Improved Method for Determination of Biofuel Sugars by HPAE-PAD
Aplikace | 2018 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Fermentovatelná pětikolová a šestikolová sacharidy získané hydrolýzou lignocelulózových surovin jsou klíčové pro výrobu bioethanolu a biodieselu. Přesná a rychlá kvantifikace těchto cukrů je zásadní pro vyhodnocení účinnosti konverze biomasy a optimalizaci procesních parametrů.
Cílem bylo vyvinout výkonnou iontovou chromatografickou metodu s pulzní amperometrickou detekcí (HPAE-PAD) umožňující vysoce citlivé a selektivní stanovení osmi běžných cukrů (xylose, sucrose, arabinose, galactose, glucose, mannose, fructose a cellobiose) z hydrolátů lignocelulózových biomasy do 8 minut separace, při minimální spotřebě elučního činidla a vysoké robustnosti.
Metoda zkracuje dobu analýzy, snižuje spotřebu elučního činidla a odolává matricovým interferencím, čímž zvyšuje produktivitu laboratoře a spolehlivost výpočtů konverze biomasy.
Předložená HPAE-PAD metoda nabízí rychlé, přesné a robustní stanovení osmi klíčových cukrů v lignocelulózových hydrolyzátech. Díky vysoké citlivosti, kratší době analýzy a stabilitě vůči složitým matricím se jedná o efektivní nástroj pro akademický výzkum i průmyslové aplikace v oblasti biofuel.
Iontová chromatografie
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Fermentovatelná pětikolová a šestikolová sacharidy získané hydrolýzou lignocelulózových surovin jsou klíčové pro výrobu bioethanolu a biodieselu. Přesná a rychlá kvantifikace těchto cukrů je zásadní pro vyhodnocení účinnosti konverze biomasy a optimalizaci procesních parametrů.
Cíle a přehled studie
Cílem bylo vyvinout výkonnou iontovou chromatografickou metodu s pulzní amperometrickou detekcí (HPAE-PAD) umožňující vysoce citlivé a selektivní stanovení osmi běžných cukrů (xylose, sucrose, arabinose, galactose, glucose, mannose, fructose a cellobiose) z hydrolátů lignocelulózových biomasy do 8 minut separace, při minimální spotřebě elučního činidla a vysoké robustnosti.
Použitá metodika a instrumentace
- Kolona: Thermo Scientific Dionex CarboPac SA10-4 μm (4 × 250 mm) se SA10-4 μm guard kolonu (4 × 50 mm).
- Eluent: 1 mM KOH generovaný elektrolyticky pomocí EGC 500 kartuše a CR-ATC 600 trap column.
- Podmínky: teplota kolony 45 °C, eluentní komory 30 °C, průtok 1.5 mL/min, objem injekce 0.4 μL.
- Detekce: pulzní amperometrická detekce na Au elektrodě se 62 mil těsněním a referenční pH-Ag/AgCl elektrodou.
- Systém: Thermo Scientific Dionex Integrion HPIC s AS-AP autosamplerem.
Hlavní výsledky a diskuse
- Kompletní separace osmi cukrů za méně než 8 min; fucose jako interní standard.
- Lineární rozsah 0,005–2 g/L s koeficienty determinace >0,99.
- Výborná přesnost retence (RSD <1,26 %) a plochy piku (RSD <1,3 %).
- Spike recovery 89–129 % potvrdilo přiměřenou přesnost v reálných hydrolyzátech.
- Robustnost demonstrována stabilitou retencí a ploch po 200 injekcích.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda zkracuje dobu analýzy, snižuje spotřebu elučního činidla a odolává matricovým interferencím, čímž zvyšuje produktivitu laboratoře a spolehlivost výpočtů konverze biomasy.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace online vzorkovačů pro kontinuální monitoring.
- Rozšíření na nové typy biomasy a alternativní biopaliva.
- Automatizace předúpravy vzorků a kombinace s dalšími technikami detekce.
- Modulární průmyslové systémy pro vysokokapacitní analýzy.
Závěr
Předložená HPAE-PAD metoda nabízí rychlé, přesné a robustní stanovení osmi klíčových cukrů v lignocelulózových hydrolyzátech. Díky vysoké citlivosti, kratší době analýzy a stabilitě vůči složitým matricím se jedná o efektivní nástroj pro akademický výzkum i průmyslové aplikace v oblasti biofuel.
Reference
- 1. Hill J. et al. Environmental, economic, and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels. PNAS, 2006.
- 2. Ragauskas AJ. et al. The Path Forward for Biofuels and Biomaterials. Science, 2006.
- 3. Goldemberg J. Ethanol for a sustainable energy future. Science, 2007.
- 4. Alonso DM. et al. Catalytic conversion of biomass to biofuels. Green Chem., 2010.
- 5. Wyman CE. Ethanol from Lignocellulosic biomass: Technology, economics and opportunity. Bioresour. Technol., 1994.
- 6. Sluiter JB. et al. Compositional Analysis of Lignocelulosic Feedstocks. J. Agric. Food Chem., 2011.
- 7. Thermo Scientific Application Note 192. Carbohydrate Determination Biofuel Samples, 2016.
- 8. Thermo Scientific Application Note 1089. Determination of Carbohydrates in Acid Hydrolysates of Wood, 2016.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Fast determination of biofuel sugars by HPAE-PAD
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 72210 Fast determination of biofuel sugars by HPAE-PAD Authors Goal Sachin Patil , Akash Narani , Phillip Coffman2, Todd Pray2, Deepti Tanjore2, and Jeffrey Rohrer1 1 Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA; 2 Advanced Biofuels Process Demonstration Unit (AB…
Klíčová slova
biomass, biomassxylose, xylosearabinose, arabinosesugars, sugarsfructose, fructosegalactose, galactoseglucose, glucosefru, frudionex, dionexxyl, xylmannose, mannosebiofuel, biofuelsuc, sucara, arafuc
Determination of Carbohydrates in Acid Hydrolysates of Wood
2014|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Lipika Basumallick and Jeffrey S. Rohrer Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, USA Appli cat i on N ote 1 0 8 9 Determination of Carbohydrates in Acid Hydrolysates of Wood Key Words Dionex CarboPac SA10-4µm Column, 62 mil Gasket, 0.4…
Klíčová slova
wood, woodoff, offcarbohydrates, carbohydrateshydrolysates, hydrolysatescellobiose, cellobiosedionex, dionexrhamnose, rhamnosegalactose, galactosexylose, xylosekoh, kohmaltose, maltosefucose, fucosesugars, sugarsglucose, glucoseacid
Determination of Carbohydrates in Acid Hydrolysates of Wood
2014|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Lipika Basumallick and Jeffrey S. Rohrer Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, USA Appli cat i on N ote 1 0 8 9 Determination of Carbohydrates in Acid Hydrolysates of Wood Key Words Dionex CarboPac SA10-4µm Column, 62 mil Gasket, 0.4…
Klíčová slova
wood, woodoff, offcarbohydrates, carbohydrateshydrolysates, hydrolysatescellobiose, cellobiosedionex, dionexrhamnose, rhamnosegalactose, galactosexylose, xylosemaltose, maltosekoh, kohfucose, fucosesugars, sugarsglucose, glucoseacid
Carbohydrate Determination of Biofuel Samples
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Lipika Basumallick and Jeffrey Rohrer Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, California, USA Appli cat i on Update 1 9 2 Carbohydrate Determination of Biofuel Samples Key Words Dionex CarboPac SA10 Carbohydrate Column, 62 mil Gasket, 0.4 µL Injection Valve, Biomass Introduction…
Klíčová slova
off, offdionex, dionexstover, stoverkoh, kohbiomass, biomasscarbohydrate, carbohydratepad, padarabinose, arabinosesugars, sugarsfucose, fucoseelectrode, electrodecorn, corngalactose, galactosecellobiose, cellobiosecarbohydrates