Analysis of Biomass Using Organic Acid Analysis System

Význam tématu

Analýza organických kyselin a furanových derivátů v biomase je klíčová pro optimalizaci fermentačních procesů a kontrolu kvality biopaliv. Tyto nízkomolekulární sloučeniny významně ovlivňují efektivitu výroby bioethanolu a stabilitu výsledných produktů.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace byla demonstrace schopnosti systému iontové chromatografie Shimadzu Organic Acid Analysis System ve spojení s kolonou Shim-pack SCR-102H oddělit a kvantifikovat formátovou kyselinu, octovou kyselinu, 5-hydroxymethylfurfural a furfural v koncentracích 10 mg/L. Studie se zaměřila na optimální chromatografické podmínky zajišťující vysokou rozlišitelnost analytů.

Použitá metodika

Metoda založena na iontové vylučovací chromatografii s dvojkanálovou detekcí:

• Mobilní fáze: 5 mmol/L perchlorová kyselina
• Pufr: 5 mmol/L perchlorové kyseliny s 20 mmol/L Bis-Tris a 0,1 mmol/L EDTA
• Průtok: 0,8 mL/min pro obě fáze
• Teplota kolony: 35 °C
• Objem injekce: 10 µL

Použitá instrumentace

• Chromatografický systém: Shimadzu Organic Acid Analysis System
• Kolona: Shim-pack SCR-102H (300 mm x 8,0 mm I.D.)
• Ochranná kolona: SCR-102H (50 mm x 6,0 mm I.D.)
• Detekce 1: elektrická vodivost (CDD-10Avp) pro organické kyseliny
• Detekce 2: UV-VIS (SPD-20AV) při 275 nm pro 5-HMF a furfural

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizované podmínky dovolily spolehlivé oddělení všech analyzovaných sloučenin s uspokojivými retenčními časy a špičkovým tvarem. Dvojí detekce zvýšila selektivitu metody – vodivostní detektor detekuje organické kyseliny, UV-VIS detektor pak furanové deriváty.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a citlivá kvantifikace klíčových fermentačních meziproduktů.
• Podpora kvality a optimalizace výrobních procesů bioethanolu.
• Možnost implementace v rutinních QC laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

S rozvojem technologií lze očekávat integraci s hmotnostní spektrometrií pro zvýšení selektivity a citlivosti. Významný potenciál má i miniaturizace systémů pro on-line monitorování fermentačních procesů v reálném čase.

Závěr

Popsaný systém pro analýzu organických kyselin a furanových derivátů prokázal vysokou spolehlivost a praktičnost pro aplikace v oblasti biopaliv. Metoda nabízí robustní nástroj pro monitorování a optimalizaci fermentačních procesů.

Reference

• Application News L485 (JP, ENG), Shimadzu Corporation, 2021.