La biomasa vegetal es uno de los principales de carbono-neutral recurso renovable que podría ser utilizado para la producción de biocombustibles. La biomasa vegetal se compone principalmente de las paredes celulares, un material compuesto estructuralmente complejos denomina lignocelulosa. Aquí se describe un protocolo para un análisis exhaustivo del contenido y la composición de la lignina polifenólicos.
La necesidad de renovables, neutral de carbono y sostenible de materias primas para la industria y la sociedad se ha convertido en uno de los problemas más acuciantes para el siglo 21. Esto ha reavivado el interés en el uso de productos vegetales como materia prima industrial para la producción de combustibles líquidos para el transporte<sup> 1</sup> Y otros productos tales como materiales biocompuesto<sup> 7</sup>. La biomasa vegetal es uno de los más grandes reservas sin explotar en el planeta<sup> 4</sup>. Se está compuesta mayormente por las paredes celulares que están compuestos de polímeros ricos en energía como celulosa, hemicelulosa diferentes (polisacáridos de la matriz, y la lignina de polifenoles<sup> 6</sup> Y por lo tanto a veces se denomina lignocelulosa. Sin embargo, las paredes celulares vegetales han evolucionado para ser recalcitrantes a la degradación de las paredes ofrecen resistencia a la tracción a las células y las plantas enteras, y evitar agentes patógenos, y permitir que el agua se transporta por toda la planta, en el caso de árboles de hasta más de 100 m por encima de a nivel del suelo. Debido a las diversas funciones de las paredes, hay una inmensa diversidad estructural dentro de las paredes de diferentes especies de plantas y tipos de células dentro de una sola planta<sup> 4</sup>. Por lo tanto, dependiendo de lo que las especies de cultivo, las variedades de cultivo, o tejido de la planta se utiliza para la bio-refinerías, los pasos del proceso de despolimerización por procesos químicos / enzimáticos, y posterior fermentación de los azúcares distintos a los biocombustibles líquidos deben ser ajustadas y optimizadas. Este hecho se basa la necesidad de una caracterización exhaustiva de materias primas de biomasa de las plantas. A continuación se describe una metodología completa de análisis que permite la determinación de la composición de la lignocelulosa y es susceptible a un medio de análisis de alto rendimiento. En esta primera parte nos centramos en el análisis de la lignina en polifenoles (Figura 1). El método comienza con la preparación de material de desalmidonadas pared celular. La lignocelulosa resultantes se dividen para determinar su contenido de lignina por solubilización acetylbromide<sup> 3</sup>, Y su lignina composición en términos de sus unidades syringyl, guayacil-y p-hidroxifenil<sup> 5</sup>. El protocolo para el análisis de los hidratos de carbono en la biomasa lignocelulósica incluyendo el contenido de celulosa y la composición de polisacáridos de la matriz se discute en la Parte II<sup> 2</sup>.
Los métodos descritos permiten una rápida evaluación cuantitativa del contenido de lignina y la composición de la biomasa de plantas lignocelulósicas. El uso del robot iWall aproximadamente 350 muestras de suelo y puede ser dispensado por día. El rendimiento de los distintos métodos de análisis por persona varía. Utilizando los protocolos descritos aquí, 30 muestras se pueden procesar por el contenido de lignina, y 15 para la composición de la lignina por día. Debido a la naturaleza cuantitativa de los cultivos de materias primas de datos óptima, variedad o genotipos pueden ser evaluados en términos de su idoneidad para la producción de biocombustibles.
Estamos muy agradecidos a Mateo Robert Weatherhead de excelente servicio técnico y John Ralph, de la Universidad de Wisconsin, por sus valiosos consejos, discusiones, y la muestra de madera de álamo. Este trabajo fue financiado por el Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) de los Grandes Lagos del Centro de Investigación de Bioenergía (DOE BER Oficina de Ciencia-DE-FC02 07ER64494) y por las Ciencias Químicas, Geociencias y Ciencias Biológicas de la División de la Oficina de Ciencias Básicas de Energía, Oficina de Ciencia , EE.UU. Departamento de Energía (sin 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 |