Pyrolysis-GC/MS and TG/MS study of mediated laccase biodelignification of Eucalyptus globulus kraft pulp

Oudia, Atika; Mészáros, E.; Simões, Rogério; Queiroz, João A.; Jakab, Emma

doi:10.1016/j.jaap.2006.07.003

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“…Delignification was evaluated using kappa numbers. Although hexenuronic acids can represent over 30% of the KMnO 4 consumption in kappa numbers for unbleached pulps, it was shown in a previous paper that, with the same kind of pulp [6], the remotion of HexA in LMS(E) treatment is negligible. At most it represents half one unit of kappa number.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 92%

“…For example, xylanases have been used to enhance the bleachable properties of pulp by instigating the spread of entrapped lignin from the cell wall [3,4]. Furthermore, treatments with ligninolytic enzymes may provide milder and cleaner processes for biodelignification of kraft pulp, without damaging the cellulose [5,6]. In addition, the new pulping and bleaching technologies will reduce the capital requirements of the pulp mill of the future, and biotechnology also seems attractive in this respect.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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The Influence of Operating Parameters on the Biodelignification of Eucalyptus globulus Kraft Pulps in a Laccase–Violuric Acid System

Oudia

Queiroz

Simões

2008

Appl Biochem Biotechnol

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The potential of a laccase mediator system on the delignification of Eucalyptus globulus kraft pulp was investigated under diverse operating conditions. A series of enzymatic treatments were performed to determine how biodelignification is influenced by pulp consistency, oxygen pressure, reaction time, dose of laccase, and dose of mediator. The mediator used was violuric acid. The results revealed that the extent of biodelignification remains practically constant between 1% and 2.5% of pulp consistency then decreases. However, its effect is less pronounced than the mediator or laccase charge. In fact, an increase in the mediator charge from 1% to 4% leads to an increase in the extent of delignification (fixed laccase charge = 20 IU/g and reaction time 120 min) from 28.4% to 52.2%. On the other hand, at a mediator charge of 4%, the increase of laccase charge from 10 to 40 IU/g has a similar impact on delignification. As for oxygen pressure, the extent of delignification increases with oxygen pressure, from 38.9% to 48.6%, when air and pure oxygen at 4 bar gauge are used. From the standpoint of reaction time, delignification is characterized by a very fast phase followed by a much slower one, leading to a plateau.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 92%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Influence of Operating Parameters on the Biodelignification of Eucalyptus globulus Kraft Pulps in a Laccase–Violuric Acid System

Oudia

Queiroz

Simões

2008

Appl Biochem Biotechnol

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“…Estes compostos foram previamente identificados em madeira de eucaliptos cultivados no Brazil 4-6 e em outros países. 2,22,23 Os compostos foram identificados pela comparação de seus espectros de massa com os da biblioteca Willey 333,000, com dados da literatura [3][4][5][6]8,23 e, quando necessário, por fragmentografia de massas.…”

Section: Caracterização Dos Produtos De Pirólise Das Amostras De Eucaunclassified

Determinação de constituintes químicos em madeira de eucalipto por Pi-CG/EM e calibração multivariada: comparação entre redes neurais artificiais e máquinas de vetor suporte

Nunes¹,

Lima²,

Barbosa³

et al. 2011

Quím. Nova

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Recebido em 25/5/10; aceito em 27/8/10; publicado na web em 30/11/10 DETERMINATION OF CHEMICAL CONSTITUENTS IN EUCALYPTUS WOOD BY Py-GC/MS AND MULTIVARIATE CALIBRATION: COMPARISON BETWEEN ARTIFICIAL NEURAL NETWORK AND SUPPORT VECTOR MACHINES.Multivariate models were developed using Artificial Neural Network (ANN) and Least Square -Support Vector Machines (LS-SVM) for estimating lignin siringyl/guaiacyl ratio and the contents of cellulose, hemicelluloses and lignin in eucalyptus wood by pyrolysis associated to gaseous chromatography and mass spectrometry (Py-GC/MS). The results obtained by two calibration methods were in agreement with those of reference methods. However a comparison indicated that the LS-SVM model presented better predictive capacity for the cellulose and lignin contents, while the ANN model presented was more adequate for estimating the hemicelluloses content and lignin siringyl/guaiacyl ratio.Keywords: analytical pyrolysis; artificial neural network; least square-support vector machine. INTRODUÇÃOAtualmente, a alta demanda de análises dos programas de melhoramento genético voltados à qualidade da madeira de eucalipto tem exigido métodos analíticos mais rápidos e eficientes, uma vez que os métodos padrões requerem procedimentos trabalhosos e demorados, apesar de serem validados e produzirem resultados confiáveis. 1 A pirólise associada à cromatografia gasosa e à espectrometria de massas (Pi-CG/EM) tem se destacado entre as técnicas alternativas utilizadas na caracterização química da madeira de eucalipto, apresentando como principal vantagem o uso de pequenas quantidades de amostra e de procedimentos rápidos com mínimos pré-tratamentos. [2][3][4][5][6] A pirólise analítica pode ser definida como uma técnica de caracterização de determinado material pelas reações de degradação químicas induzidas por energia térmica na ausência de oxigênio, resultando em um conjunto de pequenas espécies moleculares as quais são relacionadas à composição da amostra original. 7 A possibilidade da cromatografia gasosa de separar os produtos provenientes da piró-lise e da espectrometria de massas de identificá-los faz da associação entre estas técnicas uma poderosa ferramenta para caracterização de diversos materiais poliméricos não voláteis.Embora os pirogramas (cromatogramas referentes às amostras pirolisadas) da madeira de eucalipto contenham informações sobre a composição química das amostras, o seu uso em modelos convencionais de calibração univariada para a estimativa de parâmetros composicionais, como os teores de celulose ou de lignina, pode ser dificultado devido a esse tipo de informação estar distribuída por todo o pirograma. 2,4-6,8 Entretanto, modelos de calibração para sistemas com resposta multivariada, como os pirogramas, podem ser construídos empregando métodos de calibração multivariada.Entre os métodos de calibração multivariada têm se destacado as redes neurais artificiais 9 e, mais recentemente, as máquinas de vetor suporte por mínimos quadrados. 10 As redes neurais artificiais (ANN, Artificial N...

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“…Uma das áreas em constante crescimento é a das análises de materiais originários de madeira como lignina, 122 polpa celulósi-ca, [123][124][125] extrativos e pitch. [126][127][128][129] Muitas pesquisas sobre a lignina têm sido realizadas para identificar a estrutura de derivados guaiacil (G) e siringil (S), visando determinar o valor da relação S/G deste tipo de macromolécula.…”

Section: Análise De Produtos Da Madeiraunclassified

A pirólise como técnica analítica

Silvério¹,

Barbosa²,

Piló‐Veloso³

2008

Quím. Nova

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Recebido em 16/4/07; aceito em 31/10/07; publicado na web em 7/8/08PYROLYSIS AS AN ANALYTICAL TECHNIQUE. In this paper historical aspects of analytical pyrolysis, the equipment used, the fundamentals and the mechanisms of pyrolysis of different polymeric materials are discussed. The latest work on analytical pyrolysis applied to various types of synthetic and natural samples is reviewed. Current applications of this technique that are discussed include identification of microorganisms, analysis of trace compounds by forensic laboratories, investigation of food and agricultural products, study of the chemical composition of wood, authentication and conservation of artworks, and the study of environmental and geochemical samples.Keywords: Py-GC-MS; degradation mechanism; polymeric materials. introDUÇÃoA palavra pirólise possui origem grega e significa "decomposição pelo calor", ou seja, a degradação de um material por energia tér-mica. No entanto, pirólise analítica é uma técnica de caracterização de determinado material, na ausência de oxigênio, pelas reações de degradação químicas induzidas por energia térmica.1 Esse processo resulta em um conjunto de pequenas espécies moleculares, as quais são relacionadas à composição da amostra original. 1,2Essas pequenas moléculas são usadas para identificar qualitativamente a estrutura original de macromoléculas, por meio de padronização própria e adequada, e para fornecer informação quantitativa da sua composição. 3A pirólise qualitativa caracteriza-se por ser uma técnica em que constantemente se realizam comparações de pirogramas de referência (impressões digitais) com pirolisados de interesse. 4 Nesse tipo de análise, a reprodutibilidade dos resultados é obtida quando os parâ-metros que levam à formação desses pirolisados são minuciosamente controlados e otimizados para um sistema polimérico investigado, pois esses influenciam diretamente nos mecanismos de degradação térmica.5 Em amostras poliméricas, os mecanismos dessas fragmentações podem ocorrer via eliminação de pequenas moléculas, cisão de cadeia (despolimerização) ou clivagem aleatória. 6 Como a degradação térmica de macromoléculas freqüentemente produz misturas complexas de moléculas menores, é necessário o uso associado de outras técnicas, como a cromatografia em fase gasosa, para promover a separação das espécies produzidas.7 Quando essa associação ou acoplamento inclui também a espectrometria de massas, as espécies produzidas podem ser ainda identificadas (Figura 1).Se a degradação resultar em reações secundárias indesejáveis resultando em sinais mais alargados, 8 ou se ocorrer perdas de produtos de degradação durante a transferência do pirolisador para o sistema cromatográfico, 9 a alternativa mais indicada é o acoplamento do pirolisador diretamente ao espectrômetro de massas, originando a técnica de análise conhecida pela sigla Pi-EM. 10Esta revisão foi motivada pela escassa literatura em português sobre esse tema. Assim, este artigo objetiva apresentar os fundamentos da pirólise como técnica analítica e inv...

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Pyrolysis-GC/MS and TG/MS study of mediated laccase biodelignification of Eucalyptus globulus kraft pulp

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The Influence of Operating Parameters on the Biodelignification of Eucalyptus globulus Kraft Pulps in a Laccase–Violuric Acid System

The Influence of Operating Parameters on the Biodelignification of Eucalyptus globulus Kraft Pulps in a Laccase–Violuric Acid System

Determinação de constituintes químicos em madeira de eucalipto por Pi-CG/EM e calibração multivariada: comparação entre redes neurais artificiais e máquinas de vetor suporte

A pirólise como técnica analítica

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