Modificarea enzimatică a ligninei şi a fracţiunilor de lignină obţinute în urma pretratamentului biomasei lignocelulozice

Abstract

La ora actuală, lignina reprezintă alături de celuloză, biopolimerul cel mai răspândit în natură, iar produşii de descompunere ai acesteia sunt reprezentaţi de cantităţi imense de produşi secundari rezultaţi în industria celulozei şi a hârtiei. Obiectivul principal al acestei teze a fost creşterea hirofilicităţii ligninei prin grefarea pe cale enzimatică a unor grupări funcţionale adecvate în vederea obţinerii de produşi cu proprietăţi noi. Scopul modificării enzimatice a ligninei a fost îmbunătăţirea compatibilităţii polimerului precum şi îmbunătăţirea reactivităţii acesteia. Astfel, s-a investigat influenţa structurii chimice şi moleculare a cinci tipuri diferite de lignine asupra solubilităţii acestora în solvenţi de diferite polarităţi. Fracţiunile solubile şi insolubile izolate au fost caracterizate prin determinarea compoziţiei chimice prin FT-IR şi 31P-NMR, a maselor moleculare şi polidispersităţilor, iar asemănările şi deosebirile dintre fracţiunile şi ligninele de bază au fost analizate cu ajutorul unor metode statistico-matematice (PCA, PLS). Datorită insolubilităţii ligninelor în medii apoase, s-a testat activitatea de oxidare în amestec de solvent organic – apă a trei tipuri de enzime cunoscute că degradează lignina. În urma acestor studii, lacaza a fost selectată pentru realizarea reacţiilor de modificare enzimatică a ligninelor în mediu acetonă – apă. Modificarea fracţiunilor de lignină prin cuplare oxidativă cu glucozamina, tripeptide, esteri aromatici ai alcoolilor derivaţi din zaharuri sau oligomeri de chitosan a fost realizată în amestec de 50% acetonă în apă, amestec favorabil atât stabilităţii lacazei cât şi solubilităţii substraturilor. Caracterizarea produşilor de reacţie a fost realizată folosind metodele FT-IR, 31P-RMN, GPC iar reactivitatea enzimei a fost urmărită cu ajutorul voltametriei ciclice şi determinării conţinutului de oxigen dizolvat consumat în urma reacţiei de oxidare.