副產品與降解產物(Byproducts /Degradation products) Facebook Plurk Twitter

        生質物料產製乙醇之過程,除了藉物理、物理式化學、化學或生物等前處理方法與酵素之作用,將纖維素與半纖維素分解成可醱酵醣(Fermentable sugars),並進而將醣醱酵成乙醇(Ethanol)外,也會在製程中形成醣之降解產物(Degradation product)與其他副產品,如糠醛(Furfural)、羥甲糠醛(Hydroxymethylfurfural,HMF)、琥珀酸(Succinic acid)、乳酸(Lactic acid)、甘油(Glycerol)、醋酸(Acetic acid)、甲酸(Formic acid)、木糖醇(Xylitol)等,故藉由高效率液態層析儀(High performance liquid chromatography,HPLC)搭配乙醇、糠醛、羥甲糠醛、琥珀酸、乳酸、甘油、醋酸、甲酸、木糖醇之標準檢量線,從前處理液、水解液與醱酵液測定乙醇、糠醛、羥甲糠醛、琥珀酸、乳酸、甘油、醋酸、甲酸、木糖醇等待測成分(Components to be quantified)之濃度,即可進一步探討評估前處理、酵素水解與醱酵階段之效果,其步驟如下:

  • 充分攪拌待測之樣品,並取一小部分樣品檢測其pH值。
  • 製備0.01 N之H2SO4作為HPLC之移動相(Mobile phase)。
  • 以HPLC級之水調配出系列濃度之乙醇(1.0~15.0 mg/mL)、糠醛(0.02~5.0 mg/mL)、羥甲糠醛(0.02~5.0 mg/mL)、琥珀酸(0.2~10.0 mg/mL)、乳酸(0.2~10.0 mg/mL)、甘油(0.2~8.0 mg/mL)、醋酸(0.2~12.0 mg/mL)、甲酸(0.2~6.0 mg/mL)、木糖醇(0.2~6.0 mg/mL)標準溶液,據以建立待測成分之標準檢量線(Calibraton line)。由於琥珀酸與乳酸、甘油與甲酸之滯留時間(Retention time)相當接近,因此在準備混合標準溶液前應先確保使用之HPLC能否有效分離滯留時間相近之成分,若無法有效分離,則應考慮清洗或更換管柱(Column),或避免將滯留時間相近之成分標準溶液混合。
  • 針對標準溶液,另準備一個來源不同、量已知之乙醇、糠醛、羥甲糠醛、琥珀酸、乳酸、甘油、醋酸、甲酸、木糖醇所組成之檢量線查核標準溶液(Calibration verification standard,CVS),用來查核標準檢量線之品質。在標準檢量線建立後,HPLC使用期間,定期測定CVS之成分濃度與回收率,若發現與標準檢量線相對偏差過大,則應考慮重新製備標準檢量線。檢量線查核標準溶液所含成分之濃度應落在標準檢量線之線性範圍(Linear range)。
  • 於同一批待測樣品中,選定一代表性樣品(體積Vsample),加入已知量之特定成分(Components of interest),於執行測定分析期間,每隔一定數量之樣品測定後,即穿插測定加料後樣品之特定成分濃度與回收率,藉以發展出品質管制計畫。加料後樣品之特定成分濃度應落在標準檢量線之線性範圍。若測定之結果無法被接受,則必須重新分析;若重新分析結果仍無法被接受,則最後一次與可接受結果之間之樣品皆必須重新分析。
  • 以具0.2 µm濾片(Filter)之注射器(Syringe)過濾取樣,放入HPLC之自動取樣瓶(Autosampler vials)。
  • 搭配待測成分之標準檢量線,利用HPLC測定CVS、樣品與加料後樣品(Spiked sample)內所含待測或特定成分之濃度(mg/mL)。
  • 計算樣品內待測成分之含量Csample。
  • 計算CVS之成分回收率(Recovery of each component in the CVS):% CVSrecovered=Concentration detected by HPLC×100%÷Known concentration of CVS before HPLC analysis。
  • 修正加料後樣品之特定成分濃度:
    Vsample=選定之樣品加料前之體積(mL)。
    Vfinal=選定之樣品加料後之體積(mL)。
    Csample=選定之樣品加料前,利用HPLC測得之特定成分濃度(mg/mL)。
    Ccorrected=選定之樣品加料後,修正之特定成分濃度(mg/mL)。
  • 計算特定成分回收率(Recovery of spike):
    Cactual=選定之樣品加料後,利用HPLC測得之特定成分濃度(mg/mL)。
    Ccorrected=選定之樣品加料後,修正之特定成分濃度(mg/mL)。
    Cspike=添加至選定之樣品之特定成分濃度(mg/mL)。
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