שבר ביומסה ליגנוקולוסית באמצעות תהליך OrganoCat
June 5th, 2021
OrganoCat היא שיטה לטיפול מראש ופירוק של ליגנוקולוז בתנאים קלים לתוך ליגנין, סוכרים מותססים, עיסת תאית. במערכת ממס ביוגנית, דו-פאזית של מים ו-2-מתיל-טרהידרופורן עם 2,5-furancarboxylic חומצה כזרז, מוצרי OrganoCat מופרדים במקום להתאוששות מוצר פשוטה.
שבר תאית ליגנין באמצעות טכנולוגיית OrganoCat, מאפשר הפרדה פשוטה של ליגנין, תאית וסוכרים מותססים באמצעות מערכת תגובת סיר אחת שני פאזית. בשל תנאי תגובה מתונים, ניתן להשיג איכות מוצר גבוהה. התהליך שלנו מאפשר הפרדת מוצר פשוטה וזרז ומחזור ממס.
זה גם 100% biogenic כך הכימיקלים המשמשים בתהליך יכול להיות מפוברק באותו ביו-זיקוק כפי שהם מוחלים. ליגנין ידועה בפוטנציאל הגבוה שלה, אבל הגבורה שלה היא עדיין מאבק. עבור תנאי החילוץ שלנו קרדית, אנו מספקים ליגננים עקביים ויקרים יותר.
ההפרדה של שבר תאית ליגנאס יכול להיות מאתגר בהתאם ביומסה בשימוש. צנטריפוגה גבוהה יותר עבורנו או הוספת מלח לתערובת יכול להפוך את תהליך ההפרדה קל יותר. התחל על ידי השעיית 500 מיליגרם של חלקיקי ביצ'ווד ו 78 מיליגרם של FDCA בחמישה מיליליטר של מים אולטרה-טחונים בטמפרטורת החדר בכור בלחץ גבוה מפלדת אל-חלד.
לאחר מכן, להוסיף חמישה מיליליטר של שני MTHF וחסם ערבוב זה לחמם את הכור על צלחת חימום ל 160 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת עם ערבוב ב 1500 מהפכות לדקה. בסוף הדגירה, תן לתגובה להתקרר לטמפרטורת החדר ואמבט מי קרח במשך 10 דקות, ולאחר מכן להוסיף 52.5 microliters של נתרן הידרוקסיד ומניחים את התגובה על צלחת ערבוב ב 500 מהפכות לדקה במשך 15 דקות בטמפרטורת החדר. כדי לבודד את השלב האורגני מתערובת התגובה, צנטריפוגה התגובה במשך חמש דקות ב 1880 פעמים G בטמפרטורת החדר ולהשתמש פיפטה להעביר את השלב האורגני המופרד לבקבוקון התחתון עגול 50 מיליליטר לאדות את הפתרון באידוי סיבובי ב 180 מיליברים, 40 מעלות צלזיוס ו 200 סיבובים לדקה עד שבר ליגנין יבש מוצק מתקבל, ואז לקבוע את תפוקת ליגנין ולאחסן את ליגנין מוצק בטמפרטורת החדר עד ניתוח נוסף.
כדי לבודד את עיסת התאית המועשרת, לסנן את השלב מימי דרך נייר מסנן תאית בגודל נקבובית 1730 מיקרון לתוך שפל חמישה מיליליטר לשטוף את שאריות עיסת שנאסף שלוש פעמים עם 25 מיליליטר של מים לכל לשטוף עד pH הוא נייטרלי. שמור את פתרון הכביסה בכוס 100 מיליליטר ולייבש את עיסת ב 80 מעלות צלזיוס עד שאין אובדן נוסף ומסה לפני קביעת התשואה על איזון אנליטי. כדי לאסוף את ה- FDCA משלב מימי ופתרונות הכביסה, השתמש בחומצה הידרוכלורית מרוכזת תחת ערבוב מתמיד באמבט קרח כדי להתאים את ה- pH של כל פתרון לאחד.
סנן את ה- FDCA המוצק המוצק משני הפתרונות ושלב את השאריות. יבש את המוצר למסה קבועה ב 80 מעלות צלזיוס במשך כ 24 שעות. כדי לקבוע את התשואה על יתרה, ואז להעביר את השלב מימי לבקבוק 25 מיליליטר עבור אחסון ארבע מעלות צלזיוס עד ניתוח נוסף.
בניתוח מייצג זה, ההשפעות של זמן התגובה והטמפרטורה על התשואה של hemicellulose הידרוליזאט נחקרו השימוש בתנאים קשים יותר, כגון טמפרטורות גבוהות יותר זמני תגובה ארוכים יותר הובילו תשואות מיצוי גבוהות יותר, אבל גם עורר השפלה רבה יותר של המוצר. באופן דומה, כמות ליגנין שחולץ הייתה קשורה ישירות לטמפרטורת התגובה וזמן בעוד תשואת ליגנין שחולצה גדלה עם זמני תגובה ארוכים יותר, מספר חיבורי O-4 שלמים פחת. הורדת טמפרטורת התגובה, הראתה השפעה דומה על ליגנין כהפחתת זמן התגובה, וכתוצאה מכך תשואה מעט נמוכה יותר, מסת מולר ממוצעת מסה קטנה יותר, ותוכן O-4 מעט נמוך יותר.
לאחר הידרוליזה אנזימטית, זמני תגובה ארוכים יותר השפיעו באופן משמעותי על זמן התגובה הראשוני ועל תפוקת הגלוקוז. זכור לנטרל את תערובת התגובה לפני הפרדת השלבים כדי להבטיח את הזרז נשאר בעיקר בשלב מימי, כמות alfa לטחון על ידי התייבשות תאית ניתן למדוד ישירות בשלב האורגני. וכך ניתן לכמת את כמות המיקולוז שהוסבה לפלטפורמה כימית זו.
מערכת התגובה שלנו יכולה לייצר ליגנין מותאם אישית. תאית נגישה וסוכרים מותססים. זה עלול לעורר גבורה הוליסטית ובת קיימא יותר של ביומסה צמחית.
סקירה
שיטת OrganoCat מאפשרת טיפול מוקדם וחלוקה של ליגנוצלולוזה לליגנין, סוכרים ניתנים לתסיסה, ועיסת תאית בתנאים מתונים. תוך שימוש במערכת ממסים דו-פאזית ביוגנית, טכניקה זו מאפשרת השבחה והפרדה פשוטים של התוצרים.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- ביוטכנולוגיה
- השבחת ביומסה
- כימיה ירוקה
רקע
- יש לליגנין פוטנציאל גבוה אך הוא לא מנוצל במלואו.
- ההפרדה של ליגנין ותאית יכולה להיות מאתגרת.
- טכנולוגיית OrganoCat מציעה פתרון ביוגני לעיבוד ביומסה.
- משתמשת במערכת תגובה דו-פאזית ליעילות הפרדה.
מטרת המחקר
- לפתח שיטה להפרדה יעילה של ליגנין ותאית.
- לשפר את התפוקה והאיכות של ליגנין וסוכרים ניתנים לתסיסה.
- לאפשר מיחזור זרזים וממסים בעיבוד ביומסה.
שיטות ששימשו
- השעיה של ביומסה ו-FDCA במים טהורים במיוחד.
- חימום ותזוזה בכור לחץ גבוה.
- צנטריפוגה להפרדת פאזות.
- סינון וייבוש של עיסת תאית ושברי ליגנין.
תוצאות עיקריות
- הושגו ליגנין ותאית באיכות גבוהה בתנאים מתונים.
- התפוקה של ליגנין וסוכרים הושפעה מזמן התגובה והטמפרטורה.
- שיטות הפרדה יעילות שיפרו את השבחת התוצרים.
- יוצרו ליגנין מותאם ותאית נגישה.
מסקנות
- טכנולוגיית OrganoCat מספקת גישה בת קיימא להשבחת ביומסה.
- מאפשרת ייצור של ביוכימיקלים בעלי ערך מליגנוצלולוזה.
- מציעה פוטנציאל לשיפור מיחזור של ממסים וזרזים.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
The OrganoCat process enables efficient, biogenic fractionation of lignocellulosic biomass, supporting sustainable feedstock strategies for biopharma R&D. By delivering high-quality lignin, accessible cellulose, and fermentable sugars under mild conditions, this method advances predictive confidence in raw material valorization and de-risks early-stage bioprocess development. Its compatibility with green chemistry principles aligns with enterprise sustainability and resource circularity goals.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables systematic interrogation of biomass-derived feedstocks for downstream bioprocessing.
- Supports mechanistic de-risking by providing consistent, high-quality lignin and cellulose fractions.
- Facilitates portfolio triage by clarifying the impact of process variables on product quality.
Screening & Assay Development
- Prepares validated, reproducible biomass fractions for enzymatic hydrolysis and fermentation assays.
- Standardizes input materials, improving assay comparability and quantitative output reliability.
- Enables scalable screening of process conditions for optimal yield and purity.
Translational & Preclinical Research
- Provides tailored lignin and sugar fractions for evaluation in disease-relevant bioprocess models.
- Supports continuity from feedstock selection through preclinical bioproduct development.
- Reduces risk of late-stage process failure by enabling early assessment of fraction quality.
Pipeline & Workflow Integration
The OrganoCat process fits at the interface of feedstock preparation and bioprocess development, bridging early discovery with scalable production workflows.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on biomass fractionation efficiency and product quality.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for process optimization studies.
- Analytics: Provides measurable yields and compositional data for cross-condition comparison.
- Translational Research: Aligns fraction quality with downstream bioprocess and product requirements.
- Enterprise Reuse: Establishes a standardized, biogenic fractionation platform for diverse biomass inputs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in biomass valorization and fraction quality.
- Operational Value: Enables standardized, scalable, and reproducible fractionation workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions for feedstock and process selection, reducing late-stage risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of bioprocess development projects.
Implementation Considerations
- Requires expertise in biomass chemistry and phase separation techniques.
- Needs access to high-pressure reactors, centrifugation, and analytical infrastructure.
- Demands cross-team standardization of input materials and process parameters.
- Adaptable to various lignocellulosic feedstocks with process optimization.
- Separation efficiency and product quality may vary with biomass type and reaction conditions.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:08
Lignocellulose Pretreatment and Fractionation
2:08
Isolation of Organic Phase and Lignin Quantification
2:55
Separation of Solid Cellulose-Enriched Pulp and Aqueous Phase
3:35
FDCA Recovery and Aqueous Phase Isolation
4:21
Results: Effects of Reaction Conditions on Lignin Yield
5:27
Conclusion
