klorür/laktik asit kullanılmıştır. Hafif koşullar altında: kolin klorür/laktik asit=1:6, sıcaklık 110 ℃, lignin verimi 62.32% idi ve bu diğer düşük erime noktalı çözücülerden daha yüksekti. Bunun nedeni, kolin klorür/laktik asit DES çözeltisinin Poaceae hammaddeleri için MWL (13.4%) veriminden çok daha yüksek olan daha güçlü bir ayırma kabiliyetine sahip olması ve bu ekstraksiyon yönteminin bambu filiz kabuklarından lignin ekstraksiyonu için uygun olduğunu göstermesi olabilir. CC-LA ligninin moleküler ağırlığı nispeten düşüktür, PDI<2 ve iyi bir homojenliğe sahiptir, bu da lignin makromolekülleri üzerindeki kimyasal bağların düşük erime noktalı çözücülerle ön işlemden sonra kırıldığını gösterir. FI-TR ve 31P-NMR analizi ile CC-LA ligninin daha fazla polifenolik hidroksil grubu içerdiği ve iyi termal stabiliteye sahip olduğu bulunmuştur. Ticari antioksidanlarla karşılaştırıldığında, daha yüksek antioksidan aktiviteye sahiptir çünkü ligninin antioksidan aktivitesi fenolik hidroksil gruplarının içeriği ile pozitif ilişkilidir. Bu nedenle, CC-LA lignin gıda, ilaç ve kozmetikte antioksidan olarak uygulanma potansiyeline sahiptir.