In previous report, we investigated the impact of hexeneuronic acid and some residual extractiveson lignin determination. These non-lignin components severely interfered lignin content determination which also affect on the oxygen delignification comparison between aspen and pine unbleached kraft pulps. Very different pattern was observed whether based on uncorrected conventional kappa number or based on corrected kappa number in oxygen delignification comparison. Lower kappa number aspen pulps showed poor response to oxygen delignification when kappa number was used as lignin determination method but better response with using the acid lignin method. Phenolic hydroxyl group in kraft pulps were also compared based on uncorrected or corrected kappa numberfor lignin content. Based on uncorrected kappa number, lower kappa number oxygen-delignified pulps had lower phenolic hydroxyl group. However, lower kappa number oxygen-delignified pulps showed much higher phenolic hydroxyl group based on the corrected lignin content. For accurate comparison for residual lignin properties from different pulps, lignin determination should be corrected from non-lignin components contribution to lignin.
The amount of non-lignin components in unbleached and oxygen-delignified kraft pulps and their impact on lignin determinations was investigated. The lignin analyses investigated were kappa number and Klason lignin in conjunction with acid-soluble lignin. The species investigated were loblolly pine, and aspen. The non-lignin components that impacted on lignin determination were residual extractives and hexenuronic acid in unbleached and oxygen-delignified kraft pulps. In the hardwoods, significant amounts of extractives remained after kraft pulping and oxygen delignification. These residual extractives in the hardwood pulps had an impact on the lignin determination, more so on the acid lignin method than kappa number. Hexenuronic acid only impacts on kappa number determination both softwood and hardwood pulps, not on acid lignin. Hexeneuronic acid contributed as lignin content more in aspen than pine pulps, and more in oxygen-delignified than unbleached kraft pulps. Impact of hexenuronic acid on should be corrected both softwood and hardwood pulps for accurate kappa number.
Velasquez, Alejandro V.;Martins, Cristian M.M.R.;Pacheco, Pedro;Fukushima, Romualdo S.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제32권11호
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pp.1686-1694
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2019
Objective: Lignin plays a relevant role in the inhibition of cell wall (CW) structural carbohydrate degradation. Thus, obtaining accurate estimates of the lignin content in tropical plants is important in order to properly characterize the mechanism of lignin action on CW degradation. Comparing conflicting results between the different methods available for commercial use will bring insight on the subject. This way, providing data to better understand the relationship between lignin concentration and implications with tropical forage degradation. Methods: Five grass species, Brachiaria brizantha cv $Marand{\acute{u}}$, Brachiaria brizantha cv $Xara{\acute{e}}s$(MG-5), Panicum maximum cv Mombaça, Pennisetum purpureum cv Cameroon, and Pennisetum purpureum cv Napier, were harvested at five maturity stages. Acid detergent lignin (ADL), Klason lignin (KL), acetyl bromide lignin (ABL), and permanganate lignin (PerL) were measured on all species. Lignin concentration was correlated with in vitro degradability. Results: Highly significant effects for maturity, lignin method and their interaction on lignin content were observed. The ADL, KL and ABL methods had similar negative correlations with degradability. The PerL method failed to reliably estimate the degradability of tropical grasses, possibly due to interference of other substances potentially soluble in the $KMnO_4$ solution. Conclusion: ADL and KL methods use strong acid ($H_2SO_4$) and require determination of ash and N content in the lignin residues, therefore, increasing time and cost of analysis. The ABL method has no need for such corrections and is a fast and a convenient method for determination of total lignin content in plants, thus, it may be a good option for routine laboratory analysis.
Ergosterol involves in fungal cell growth as a major component in fungal cell membranes. It can be an indicator that shows the fungal activity, and its content depends on the fungal strains, culture, growth conditions and so on. In this study, fungal activities and growth patterns of three white-rot fungi strains isolated in Korea were evaluated by determination of ergosterol contents during the incubation. Wood decay test and chemical analyses of wood were also performed to verify the relationship between fungal activity and wood degrading capacity of white-rot fungi for 60 days. In the results of experiments, it is considered that the test strains selectively degrade large amount of lignin in wood at the early stage of decay. Especially, Phanerochaete chrysosporium showed the best capability on selective degradation of lignin among the test fungi. It is suggested that the determination of ergosterol content in the fungal culture during the incubation is the simple and effective screening method of white-rot fungi for the application to biopulping of wood.
황산염 환원조건에서의 리그노셀룰로오스의 분해에 대하여 고찰하였다. 특히, 리그닌에 대한 셀룰로오스의 비(C/L 비)를 각각 42.15, 4.59, 2.51, 1.14, 0.7로 하여 리그닌과 셀룰로오스의 상호작용에 대하여 고찰하였다. 셀룰로오스의 분해율은 1차 반응식에 의해 계산되어져, C/L 비가 감소할수록 반응상수는 감소하여 셀룰로오스의 분해에 대한 리그닌의 저해작용을 보여 주였다. 1차 반응식에 의한 반응상수와 리그닌의 함량의 증가에 대한 셀룰로오스의 분해율은 0.97의 $R^2$ 값을 가지며 로그힘수에 의해 표현할 수 있었다. 리그노셀룰로오스의 분해율 또한 C/L 비와 로그함수의 관계를 가지며 리그닌의 함량이 많을수록 감소하였다. 리그닌의 분해율은 C/L 비가 2.51 및 1.14인 조건에서 4.59 및 0.7의 조건보다 높게 나타나, 공동기질로서의 과도한 탄소원은 리그닌분해에 장애가 됨을 보여 주였다.
본 연구는 폐목재로부터 organosolv 공정을 이용해서 리그닌을 분리할 때 영향을 미치는 주요 3개의 반응조건(반응시간($X_1$), 산 촉매의 농도($X_2$) 및 반응온도($X_3$))을 리그닌 회수율(y) 기준으로 최적화하였다. 중심합성계획법(central composite design, CCD)에 따라 반응온도 $136.4-203.6^{\circ}C$, 산촉매 농도 0-2.5%, 반응시간 26.36-93.64 분의 범위를 가진 실험계획을 수행해서 2차 모델식 및 최적조건을 수립하였다. 2차 모델식은 $y=-79.89+0.91X_1+9.8X_2-2.54{\times}10^{-3}X_1{^2}-2.11X_2{^2}$와 같이 얻었으며, 결정계수(coefficient of determination, $R^2$) 값은 0.8531으로 10% 이내의 유의수준에서 유의성을 나타냈다. 2차 모델식에 따라 예측되는 최고 리그닌 회수율은 12.46 g/100 g of dry wood이며 이때 최적 반응 조건은 반응온도 $178.2^{\circ}C$, 산 촉매 농도 2.32%으로 나타났다. 폐목재 대상 organosolv 공정에서의 리그닌 수율은 반응온도보다는 산 촉매 농도의 영향이 더 크게 나타났으며 반응시간에 의한 영향은 없는 것으로 나타났다. 모델의 변동성 분석(analysis of variance, ANOVA)에 따르면 리그닌 수율(y)에 대한 모델식의 유의확률은 p<0.001로 높은 유의성을 보였다. 최적조건에서 모델의 재현성을 검증한 결과 모델식이 실제공정을 적절하게 모사한 것으로 나타났다.
To provide the basic information of buckwheat insoluble dietary fiber (IDF) and efficient material for the buckwheat processed foodstuffs, buckwheat (Fagopyrum egculentum Moench) was germinated at 1$0^{\circ}C$ for 7 days and the contents and composition of the insoluble dietary fiber were examined at 24 hour intervals. The NDF and ADF contents in ungerminated seeds were 20.27%, 18.95% on dry weight basis, respectively. During the germination period, the NDF and ADF contents increased gradually. The cellulose, hemicellulose and lignin contents in ungerminated seeds were 11.10%, 1.32% and 7.85%, respectively. During the germination period, the cellulose and lignin contents increased. However, there was no significant change in the hemicellulose contents. The composition of cellulose and hemicellulose in the NDF decreased with germination time, whereas that of lignin increased. The IDF contents obtained by Prosky method were higher than the NDF contents obtained by Van Soest method. However, the IDF and NDF contents were closely correlated(r=0.9785, p<0.01). The cellulose(Xl), hemicellulose(X2), lignin(X3) and soluble dietary fiber (SDF) (BL) showed the significant regression equation(p<0.001) with the root length(Y). The multiple regression equation was Y = -12.1306 + 0.9213xl - 0.1615$\times$2 + 0.1071$\times$3 + 0.7397$\times$4 and R2(coefficient of determination) was 0.942.
본 연구에서는 일부 한국산 식품의 식이섬유 함량을 Englyst 등의 비색법과 gas chromatography 방법에 의한 비전분 다당류 분석에 의하여 측정하였다. Gas chromatography 방법에 의한 비전분다당류의 측정 결과, 곡류와 두류의 비전분다당류에서는 glucose와 5탄당인 arabinose 및 xylose, 미역, 다시마와 채소류의 불용성 비전분 다당류에서는 glucose, 수용성 비전분 다당류에는 uronic acid가 주요당이었다. 또한, 김의 불용성 및 수용성 비전분 다당류에는 galactose가 상당량 함유되어 있었다. Englyst와 Cummings의 비색법(x)과 gas chromatography 방법(y)에 의한 비전분다당류 값의 상관관계는 곡류, 두류 및 채소류의 식품군에서 y=1.01x-0.52(r=0.997, n=9)로 좋은 일치를 보여주었다. 한편 AOAC 공정법에 의한 총 식이섬유 함량(x)과 Englyst와 Cummings의 gas chromatography 방법에 의한 비전분 다당류 함량(y)의 상관관계 y=0.55x+2.14(r=0.786, n=12)로서 상관관계가 낮았으나, AOAC 공정법에 의한 총 식이섬유 함량(x)과 비전분 다당류 함량에 lignin 함량을 합한 값(y)의 상관관계는 y=0.68x+0.64(r=0.903, n=12)이었다.
6종류의 식용 버섯에 함유되어 있는 dietary fiber를 Southgate방법, NDF방법, FRI방법으로 측정한 결과는 다음과 같았다. 식용 버섯 중에 함유되어 있는 dietary fiber를 Southgate방법, NDF방법, FRI방법으로 측정한 결과는 각각 $20.08\pm1.45g$/100g dry weight, $20.24\pm1.85g$/100g dry weight, $27.5\pm2.7g$/100g dry weight이었고, 세가지 실험 방법간의 측정치 차이를 보면, 대체로 Southgate방법과 NDF방법과는 유의적인 차이가 없었던 반면, FRI방법과는 유의적인 차이가 크게 나타났다. 버섯중의 dietary fiber성분 비율은 Southgate방법에 의 한 water-soluble fiber성분이 1.7~3.1%, hemicellulose가 47.0~66.6%, cellulose가 28.4~57 7%, lignin 0.9~3.3%였고, NDF방법에 의해 측정한 hemicellulose는 61.8-79.1%, cellulose는 5.4~32.7%, lignin은 4.5~15.5% 였다. 일반적으로 버섯류의 dietary fiber성분은 hemicellulose가 가장 많았고 그 다음으로 cellulose가 많이 함유되어 있었다. Dietary fiber와 crude fiber의 함량비 (DF/CF)는 2~4배 정도로 dietary fiber가 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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