Hier stellen wir eine modifizierte TGA-Methode zur Abschätzung des Ligningehalts in krautiger pflanzlicher Biomasse vor. Diese Methode schätzt den Ligningehalt durch Bildung spezifischer Thioetherbindungen mit Lignin und stellt einen Vorteil gegenüber der Klason-Methode dar, da sie eine relativ kleine Stichprobe für die Ligningehaltsschätzung erfordert.
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Methodenartikel
Abschätzung des Ligningehalts von pflanzlicher Biomasse mit Thioglykolsäure (TGA)
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Lignin ist ein natürliches Polymer, das nach Cellulose das zweithäufigste Polymer auf der Erde ist. Lignin wird hauptsächlich in pflanzlichen sekundären Zellwänden abgelagert und ist ein aromatisches Heteropolymer, das hauptsächlich aus drei Monolignolen mit erheblicher industrieller Bedeutung besteht. Lignin spielt eine wichtige Rolle beim Wachstum und der Entwicklung von Pflanzen, schützt vor biotischen und abiotischen Belastungen und in der Qualität von Tierfutter, Holz und industriellen Ligninprodukten. Eine genaue Abschätzung des Ligningehalts ist sowohl für das grundlegende Verständnis der Ligninbiosynthese als auch für die industriellen Anwendungen von Biomasse unerlässlich. Die Thioglykolsäure (TGA)-Methode ist eine sehr zuverlässige Methode zur Abschätzung des Gesamtligningehalts in der pflanzlichen Biomasse. Diese Methode schätzt den Ligningehalt durch Bildung von Thioethern mit den Benzylalkoholgruppen von Lignin, die unter alkalischen Bedingungen löslich und unter sauren Bedingungen unlöslich sind. Der Gesamt-Ligningehalt wird anhand einer Standardkurve geschätzt, die aus kommerziellem Bambus-Lignin erzeugt wird.
Einleitung
Lignin ist eine der lebenswichtigen tragenden Komponenten pflanzlicher Zellwände und das zweithäufigste Polymer auf der Erde1. Chemisch ist Lignin ein vernetztes Heteropolymer, das aus hochmolekularen komplexen phenolischen Verbindungen besteht, die eine natürliche erneuerbare Quelle aromatischer Polymere und die Synthese von Biomaterialien bilden2,3. Dieses natürliche Polymer spielt eine wichtige Rolle bei Pflanzenwachstum, Entwicklung, Überleben, mechanischer Unterstützung, Zellwandsteifigkeit, Wassertransport, Mineraltransport, Unterbringungsresistenz, Gewebe- und Organentwicklung, E....
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Protokoll
1. Vorbereitung von Pflanzenproben
- Sammeln Sie zwei Monate alte Baumwollpflanzen aus dem Gewächshaus (Abbildung 1A).
- Kehren Sie pflanzentöpfe vorsichtig um, um Erde und Wurzeln mit intakten Seitenwurzeln zu trennen, indem Sie den Boden um die Pflanze herum lockern (Abbildung 1B).
- Waschen Sie die gesammelten Pflanzen gründlich in mit Wasser gefüllten Schalen, um den gesamten Schmutz (für Wurzelproben) zu entfernen (Abbildung 1C).
- Verwenden Sie Papierhandtücher, um getrennte Wurzel-, Stängel- und Blatttücher zu trocknen, und beschriften Sie s....
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Ergebnisse
Zwei verschiedene Baumwoll-Versuchslinien wurden auf Unterschiede in ihrem Ligningehalt in verschiedenen Geweben verglichen. Der extrahierte Ligningehalt jeder Probe wurde bei 280 nm gemessen und die jeweiligen Absorptionswerte aufgezeichnet. Die durchschnittlichen Absorptionswerte jedes biologischen Replikats wurden mit der Regressionslinie der Lignin-Standardkurve verglichen (Tabelle 2, Abbildung 3C). Die Regressionslinie y = mx + c wird verwendet, um den unbekannten Ligni.......
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Diskussion
Lignin spielt eine wichtige Rolle beim Wachstum und der Entwicklung von Pflanzen und wurde kürzlich umfassend für Biokraftstoff-, Bioenergie- und Bioproduktanwendungen untersucht. Lignin ist reich an aromatischen Verbindungen, die in allen sekundären Zellwänden von Gefäßpflanzen gespeichert sind. Es hat mehrere industrielle Anwendungen wie Holzplattenprodukte, Biodispergiermittel, Flockungsmittel, Polyurethanschäume und in Harzen von Leiterplatten29,30,
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Offenlegungen
Die Autoren erklären, dass sie keinen Interessenkonflikt haben.
Danksagungen
Wir danken dem Department of Plant & Soil Science und Cotton Inc. für die teilweise Unterstützung dieser Studie.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| BioSpektrophotometer kinetisch | Eppendorf kinetische | 6136000010 | Zur Messung der Extinktion bei 280 nm |
| Zentrifuge | Eppendorf | 5424 | Zum Zentrifugieren von Proben |
| Kommerzielles Bambuslignin | Aldrich | 1002171289 | Wird bei der Erstellung der Standardkurve Verwendet |
| Destilliertes Wasser | Fischer Scientific | 16690382 | Wird in der Protokoll |
| Falcon Tubes | VWR | 734-0448 | Behälter für Lösungen |
| Tiefkühlmühle | Spex Sample Prep | 68-701-15 | Für die Feinvermahlung von pflanzlichen Gewebeproben |
| Heizblock/ Thermischer Mischer | Eppendorf | 13527550 | Für temperaturgesteuerte Schritte während der Ligninextraktion |
| Heizplattenrührer | Walter | WP1007-HS | Wird zur Herstellung von Lösungen verwendet |
| Salzsäure (HCL) | Sigma | 221677 | Wird im Protokoll |
| verwendet Inkubator | Fisherbrand | 150152633 | Zur gründlichen Trocknung von Pflanzengewebeproben |
| Messwaage | Mettler toledo | 30243386 | Zur Messung des Gewichts, der Standards und der Mikrofugenröhrchen |
| Methanol (100 %) | Fischer Scientific | 67-56-1 | Wird im Protokoll verwendet |
| Mikrofuge-Röhrchen (2 mL) | Mikrozentrifuge | Z628034-500EA | Behälter für die Extraktion von Lignin |
| Pflanzliche Biomasse Gerinder | Hanchen | Amazon | Wird zum Zerkleinern getrockneter Proben |
| verwendet pH-Meter | Fisher Scientific | AE150 | Messung des pH-Werts für Lösungen, die für die Ligninextraktion vorbereitet |
| Temperaturgesteuerter Inkubator/Ofen | Fisher Scientific | 15-015-2633 | Wird im Protokoll verwendet |
| Thioglykolsäure (TGA) | Sigma Aldrich | 68-11-1 | Wird im Protokoll |
| verwendet Vakuumtrockner | Eppendorf | 22820001 | Wird zum Trocknen von Proben verwendet |
| Vortex-Mischer | Eppendorf | 3340001 | Zum richtigen Mischen von Proben |
Referenzen
- Freudenberg, K., Neish, A. C. Constitutionand Biosynthesis of Lignin. , Springer-Verlag Inc. New York, NY. 129(1968).
- Chio, C., Sain, M., Qin, W. Lignin utilization: A review of lignin depolymerization from various aspects. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 107
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Nachdrucke und Genehmigungen
