The exploratory study of flow separation and biochemical conversion system of lignin in the water phase

木质素水相流动分离及生化转化体系探索性研究

• 批准号: 20K21333
• 负责人: 西村 裕志
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K21333/
• 关键词: リグニン; マイクロ流体デバイス; バイオマス; リグノセルロース; グリーンケミストリー; フロー分離

リグニンは疎水性芳香族高分子であり、3次元網目構造で水不溶性の不定形ポリマーであると考えられてきた。植物バイオマスから抽出したリグニンは、ジオキサン、 DMSO/ピリジン、 DMF、 Nメチルイミダゾールなどの有機溶媒に溶解するが、 通常、 水や親水性のアルコールにはほとんど溶解しない。誘導体として、例えばリグニンスルホン酸、 PEG修飾リグニンとすると水溶性を付与できる。アセチル化誘導体はクロロホルムやTHFに溶解できる。近年ではイオン液体による可溶化が注目されている。最近、我々はリグニンを水中で均一分散体として展開できることを見出した。本研究では、この現象を起点として、詳細な分析と分離法の検討を実施した。2020年度はリグニンの水中分散条件の最適化、分子構造解析、微粒子分析を実施した。分散条件として、リグニンの濃度と溶液環境を検討した。分散体は光学顕微鏡(明視野、位相差)、および蛍光顕微鏡による形態観察を行った。調製したリグニンの分子構造は2次元NMR法による分子構造解析を実施した。また取得した分散体の粒径分布測定を行った。さらに電子顕微鏡においても観察することに成功した。光学顕微鏡観察は溶液での分散体であるが、電子顕微鏡観察は乾燥体であるため、当初想定していなかったが高分解能に観察することができた。次に、リグニン分散体の微粒子サイズに基づくフロー分離法についても検討を実施し、マイクロ流体デバイスを用いたサイズ分離が可能であることを実証した。

リ グ ニ ン は 疎 water-based aromatic macromolecule で あ り, three dimensional mesh structure で water insoluble の amorphous ポ リ マ ー で あ る と exam え ら れ て き た. Plant バ イ オ マ ス か ら spare し た リ グ ニ ン は, ジ オ キ サ ン, DMSO / ピ リ ジ ン, DMF, N メ チ ル イ ミ ダ ゾ ー ル な ど の dissolved organic solvent に す る が, usually, water や hydrophilic の ア ル コ ー ル に は ほ と ん ど dissolved し な い. Inductor と し て, example え ば リ グ ニ ン ス ル ホ ン acid, PEG modification リ グ ニ ン と す る と water-soluble を give で き る. The アセチ アセチ inducer ムや ロロホ ロロホ ムや ムやTHFに dissolves で る る る. In recent years, で, で, <s:1>, <s:1>, <s:1> liquids による can be dissolved が. Attention has been paid to されて, る and る. Recently, I 々 は リ グ ニ ン を で uniform dispersion in water と し て expand で き る こ と を shows し た. This study で は, こ の phenomenon を starting point と し て analysis, detailed な と separation の beg を 検 be applied し た. In 2020, the optimization of dispersion conditions in water, molecular structure analysis, and micro-particle analysis were all carried out using を and た. Dispersion conditions: と て て, リグニ <e:1> <s:1> concentration: と solution environment: を検 for た た. Dispersion 顕 optical 顕 micromirror (bright field of view, phase difference), および蛍 optical 顕 micromirror による morphology 観 observation を line った. Modulation たリグニ たリグニ <s:1> molecular structure による two-dimensional NMR method による molecular structure analysis を implementation た た. Youdaoplaceholder0 obtain the <s:1> particle size distribution determination of the た dispersion を rows った. Youdaoplaceholder0 electronic 顕 microscope にお て て 観 観 examination する とに とに success た た. Optical 顕 micromirror 観 examine は solution で の dispersoid で あ る が, electronic 顕 micromirror 観 examine は dry bulk で あ る た め, wanted to settle し て い な か っ た が high decomposition can に 観 examine す る こ と が で き た. に, リ グ ニ ン dispersoid の particles サ イ ズ に base づ く フ ロ ー separation に つ い て も を 検 please be し, マ イ ク ロ fluid デ バ イ ス を with い た サ イ ズ separation が may で あ る こ と を card be し た.