Структура клеточной стенки растений и химические свойства оцениваются для определения идеального сырья для биотоплива и биоматериалов. Стандартные методы имеют ограничения при применении к большим наборам данных. Эти высокопроизводительные методы предварительной обработки, осахаривания ферментов и пиролизно-молекулярно-лучевой масс-спектрометрии сравнивают большое количество образцов биомассы с сокращением времени и стоимости эксперимента.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Высокая пропускная способность Скрининг непокорности Вариации в лигноцеллюлозной биомассы: Total лигнина, лигнин мономеров и ферментативной сахара версии
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Преобразование лигноцеллюлозной биомассы в топливо, химикаты и другие товары было исследовано как один из возможных путей сокращения использования невозобновляемых источников энергии. Для того чтобы определить, какие растения из разнообразного пула обладают желаемыми химическими свойствами для последующего применения, необходимо сравнить такие характеристики, как содержание целлюлозы и лигнина или высвобождение мономерного сахара после ферментативного осахаривания. Протоколы экспериментов и анализа данных стандартных методов анализа могут занимать много времени, что ограничивает количество образцов, которые могут быть измерены. Методы с высокой пропускной способностью (HTP) устраняют недостатки стандартных методов и позволяют проводить быстрый скрининг имеющихся образцов для выделения тех, которые обладают желаемыми признаками. Это исследование иллюстрирует высвобождение сахара HTP и пиролизно-молекулярно-лучевые масс-спектрометрические конвейеры, используемые в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. Эти трубопроводы позволили эффективно оценить тысячи установок при одновременном сокращении времени и затрат на эксперименты за счет сокращения трудозатрат и расходных материалов.
Введение
Как мировой поставку невозобновляемых видов топлива и связанных с ними продуктов снижается, ученые были оспорены, чтобы создать аналогичные виды топлива и химических веществ из растительного происхождения источников 1. Ключевым аспектом этой работы является определение, какие виды растений могут быть пригодны для производства биотоплива и биоматериалов 2,3. Как правило, эти исходные материалы оценивают по лигнина, целлюлозы, гемицеллюлозы и содержания; а также их восприимчивости к деконструкции (непокорности) через тепловой, механической и / или химической обработки с или без последующей фермента осахаривания. Более детальный анализ используется....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Определение 1. Высокая пропускная способность глюкозы и ксилозы Доходность следующие ферментные осахаривания 9,29
- Подготовка образцов (шлифовка, Де-крахмальные, Добыча, предварительная обработка)
- Измельчите по крайней мере, 300 мг каждого образца биомассы с использованием мельницы Wiley, так что частицы проходят через 20 меш (850 мкм). Трансфер в антистатические молнии топ сумки (обычно со штрих-кодом) и запись выборочная информация в базе данных штрих-кода.
- Добавьте примерно 250 мг или больше первом биомассы из антистатический пакет для пронумерованной (с карандашом, не использовать чернила или маркера) чай-мешок, тщательно с....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Комбинированный эффект термохимической предварительной обработки и последующего ферментативного осахаривания измеряется как функция массы глюкозы и ксилозы, опубликованном в конце анализа. Результаты представлены в терминах мг глюкозы и ксилозы, опубликованным на грамм биомассы. Это резко контрастирует с данными из ходе лабораторных анализов, которые, как правило, сообщается как процент теоретического на основе анализа состава исходного материала. Как это еще не практично, чтобы провести анализ состава на тысячи образцо.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Ключевые шаги пробоподготовки для получения точной и воспроизводимых данных при проведении высокой пропускной скрининг экспериментов таковы:
Сахар-релиз анализа:
В общем, Образцы готовят в большом диапазоне от нескольких десятков до нескольких тысяч одновременно. Каждый крупный шаг, как правило, осуществляется для всех образцов перед движется вперед с целью минимизации вариаций в подготовке между образцами. Де-крахмальные изначально не было частью протокола и мог.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить стажера Эвелин фон Нейда, которая предоставила первостепенные идеи относительно подготовки образцов биомассы для обоих высокопроизводительных трубопроводов, обсуждаемых в этой рукописи. Поддержку в разработке данной работы и рукописи оказал Научный центр биоэнергетики. Научный центр биоэнергетики — это исследовательский центр биоэнергетики Министерства энергетики США, поддерживаемый Управлением биологических и экологических исследований Управления науки Министерства энергетики США. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) является национальной лабораторией Управления по энергоэффективности и возобновляемым источн....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Автоматизированная рабочая станция Biomek FX | Beckman Coulter | Biomek FX | Автоматизированный обработчик жидкостей |
| Wiley mill | Thomas Scientific | 3375E15 (модель 4), или 3383L20 (мини-мельница) | |
| антистатические мешки | Minigrip* | MGST4P02503 | 2,5x3", несколько поставщиков доступны |
| медная проволока с луженым покрытием | McMaster-Carr | 8871K84 | диаметр 0,016", пакетики |
| чая | Herbco | press n' brew | 3,5x5 дюймов |
| глюкоамилаза | Novozymes | Spirizyme Fuel | |
| альфа-амилаза | Novozymes | Liquozyme SC DS | |
| ацетат натрия тригидрат | любой поставщик | реагентов класс | |
| уксусной кислоты | любой поставщик | реагент класс | |
| 190 proof (95%) этанол | любой поставщик | реагент класс | |
| бункеры | Freeslate | ||
| 96- well C-276 Пластины Hastelloy Aspen | Machining (Лафайетт, Колорадо) | Н/Д (изготовлен по индивидуальному заказу) | |
| 1/8" жало паяльника | Sears | ||
| силиконовая клейкая тефлоновая лента | 3M | 5180 | 3" ширина (36 ярдов рулонов) |
| ферментный раствор | Novozymes | Cellic CTec2 | |
| моногидрат лимонной кислоты | любой поставщик | ||
| тринатрия цитрат дигидрат | любой химический поставщик | ||
| одноразовый, полистирольный 96-луночный планшет | Greiner Bio-One | 655101 | или эквивалент; доступно несколько поставщиков |
| глюкозооксидазы/пероксидазы | Megazyme | K-Gluc | Megazyme D-глюкоза набор для анализа |
| ксилозы дегидрогеназа | Megazyme | K-Xylose | Megazyme D-xylose набор для |
| анализа глюкозы стандартный раствор | Megazyme | K-Gluc | Megazyme D-глюкозный набор |
| стандартный раствор для ксилозы | K-Xylose | Megazyme D-xylose набор | |
| для анализа образцов из нержавеющей стали | Frontier Laboratories | PY1-EC80F | |
| листы стекловолокна | Pall | 66227 | 8x10 дюймов; круги перфорированы стандартным дыроколом |
| Сахарный тростник Багассе Цельная биомасса Сырье | NIST | 8491 | |
| Восточное хлопковое дерево (тополь) Цельная биомасса Сырье | NIST | 8492 | |
| Сосна Монтерей Цельная биомасса Сырье | NIST | 8493 | |
| Пшеница Сырье для цельной биомассы соломы | NIST | 8494 |
Ссылки
- 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.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
