Biomassa vegetale è uno dei principali carbon-neutral risorsa rinnovabile che potrebbero essere utilizzati per la produzione di biocarburanti. Biomassa vegetale è costituita principalmente delle pareti delle cellule, un materiale composito chiamato strutturalmente complesso legnocellulosa. Qui si descrive un protocollo per un'analisi completa del contenuto e la composizione della lignina polifenoliche.
La necessità di fonti rinnovabili, carbon neutral, e sostenibile di materie prime per l'industria e la società è diventata una delle questioni più pressanti per il 21 ° secolo. Questo ha riacceso interesse per l'uso di prodotti vegetali come materie prime industriali per la produzione di combustibili liquidi per il trasporto<sup> 1</sup> E altri prodotti come materiali biocomposite<sup> 7</sup>. Biomassa vegetale rimane una delle più grandi riserve non sfruttate del pianeta<sup> 4</sup>. È principalmente costituito da pareti cellulari che sono composti da polimeri ricchi di energia compresa la cellulosa, emicellulosa vari (polisaccaridi della matrice, e la lignina polifenoli<sup> 6</sup> E quindi talvolta chiamate legnocellulosa. Tuttavia, le pareti delle cellule vegetali si sono evoluti per essere recalcitranti alla degradazione come pareti fornire resistenza alla trazione di cellule e le piante intere, allontanare gli agenti patogeni, e permettere all'acqua di essere trasportati in tutta la pianta, nel caso di alberi fino a più del 100 m sopra livello del suolo. Grazie alle varie funzioni di mura, vi è una immensa diversità strutturale tra le mura di specie vegetali diverse e tipi di cellule all'interno di una singola pianta<sup> 4</sup>. Quindi, a seconda di ciò che le specie coltivate, la varietà delle colture, o tessuto vegetale viene utilizzato per una bioraffineria, le fasi di lavorazione per la depolimerizzazione da processi chimici / enzimatici e successiva fermentazione degli zuccheri vari biocarburanti liquidi devono essere adeguate e ottimizzati. Questo fatto rafforza l'esigenza di una caratterizzazione approfondita delle materie prime da biomassa vegetale. Qui descriviamo una metodologia completa di analisi che consente la determinazione della composizione del legnocellulosa ed è suscettibile di un mezzo di analisi high-throughput. In questa prima parte ci si concentra sull'analisi della lignina polifenoli (Figura 1). Il metodo inizia con la preparazione di materiale destarched parete cellulare. Il legnocellulosa risultanti sono poi divisi per determinare il contenuto di lignina solubilizzazione acetylbromide<sup> 3</sup>, E la sua composizione lignina in termini di syringyl, unità guaiacyl-e p-idrossifenil<sup> 5</sup>. Il protocollo per analizzare i carboidrati nella biomassa lignocellulosica compreso il contenuto di cellulosa e polisaccaridi composizione della matrice è discusso nella Parte II<sup> 2</sup>.
I metodi descritti permettono una rapida valutazione quantitativa del contenuto di lignina e la composizione della biomassa vegetale lignocellulosiche. Utilizzando il robot iWall circa 350 campioni di terreno e può essere erogato al giorno. La velocità dei vari metodi analitici per persona varia. Utilizzando i protocolli descritti qui, a 30 campioni possono essere trattati per contenuto di lignina, e 15 per la composizione della lignina al giorno. A causa della natura quantitativa della materia prima ottimale dei dati raccolti, varietà o genotipi può essere valutata in termini di idoneità per la produzione di biocarburanti.
Siamo grati a Matthew Robert Weatherhead eccellente per il servizio tecnico e John Ralph, University of Wisconsin per preziosi consigli, discussioni, e il campione di legno di pioppo. Questo lavoro è stato finanziato dal US Department of Energy (DOE) dei Grandi Laghi Bioenergy Research Center (DOE BER Office of Science DE-FC02-07ER64494) e dalle Scienze Chimiche, Scienze geologiche e Bioscienze Divisione, Ufficio di Basic Sciences Energy, Office of Science , US Department of Energy (nessun premio. 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 |