ביומסה הצמח הוא משאב מרכזי פחמן ניטרלי מתחדשת שיכול לשמש לייצור דלק ביולוגי. ביומסה הצמח מורכב בעיקר קירות התא, חומר מרוכב מורכבות מבנית כינה lignocellulosics. כאן אנו מתארים פרוטוקול לניתוח מקיף של התוכן הרכב ליגנין polyphenolic.
הצורך מתחדשת, פחמן ניטרלי, וחומרי גלם לתעשיית קיימא והחברה הפכה להיות אחד הנושאים הדחופים ביותר של המאה ה -21. זה לעורר עניין מחדש השימוש במוצרים צמח כחומרי גלם לייצור תעשייתי של דלק נוזלי לתחבורה<sup> 1</sup> ומוצרים אחרים כגון חומרי biocomposite<sup> 7</sup>. ביומסה הצמח נשאר אחד שלא נוצל שומרת לעצמה הגדולה ביותר על פני כדור הארץ<sup> 4</sup>. היא מורכבת בעיקר של קירות התא מורכב של פולימרים אנרגיה עשיר כולל תאית, hemicelluloses שונים (סוכרים מטריקס, ואת ליגנין פוליפנול<sup> 6</sup> ולכן נקראת לפעמים lignocellulosics. עם זאת, קירות תא הצמח התפתחו להיות סרבן השפלה כמו קירות לספק חוזק מתיחה לתאים הצמחים כולו, להדוף פתוגנים, ולאפשר למים להיות מועבר ברחבי המפעל, במקרה של עצי עד יותר מ 100 לעיל הקרקע. בשל הפונקציות השונות של קירות, קיים מגוון עצום מבניים בתוך חומות של מיני צמחים שונים, סוגי תאים בתוך מפעל יחיד<sup> 4</sup>. לפיכך, בהתאם למה מינים היבול, מגוון הצומח, או רקמות הצמח משמש biorefinery, מדרגות עיבוד depolymerization על ידי תהליכים כימיים / אנזימטית ותסיסה הבאים של סוכרים שונים דלקים נוזליים צריך להיות מותאם אופטימיזציה. עובדה זו בבסיס הצורך אפיון יסודי של feedstocks ביומסה הצמח. כאן אנו מתארים מתודולוגיה אנליטית מקיפה המאפשרת קביעת הרכב lignocellulosics והוא מקובל בינוני ניתוח תפוקה גבוהה. בחלק ראשון זה אנו מתמקדים בניתוח של ליגנין פוליפנול (איור 1). השיטה של מתחיל עם הכנת חומר destarched דופן התא. Lignocellulosics וכתוצאה מכך הם התפצלה כדי לקבוע את התוכן שלו על ידי ליגנין solubilization acetylbromide<sup> 3</sup> ו ליגנין הרכב שלה במונחים של יחידות שלה syringyl guaiacyl ו-p-hydroxyphenyl<sup> 5</sup>. פרוטוקול לניתוח הפחמימות ביומסה lignocellulosic לרבות תוכן תאית פוליסכריד הרכב מטריצה נדון חלק II<sup> 2</sup>.
השיטות שתוארו לאפשר הערכה כמותית מהירה של תוכן ליגנין והרכב של ביומסה הצמח lignocellulosic. השימוש ברובוט iWall כ 350 דגימות הקרקע ניתן לוותר ליום. התפוקה של שיטות אנליטיות שונות לאדם משתנה. שימוש בפרוטוקולים המתואר כאן, 30 דגימות יכול להיות מעובד על תוכן ליגנין, ו -15 עבור הרכב ליגנין ליום. בשל אופיו הכמותי של הגידולים אופטימלי נתונים חומרי גלם, מגוון או גנוטיפים ניתן להעריך מבחינת התאמתם לייצור דלק ביולוגי.
אנו מודים מת'יו רוברט Weatherhead עבור שירות טכני מעולה ג'ון רלף, אוניברסיטת ויסקונסין עצה, דיונים חשובים, ואת מדגם עץ צפצפה. עבודה זו מומנה על ידי משרד האנרגיה האמריקני (DOE) Great Lakes Bioenergy Research Center (DOE BER משרד המדע DE-FC02-07ER64494) ועל ידי למדעי הכימיה, Geosciences ו Biosciences החטיבה, משרד האנרגיה של יסוד מדעי, משרד המדע , משרד האנרגיה של ארה"ב (ללא פרס. DE-FG02-91ER20021).
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Hydroxylamine Hydrochloride | Sigma-Aldrich | 255580 | ||
Acetyl Bromide | Aldrich | 135968 | ||
Ethanethiol | Sigma-Aldrich | E3708 | ||
Borontrifluoride diethyl etherate | Fluka | 15719 | ||
N,O,-Bis(trimethylsilyl) acetimide | Fluka | 15241 | ||
Dioxane | Sigma-Aldrich | 296309 | ||
Spectromax Plus 384 | Molecular Devices | Plus384 | ||
GC-MS | Agilent | 6890 GC/5975B MSD | (lignin composition) | |
5.5mm Stainless Steel Balls | Salem Ball Company | (N/A) | ||
96 well plate heat spreader | Biocision | Coolsink 96F | ||
Heating block | Techne | Dri-block DB-3D | ||
Sample concentrator | Techne | FSC400D |