مقایسه ساختار شیمیایی لیگنین های MWL و EL استخراج شده از چوب صنوبر دلتوئیدس

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه پیام نور، دانشکده علوم، گروه شیمی

2 کرج، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی کرج، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ

چکیده

در این پژوهش ساختار شیمیایی لیگنین آنزیمی (EL)با لیگنین چوب آسیاب شده (MWL) مقایسه شده است. برای جداسازی لیگنین با روش آنزیمی، ترکیبی از آنزیم‌های مخرب کربوهیدارت‌های چوب به ‌ترتیب شامل زایلاناز، سلولاز و گلوکوزیداز به همراه خالص سازی آنزیمی با پروتئاز قلیایی و سپس خالص ‌سازی شیمیایی به ‌وسیله دی متیل استامید استفاده شد. مطالعه شیمیایی لیگنین‌ها با استفاده از فناوری‌های طیف ‌سنجی FT-IR و 13C NMR کمی ، روش‌های کروماتوگرافی و تخریبی به همراه روش‌های شیمی‌ تر انجام شد. بررسی‌ها نشان داد که استفاده از توالی آنزیمی مورد استفاده به همراه کاهش زمان آسیاب کردن سبب جداسازی ملایم لیگنین با تغییرهای ساختاری اندک می‌ شود. بررسی ساختاری لیگنین آنزیمی با روش‌های گفته شده نشان داد که لیگنین چوب صنوبر (P. deltoids) از نظر ساختاری دارای واحدهای 4- (3-هیدروکسی-1-پروپنیل)-2- متوکسی فنول(لیگنین گواییاسیل) بیشتری نسبت به 4- (3-هیدروکسی-1- پروپنیل)-6،2 دی متوکسی فنول (لیگنین سیرینجیل) است. لیگنین باقیمانده در چوب پس از استخراج لیگنین آنزیمی به طور عمده از ساختارهای متراکم تشکیل شده است. همچنین بررسی ساختارهای تخریب شده با استفاده از کروماتوگرافی نفوذ ژلی و گازی نشان داد که لیگنین سلولیتیک نسبت به لیگنین چوب آسیاب شده داری ساختارهای غیرمتراکم بیشتری است که ناشی از عدم تخریب لیگنین در طی فرایند استخراج است.

تازه های تحقیق

با توجه به اعلام یکی از خوانندگان محترم نشریه مبنی بر وجود شباهت هایی بین نتایج مندرج در این مقاله و مقاله چاپ شده در دوفصلنامه علمی-پژوهشی علوم چوب و کاغذ ایران-جلد 23، شماره2 صفحه 122-102 (1387) با عنوان:

                   مطالعه ساختمان شیمیایی لیگنین های چوب آسیاب شده (MWL) و آنزیمی(DFL) تهیه شده از چوب صنوبر

                                              سید احمد میرشکرایی، علی عبدالخانی، علی نقی کریمی

در جلسه هیات تحریریه محترم نشریه مقرر شد ادعای مزبور و پاسخ نویسندگان برای ارزیابی به یکی از خبرگان دانش و فناوری صانیع سلولوزی و کاغذ ارسال شود.

نظر تخصصی ایشان به شرح زیر می باشد:

با عنایت به ارائه مستندات و اصل داده ها و بررسی آنها، صحت و تعلق کامل آنها به نویسندگان این مقاله مورد تایید قرار گرفت و با توجه به همپوشانی برخی مطالب مقاله با سایر مقالات این نویسندگان، انتشار این مقاله در نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران بلامانع است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 [1] ریاحی فر، ن؛ فلاح، ا ؛ محمدی سمانی،ک. و ی. گرجی مهلبانی، مقایسه رویش دو گونه صنوبر و پالونیا در فواصل کشت مختلف در شمال ایران. فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، (3) 33، ص 444-454، (1387).   

[2] دانشور، ح؛ مدیر رحمتی، ع, مقایسه رشد طولی، قطری و حجمی کلن­های مختلف صنوبر در استان اصفهان. فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، (1) 31، ص 49-60، (1387).

[3] Ikeda T., Holtman K., Kadla J., Chang H., Jameel H., Studies on the Effect of Ball Milling on Lignin Structure Using a Modified DFRC Method, J. Agric. Food Chem, 50(1), p. 12 (2002).

[4] Ralph J., Lundquist K., Brunow G., Lu, F., Kim H., Schatz P, Marita J., Hatfield R., Ralph S., Christensen J., Boerjan W., Lignins: Natural Polymers from Oxidative Coupling of 4-Hydroxyphenylpropanoids, Phytochemistry, 3(2), p. 29 (.2004).

[5] Bjorkman, A., Studies on Finely Divided Wood. Part I. Extraction of Lignin with Neutral Solvents, Svensk Papperstid, 59, p. 477 (1956).

[6] Argyropoulos D.S., Zhang L., Semiquantitative Determination of Quinonoid Structures in Isolated Lignins by 31P Nuclear Magnetic Resonance, Journal of Agricultural and Food Chemistrtry, 46 (11), p. 4634 (1998).

[7] Wang R., Chen C.-L., Gratzl J. S., Ozonation of Pine Kraft Lignin in Alkaline Solution. Part 1: Ozonation, Characterization of Kraft Lignin and Its Ozonated Preparations, Holzforschung, 58(6), p. 622 (2004).

[8] Argyropoulos D.S., Heitner C., Schmidt J.A., Observation of Quinonoid Groups during the Light-Induced Yellowing of Softwood Mechanical Pulp, Res. Chem. Intermediates, 21, p. 263 (1995).

[9] Chang H., Cowling E., Brown W., Comparative Studies on Cellulolytic Enzyme Lignin and Milled Lignin of Sweetgum and Spruce, Holzforschung, 29, p. 153 (1975).

[10] Walker L.P., Wilson D.B., Enzymatic Hydrolysis of Cellulose: An Overview, Bioresource Technology, 36(1), p. 3 (1991).

[11] Wu S., Argyropoulos D.S., An Improved Method for Isolating Lignin in High Yield and Purity, J. Pulp Pap. Sci., 29, p. 235 (2003).

[12] Holtman K., Chang, Solution-State Nuclear Magnetic Resonance Study of the Similarities Between Milled Wood Lignin and Cellulolytic Enzyme Lignin, J. Agric. Food Chem., 52,  p. 720 (2004).

[13] Abdulkhani A., Karimi A., Mirshokraie A.,2 Hamzeh Y., Marlin N.,3 Mortha G., Journal of Applied Polymer Science, 118, p. 469 (2010).

[14] Lu F., Ralph J., Reactions of Lignin Model Beta-Aryl Ethers with Acetyl Bromide, Holzforschung, 50, p. 360 (1996).

[15] Blakeney A.B., Harris P.J., Henry R.J., Stone B.A., A simple and Rapid Preparation of Alditol Acetates for Monosaccharide Analysis, Carbohydr. Res., 113, p. 291(1983).

[16] Guerra A., Lucia L.A., Argyropoulos D.S., Isolation and Characterization of Llignins from Eucalyptus Grandis Hill ex Maiden and Eucalyptus globulus Labill. by Enzymatic Mild Acidolysis (EMAL), Holzforschung, 62(1), p. 24 (2008).

[17] Hu M., Zhang W., Wu Y., Gao P., Lu X., Characteristics and Function of a Low-Molecular-Weight Compound with Reductive Activity from Phanerochaete chrysosporium in Lignin Biodegradation, Bioresource Technology, 100(6), p. 2077 (2009).

[18] Faix O., Classification of Lignins from Different Botanical Origins by FT-IR Spectroscopy, Holzforschung, 45 (Suppl.), p. 21 (1991).

[19] del Rio J.C., Gutierrez A., Rodriguez I.M., Ibarra D., Martinez A.T., Composition of Non-Woody Plant Lignins and Cinnamic Acids by Py-GC/MS, Py/TMAH and FT-IR, J. Anal. Appl. Pyrolysis, 79, p. 39 (2007).

[20] Sarkanen, K.V., "Precursors and Their Polymerization", Wiley-Interscience: New York, (1971).

[21] Rencoret J., Gutirrez A., Del Rio J.C., Lipid and Lignin Composition of Woods from Different Eucalypt Species, Holzforschung, 61(2), p. 165 (2007).

[22] Sarkanen K.V., Chang H.M., Allan G.G., Species Variation in Lignins. 2. Conifer Lignins, Tappi J., 50, p. 583 (1967).