Biomassa vegetal é um recurso de carbono neutro principais renováveis, que poderiam ser usados para a produção de biocombustíveis. Biomassa vegetal consiste principalmente das paredes das células, um material estruturalmente complexo composto chamado lignocelulose. Aqui nós descrevemos um protocolo para uma análise abrangente do conteúdo e composição da lignina polifenólicos.
A necessidade de renováveis, neutra de carbono, e matérias-primas sustentáveis para a indústria e sociedade tornou-se uma das questões mais prementes para o século 21. Este reacendeu o interesse no uso de produtos vegetais como matérias-primas industriais para a produção de combustíveis líquidos para transporte<sup> 1</sup> E outros produtos, como materiais biocomposite<sup> 7</sup>. Biomassa vegetal continua sendo uma das maiores reservas inexploradas do planeta<sup> 4</sup>. É principalmente composta de paredes celulares, que são compostos de polímeros ricos em energia, incluindo a celulose, hemicelulose diversas (polissacarídeos da matriz, a lignina e polifenol<sup> 6</sup> E, assim, às vezes chamado de lignocelulose. No entanto, as paredes celulares das plantas evoluíram para ser recalcitrantes à degradação como paredes oferecem resistência à tração para as células e as plantas inteiras, afastar os patógenos, e permitir que a água para ser transportado em toda a planta, no caso de árvores de até mais de 100 m acima nível do solo. Devido às várias funções de paredes, há uma imensa diversidade estrutural entre as paredes de diferentes espécies de plantas e tipos de células dentro de uma única planta<sup> 4</sup>. Assim, dependendo do que as espécies cultivadas, a variedade de culturas, ou tecido de planta é usada para uma biorefinaria, as etapas de processamento para a despolimerização de produtos químicos / enzimática processos e posterior fermentação dos açúcares diferentes para biocombustíveis líquidos precisam ser ajustados e otimizados. Este fato reforça a necessidade de uma caracterização completa de matérias-primas de biomassa vegetal. Aqui nós descrevemos uma metodologia abrangente de análise que permite a determinação da composição da lignocelulose e é passível de uma média a high-throughput análise. Nesta primeira parte vamos nos concentrar na análise da lignina de polifenóis (Figura 1). O método começa com a preparação do material da parede celular destarched. A lignocelulose resultantes são, então, dividir para determinar o seu teor de lignina por solubilização acetylbromide<sup> 3</sup>, E da composição de lignina sua em termos de sua siringil, unidades guaiacil e p-hidroxifenil<sup> 5</sup>. O protocolo para analisar os hidratos de carbono na biomassa lignocelulósica incluindo conteúdo de celulose e composição do polissacarídeo matriz é discutido na Parte II<sup> 2</sup>.
Os métodos descritos permitem uma rápida avaliação quantitativa do teor de lignina e composição da biomassa vegetal lignocelulósica. Usando o robô iWall cerca de 350 amostras podem ser moídos e dispensados por dia. O rendimento dos vários métodos analíticos por pessoa varia. Utilizando os protocolos descritos aqui, 30 amostras podem ser processadas para teor de lignina, e 15 para a composição de lignina por dia. Devido à natureza quantitativa das culturas de matérias-primas de dados ideal, variedade ou genótipos pode ser avaliada em termos de sua aptidão para a produção de biocombustível.
Somos gratos a Matthew Robert Weatherhead para excelente serviço técnico e John Ralph, da Universidade de Wisconsin para conselhos valiosos, discussões e amostra de madeira de álamo. Este trabalho foi financiado pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE) dos Grandes Lagos Centro de Pesquisa em Bioenergia (DOE BER Escritório de Ciência DE-FC02-07ER64494) e pelas Ciências Química, Geociências e Biociências Divisão do Escritório de ciências básicas da energia, o Office of Science , Departamento de Energia dos EUA (sem prêmio. 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 |