Se evalúan la estructura de la pared celular de la planta y los rasgos químicos para identificar las materias primas ideales para biocombustibles y biomateriales. Los métodos estándar tienen limitaciones cuando se aplican a grandes conjuntos de datos. Estos métodos de pretratamiento de alto rendimiento, sacarificación enzimática y espectrometría de masas de haz molecular de pirólisis comparan un gran número de muestras de biomasa con una disminución del tiempo y el costo experimental.
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Artículo de método
Selección de alto rendimiento de las Variaciones obstinación en lignocelulósica Biomasa: Total lignina, lignina Monómeros y enzimática Azúcar de lanzamiento
En este artículo
Resumen
Resumen
La conversión de biomasa lignocelulósica en combustibles, productos químicos y otras materias primas se ha explorado como un posible camino hacia las reducciones en el uso de fuentes de energía no renovables. Con el fin de identificar qué plantas, de un grupo diverso, tienen los rasgos químicos deseados para aplicaciones posteriores, se deben comparar atributos, como el contenido de celulosa y lignina, o la liberación de azúcar monomérica después de una sacarificación enzimática. Los protocolos experimentales y de análisis de datos de los métodos estándar de análisis pueden llevar mucho tiempo, lo que limita el número de muestras que se pueden medir. Los métodos de alto rendimiento (HTP) alivian las deficiencias de los métodos estándar y permiten el cribado rápido de las muestras disponibles para aislar aquellas que poseen los rasgos deseados. Este estudio ilustra las tuberías de liberación de azúcar HTP y espectrometría de masas de haz molecular por pirólisis empleadas en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable. Estas tuberías han permitido la evaluación eficiente de miles de plantas, al tiempo que han disminuido el tiempo y los costos experimentales a través de la reducción de la mano de obra y los consumibles.
Introducción
A medida que la oferta mundial de combustibles no renovables y sus productos disminuciones asociadas, los científicos se han cuestionado para crear combustibles y productos químicos similares a partir de fuentes de origen vegetal 1. Un aspecto clave de este trabajo es determinar qué especies de plantas pueden ser adecuados para la producción de biocombustibles y biomateriales 2,3. Típicamente, estas materias primas se evalúan para la lignina, celulosa, hemicelulosa y el contenido; así como su susceptibilidad a la deconstrucción (recalcitrancia) a través de pretratamiento térmico, mecánico y / o químico con o sin posterior enzima de sacarificació....
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Protocolo
1. Alto rendimiento determinación de glucosa y xilosa rendimientos Siguiendo enzimática Sacarificación 9,29
- Preparación de la muestra (molienda, De-almidonado, extracción, tratamiento previo)
- Moler al menos 300 mg de cada muestra de la biomasa utilizando un molino Wiley, de tal manera que las partículas pasan a través de una malla 20 (850 micras) pantalla. Transferencia a zip-top antiestáticas bolsas (normalmente con código de barra) y la información de la muestra registro a la base de datos de código de barras.
- Añadir aproximadamente 250 mg o más de la biomasa aérea de la bolsa antiestática para una numerada (con lápiz, no us....
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Resultados
El efecto combinado del pretratamiento termoquímico y posterior enzima de sacarificación se mide como una función de la masa de glucosa y xilosa liberado al final del ensayo. Los resultados se reportan en términos de miligramos de glucosa y xilosa liberados por gramo de biomasa. Esto está en marcado contraste con los datos reportados a partir de ensayos a escala de banco, que generalmente se reporta como por ciento de rendimiento teórico basado en análisis de la composición del material de partida. Como todavía no es pr.......
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Discusión
Los pasos clave de preparación de muestras para la obtención de datos precisa y reproducible cuando se realizan experimentos de selección de alto rendimiento son las siguientes:
Azúcar Ensayo de lanzamiento:
En general, las muestras se preparan en lotes que van desde unas pocas docenas a varios miles a la vez. Cada paso importante se lleva a cabo típicamente para todas las muestras antes de mover hacia adelante con el fin de minimizar las variaciones en la prepar.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores desean agradecer a la pasante Evelyn Von Neida, quien proporcionó información primordial sobre la preparación de muestras de biomasa para las dos tuberías de alto rendimiento discutidas en este manuscrito. El apoyo para el desarrollo de este trabajo y manuscrito fue proporcionado por el Centro de Ciencias de Bioenergía. El Centro de Ciencias de Bioenergía es un Centro de Investigación de Bioenergía del Departamento de Energía de EE. UU. respaldado por la Oficina de Investigación Biológica y Ambiental de la Oficina de Ciencia del DOE. El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) es un laboratorio nacional de la Oficina de Eficiencia Energética y Ener....
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Estación de trabajo automatizada Biomek FX | Beckman Coulter | Biomek FX | Manipulador de líquidos automatizado |
| Molino Wiley | Thomas Scientific | 3375E15 (Modelo 4), o 3383L20 (Mini-molino) | |
| bolsas antiestáticas | Minigrip* | MGST4P02503 | 2.5x3", múltiples proveedores disponibles |
| alambre de cobre estañado | McMaster-Carr | 8871K84 | 0.016" de diámetro, bolsitas de té de alambre dobladas y atirantadas |
| Bolsitas de | té Herbco press n' brew | 3.5x5 pulgadas | |
| gluco-amilasa | Novozymes | Spirizyme Fuel | |
| alfa-amilasa | Novozymes | Liquozyme SC DS | |
| acetato de sodio trihidrato | cualquier proveedor | reactivo | |
| ácido acético | cualquier proveedor | grado de reactivo | |
| 190 prueba (95%) etanol | cualquier proveedor | ||
| tolvas de | Freeslate | ||
| 96- pozo C-276 Placas Hastelloy | Aspen Machining (Lafayette, Colorado) | N/A (hecho a medida) | |
| Punta de soldador de 1/8" | Cinta | ||
| 3M | 5180 | 3" de ancho (rollos de 36 yardas) | |
| solución enzimática | Novozymes | Cellic CTec2 | |
| ácido cítrico monohidratado | cualquier proveedor | ||
| citrato trisódico dihidratado | cualquier producto | ||
| proveedor desechable, poliestireno placas de 96 pocillos | Greiner Bio-One | 655101 | o equivalente; múltiples proveedores disponibles |
| glucosa oxidasa/peroxidasa | Megazyme | K-Gluc | Megazyme D-glucosa kit de ensayo |
| xilosa deshidrogenasa | Megazyme | K-Xilosa | Megazyme D-xilosa kit de ensayo |
| de glucosa solución estándar | Megazyme | K-Gluc | Megazyme D-glucosa kit de ensayo |
| xilosa solución estándar | Megazyme | K-Xilosa | Megazyme D-xilosa kit de ensayo |
| acero inoxidable Frontier | Laboratories | Láminas de fibra de vidrio PY1-EC80F | |
| Pall | 66227 | Hojas de 8x10"; círculos perforados con perforadora estándar | |
| Materia prima de biomasa entera de bagazo de caña | de azúcar NIST | 8491 | |
| Álamo oriental (álamo) Materia prima de biomasa entera | NIST | 8492 | |
| Pino de Monterey Materia prima de biomasa entera | NIST | 8493 | |
| Trigo Materia prima de biomasa entera de paja | NIST | 8494 |
Referencias
- U.S. Billion-Ton Update: Biomass Supply for a Bioenergy and Bioproducts Industry. Perlack, R. D., Stokes, B. J. , Oak Ridge National Laboratory. Oak Ridge, TN. (2011).
- Henry, R. Ch. 5. Plant Resources for Food, Fuel and Conservation. , Earthscan. 53-80 (2009).
- Henry, R. J.
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Reimpresiones y permisos
