Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Browsing by Subject "ligniini"

Sort by: Order: Results:

  • Funaoka-menetelmä lignoselluloosamassan fraktioinnissa 
    Teittinen, Henry (2020)
    Ligniini on maailman yleisin biopolymeeri selluloosan jälkeen. Kuitenkin puiden biomassan rakenteen vuoksi ligniinin eristäminen muusta biomassasta ei ole yksinkertaista vaan vaatii erityisesti sitä varten kehitettyjä menetelmiä. Lisäksi ligniinin heterogeenisen rakenteen vuoksi sen hyödyntäminen kemiallisesti ei ole helppoa, vaan biomassan jalostusprosesseissa ligniini päätyy sivuvirtojen mukana poltettavaksi. Ligniinin yleisyyden ja sen uusiutuvuuden vuoksi ligniinin käytöstä ollaan kiinnostuneita ja ligniinistä yritetäänkin saada sitä muokkaamalla käyttökelpoista materiaalia teollisuuden eri tarpeisiin. Japanilainen professori Masamitsu Funaoka on kehittänyt menetelmän, joka pyrkii samanaikaisesti eristämään ligniinin muusta biomassasta sekä muokkaamaan ligniinin rakennetta niin, että sitä voitaisiin hyödyntää erilaisissa sovelluksissa tekemällä siitä homogeenisempaa. Funaokan menetelmässä ligniinin bentsyyliseen α-asemaan liitetään selektiivisesti haluttu fenolinen yhdiste, joka lisää ligniinissä olevien aromaattisten hydroksyyliryhmien määrää ja katkoo ligniiniyksikköjen välisiä sidoksia alentaen ligniinin moolipainoa. Tämän tutkielman kirjallisessa osassa perehdytään Funaoka-menetelmään lignoselluloosamassan fraktionnissa. Lisäksi tarkastellaan saatujen lignofenolien rakenteellista muokkaamista, potentiaalisia käyttökohteita ja niistä jatkokäsiteltyjä materiaaleja. Kokeellisessa osassa puolestaan analysoidaan eräitä kotimaisia biomassan prosessoinnissa syntyneiden sivuvirtojen biomassatähteitä, erityisesti kiinnittäen huomiota biomassanäytteiden ligniinipitoisuuksiin. Biomassanäytteiden kemiallisen karakterisoinnin lisäksi kokeellisessa osassa testattiin ligniinipitoisten biomassanäytteiden fraktiointia Funaoka-menetelmällä ja tämä toistettiin myös näytteiden lähtöaineille eli havupuuhakkeelle.
  • Isolation and characterisation of lignin from steam pretreated spruce and its utilisation to study cellulase adsorption on lignin 
    Rahikainen, Jenni (2009)
    Environmental concerns and limited availability of fossil hydrocarbons have boosted the research of renewable feedstocks and their processing into fuels and chemicals. Currently, vast majority of transportation fuels and bulk chemicals are refined from crude oil, but renewable lignocellulosic plant biomass has long been recognised as potential feedstock for liquid fuel and chemical production. Several alternative processes exist for biomass refining, lignocellulose-to-ethanol process being among the most studied processes. First, lignocellulose is pretreated in order to deconstruct the recalcitrant structures of plant cell walls and expose cellulosic fibrils. Subsequently, biotechnical process utilises cellulolytic enzymes of fungal origin to depolymerise cellulose down to glucose monomers and oligomers. Monomeric sugars serve as a source for platform chemicals in further conversions. Lignocellulose consists mainly of cellulose, hemicellulose and lignin. It is generally accepted that lignin has an inhibitory effect during enzymatic hydrolysis of cellulose and part of this effect is caused by irreversible cellulase adsorption on lignin. Fungal cellulase system consists of several enzyme components that contribute to the effective degradation of insoluble cellulosic substrate. Cellulases are traditionally divided to three groups according to enzymatic activity: exoglucanases, endoglucanases and ?-glucosidases. Different enzyme components are shown to have different affinity to lignin which enables screening or engineering of weak lignin-binding enzymes. However, too little is still known about enzyme-lignin interactions and competitive nature of enzyme binding on lignin. In this study, lignin-rich residues were isolated from steam pretreated spruce (SPS) using three different methods: enzymatic hydrolysis, acid hydrolysis and alkali extraction. Lignin residues were characterized and used in adsorption studies with commercial cellulase preparations from Trichoderma reesei (Celluclast 1.5L) and Aspergillus niger (Novozym 188). Enzyme activity measurements and protein analytics were employed to reveal competitive adsorption of cellulases and catalytic activity of solid-bound enzymes. Results showed that T. reesei enzymes had high affinity on lignocellulosic SPS and all SPS-derived lignins, but enzyme activity measurements revealed considerably divergent competitive adsorption patterns. Among all the isolated lignins, lignin-rich residue obtained by enzymatic hydrolysis of SPS and subsequent protease purification was evaluated as most suited adsorption substrate for further adsorption studies and screening purposes. ?-glucosidases from T. reesei and A. niger were shown to have highly distinctive adsorption behaviour on the lignin-rich substrates: A. niger ?-glucosidase lacked affinity to lignin, whereas T. reesei ?-glucosidase adsorbed to all lignin-rich particles. Lignin-bound Trichoderma reesei endoglucanases and CBH I exoglucanase were shown to retained high activity towards soluble substrates used in activity measurements. On the contrary, same enzymes were unable to processively hydrolyze insoluble crystalline cellulose.

Yhteystiedot

HELSINGIN YLIOPISTO