Analiza biomasy z użyciem pirolitycznej chromatografii gazowej

Biomasa

Materiał roślinny określany jako biomasa stał się w ostatnich latach obiektem zainteresowania osób chcących inwestować w energetykę odnawialną. Stąd pojawiło się zapotrzebowanie na metody analityczne służące scharakteryzowaniu tego paliwa. Odpowiedzią na to zapotrzebowanie jest opracowana przez dr Gerbera ze szwedzkiego Umeå Plant Science Centre technika pirolitycznej chromatografii gazowej połączonej ze spektroskopią mas (Py-GC/MS) służąca do analizy lignocelulozy.

Technika Py-GC/MS używana jest zwykle w analizach polimerów, można ją stosować również do rozróżniania struktur ligniny – naturalnego polimeru, z którego zbudowane są ścianki komórek roślinnych. Okazuje się, że spotykane w laboratoriach biologicznych analizatory GC/MS mogą być stosunkowo łatwo wyposażone w moduł służący do pirolizy próbek. Czynnikiem niepozwalającym ma szersze wykorzystanie Py-GC/MS jest obróbka danych – typowy chromatogram otrzymany tą techniką ma 150 do 300 pików. Bez odpowiednich narzędzi informatyczych taki chromatogram ma niewielką wartość.

Zespół dr Gerbera opracował narzędzie informatyczne do analizy danych otrzymanych z Ph-GC/MS, które znalazło zastosowanie w dwóch obszarach – analizie ścian komórkowych roślin Arabidopsis. To narzędzie nazywa się „Multivariate Curve-Resolution by Alternate Regression (MCR-AR)" i jest oparte na statystycznej obróbce danych. Pierwsza analiza danych trwa ok. 2 godzin, następne chromatogramy mogą być procesowane już tylko kilka minut, a piki automatycznie kategoryzowane w zależności od tego, jaki jest typ ligniniy lub jak dużo węglowodanów posiadają. Co istotne, minimalna masa próbki pozwalająca na otrzymanie wiarygodnych wyników to zaledwie kilka mikrogramów.

Za pomocą tej techniki naukowcy zidentyfikowali 6 dotychczas nieopisanych mutacji ligniny, identyfikując geny ważne dla tworzenia się ścian komórkowych roślin. Istotne jest to, że tych mutacji nie można zauważyć za pomocą technik optycznych. Dzięki Py-GC/MS wyposażonym w odpowiednie narzędzia statystyczne lepiej można opisać biomasę, a następnie na tej podstawie opracowywać technologie jej wykorzystania.

(pj)