Gleichzeitige Glukose- und Xylose Konzentrationen können während der Fermentation von komplexen Matrices wie Pflanzenabfällen aus Mais oder Getreide bei der Herstellung von Bioethanol gemessen werden.
Eine Messung kann in etwa einer Minute mit minimaler Vorbereitung mit der YSI 2900 Serie erfolgen. YSIs Enzymelektrodentechnologie sorgt für spezifische Glukose Messungen im Bereich von 0,05 bis 9,00 g / L und für Xylose Messungen im Bereich von 0,5 bis 30,0 g / L (unverdünnt). Messungen sind praktisch unbeeinflusst von Farbe, Trübung, Dichte, pH und die meisten chemischen Substanzen.
Bei Konfiguration mit YSI-Glucoseoxidase und YSI-Pyranose Oxidase-Membranen, misst die YSI 2900 Serie Analysator Glukose und Xylose mit einer Probengröße von nur 13 Mikroliter. Die meisten Proben erfordern einfache Filtration und Verdünnung vor der Messung. Die Ergebnissen stehen innerhalb von 30 Sekunden bereit und innerhalb von ca. zwei Minuten kann eine erneute Messung erfolgen.
In der beschriebenen Studie wurden periodisch Glukose und Xylose gemessen in filtrierten Maisstrohfermentationsproben über ein Zeitraum von 48 Stunden während der Bioethanolproduktion im Labormaßstab. Einige Proben mussten verdünnt werden. Ergebnisse wurden verglichen zu HPLC-Läufen der gleichen Proben (siehe Ergebnisse unten). Der Vorteil einer einfachen, schnellen und genauen gleichzeitigen Glukose- und Xylose-Messung ist die schnelle Bereitstellung für diese beiden Schlüsselparameter. Rechtzeitige Informationen im Zusammenhang mit dem Fortschritt der Zuckerfermentation kann helfen die Ethanolausbeute zu erhöhen.
Lignocellulose-Biomasse wurde in großem Umfang als Ausgangsmaterial für die Fermentation in der Ethanolproduktion von Kraftstoffen untersucht. Zum Beispiel produziert säurebehandeltes Maisstroh eine Vielzahl von fermentierbaren Zuckern, die Glucose, Xylose, Mannose, Arabinose, Cellobiose und Galactose umfassen. Kohlenhydratprofile aus der HPLC-Analyse zeigten, dass Glucose und Xylose im Ausgangsmaterial mehr als die Hälfte aller Kohlenhydrate im Säurehydrolysat ausmachen. Und kann aus diesem Grund wichtige Marker sein, um den Fortschritt und die Effizienz des Fermentationsprozesses zu bewerten. Die HPLC ist derzeit die gebräuchlichste Methode, um Glukose und Xylose zusammen mit anderen wichtigen Metaboliten während der Produktion von Ethanol zu messen. Die HPLC ist sehr genau und präzise, basiert aber auf der Separationstechnologie und optischen Messungen, die eine signifikante Vorbehandlung der Probe erfordern. Zusätzlich kann die Zeit bis zu den Ergebnissen nach der Vorbehandlung 30 Minuten oder mehr betragen. Die für Xylose und Glukose konfigurierte Serie YSI 2900 lieferte Ergebnisse im Vergleich zur HPLC mit relativer Benutzerfreundlichkeit, Geschwindigkeit und Genauigkeit. Da das YSI bekanntermaßen auch Proben mit einem breiten pH-Bereich verträgt und wenig oder keinen Effekt auf Farbe und Trübung zeigt, stellt es eine ausgezeichnete komplementäre Methode zur HPLC bei der Überwachung von Fermentationen unter Verwendung von Lignocellulose-Biomasse bereit. In der oben dargestellten vorläufigen Untersuchung korrelierten Glucose- und Xylose-Konzentrationen gut mit HPLC-Ergebnissen, wenn sie in Aliquots der gleichen Proben verglichen wurden. Die Konzentrationen wurden periodisch während der 48-stündigen Fermentation verglichen, wie in 1 gezeigt. Obwohl relativ wenige Proben untersucht wurden, wurde eine gute Korrelation beobachtet, wie in den 2 und 3 gezeigt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Serie YSI 2900 zur Überwachung von Glukose und Xylose eingesetzt werden kann, um wertvolle Informationen zur Maximierung der Ethanolproduktion zu erhalten. Die YSI-Technologie ermöglicht es den Benutzern, während kritischer Zeitfenster mehr Daten zu sammeln, um Prozessbedingungen besser zu verstehen, und in einigen Fällen können Benutzer die Prozessbedingungen während der Fermentation anpassen. Die Technologie ist im Labormaßstab, im Pilotmaßstab und im Produktionsmaßstab anwendbar.
