Microwave-assisted extraction of high-molecular-weight hemicelluloses from spruce wood

Abstract

Microwave-assisted extraction (MAE) at atmospheric pressure has been demonstrated as an efficient technology for the extraction of polymeric hemicelluloses from spruce sawdust. This technology was shown to be more efficient than conventional extraction. MAE leads to a high solubilization of wood and a selective extraction of hemicellulose polymers with high molecular weights. To optimize MAE, different treatment powers (125–573 W) of presoaked spruce sawdust in water and 1 M sodium hydroxide solution for a period of 60 min were tested. The yield of hemicellulose extraction increased with the microwave power in both mediums, but with a clear advantage for presoaked samples in basic medium. The characterization of extracted hemicelluloses has shown high extraction selectivity depending on the medium of impregnation of sawdust before MAE: High-molecular-mass acetylated galactoglucomannans ( M w ∼ 41 kDa) were isolated after presoaking in water and higher molecular mass arabinoglucoronoxylans ( M w ∼ 66 kDa) in basic medium. Le traitement par microondes (MAE) à pression atmosphérique a montré son efficacité pour l'extraction des polymères d'hémicelluloses à partir de sciure de bois d’épicéa. Cette technologie de traitement s'est avérée plus efficace qu'un traitement thermique conventionnel. Le traitement par micro-ondes a conduit à une solubilisation élevée du bois et à une extraction sélective des polymères d'hémicelluloses de poids moléculaires élevés. Pour optimiser le traitement MAE, différentes puissances de traitement (125–573 W pendant 60 min) ont été testées sur de la sciure de bois imprégnée, soit dans de l'eau, soit dans une solution de NaOH à 1 mol/L. Les résultats ont montré que le rendement d'extraction d'hémicelluloses croissait avec l'augmentation de la puissance des micro-ondes dans les deux milieux étudiés, avec un avantage pour la sciure imprégnée dans la solution basique. La caractérisation des hémicelluloses extraites a montré une sélectivité d'extraction importante en fonction du milieu d'imprégnation de la sciure de bois avant MAE : des galactoglucomannanes de masse moléculaire élevée ( M w ∼ 41 kDa) ont été obtenus après imprégnation dans l'eau et des arabinoglucoronoxylanes de masse moléculaire élevée ( M w ∼ 66 kDa) en milieu basique.