الإنتاجية العالية للمواد الفحص تسكر Lignocellulosic

مرحباً، أنا كارا تيد، وأنا ليو. أنا هنا. وأنا سايمون ماكوين ميسون.

تعد قابلية هضم الكتلة الحيوية النباتية موضوعاً يحظى باهتمام كبير في الوقت الحالي. ويرجع ذلك إلى وجود كميات كبيرة من السكريات المرتبطة بالبولي سايكاريدات الموجودة في جدران الخلايا النباتية التي تشكل هذه الكتلة الحيوية، وإذا تمكنا من استخلاص تلك السكريات بشكل قابل للاستخدام، فيمكننا تخميرها لإنتاج أنواع مختلفة من المنتجات مثل الوقود والمواد الكيميائية. ولسوء الحظ، فإن هذه المواد يصعب هضمها للغاية، لذا فإن التوصل إلى فهم أفضل للعوامل التي تتحكم في هذه القابلية للهضم هو أمر ملح.

لكي نتمكن من استخدام المواد النباتية لإنتاج مجموعة التجديد، نحتاج إلى القدرة على قياس إمكانية التكسير السكري في هذه النباتات. لذا، نقوم هنا في جامعة يورك بفحص مجموعات كبيرة من المواد النباتية لتحديد إمكانية التكسير السكري لديها. والتكسير السكري هو عملية تكسير الكربوهيدرات المعقدة إلى مكوناتها من السكريات الأحادية لإنتاج مواد كيميائية قيمة عبر عمليات صناعية مختلفة.

لقياس إمكانات التسكير، نقوم بمحاكاة العمليات الصناعية على نطاق مجهري، حيث نخضع الكتلة الحيوية لمعالجة أولية وتحلل إنزيمي لتحديد السكريات المتحررة. يساعد ذلك في تحديد الأصناف الواعدة ضمن الأنماط الجينية. يعمل نظام الإنتاجية العالية بتنسيق لوحة IG ذات الستة آبار.

تُستخدم ظروف تحلل مائي خفيفة لإظهار الفروق الدقيقة بين الأنماط الجينية، كما أنها مرنة بما يكفي لدعم مواد ركيزة مختلفة بالإضافة إلى تقييم إنزيمات متنوعة. تتضمن الطريقة التي نستخدمها تحويل المادة النباتية إلى مسحوق، ثم تتم معالجتها مسبقاً بحمض أو مادة قلوية مخففة عند 90 درجة لمدة 20 دقيقة. بعد ذلك، يتم إجراء هضم إنزيمي باستخدام خليط سليلوز تجاري عند 50 درجة لمدة ثماني ساعات.

أخيرًا، تُستخدم طريقة MBTH لتقدير تحرر السكريات المختزلة. يتم حصاد المادة النباتية على شكل سيقان جافة، والتي تُقطع إلى قطع بطول 4 mm. وتوضع هذه القطع في أنابيب سعة 2 mL مع ثلاث كرات معدنية بقطر 5 mm.

يتم وضع ملصقات تحتوي على رموز شريطية (barcodes) على القوارير بشكل فردي، والتي يتم مسحها ضوئياً لضمان تتبع العينات. تُحمّل العينات في روبوتات الطحن والتنسيق داخل الروبوتات. يتم طحن العينات وخلطها تلقائياً للسماح بتوزيع الكتلة الحيوية في طبق يحتوي على 96 بئراً.

يتم ثقب القوارير، ثم يُعاد وضع القارورة في الذراع الروبوتية بحيث تستقر داخل قمع يهتز لصرف المسحوق. ويتم تنظيم اهتزاز القمع بواسطة ميزان لتحقيق الكمية المستهدفة من الكتلة لكل بئر يتم صرفها. يتم توزيع الكتلة الحيوية في 10 أعمدة من الأطباق، مع ترك عمودين للمعايرات.

من خلال إجراء أربع مكررات لكل عينة، نقوم بتحميل 20 عينة في كل لوحة. ثم يتم تقسيم ناتج التحلل المائي لهذه اللوحة إلى ثلاث مكررات في لوحات PCR، مما ينتج عنه ثلاث لوحات ضوئية. وبهذه الطريقة، نحصل على ثلاث تقديرات للسكريات المختزلة لكل بئر من الكتلة الحيوية.

بمجرد التنسيق، يتم إغلاق الأطباق باستخدام حصيرة سيليكون لمنع التبخر. وعندما تصبح جاهزة، تُنقل إلى روبوت مناولة السوائل. وفي روبوت مناولة السوائل، يتم إجراء المعالجة الأولية، والتحلل الإنزيمي، وتحديد السكريات المتحررة بشكل آلي.

تحتوي الطاولة التي يبلغ طولها مترين على أوعية للكواشف المختلفة المطلوبة، بالإضافة إلى مساحة لتخزين الأدوات البلاستيكية. وتوجد حاضنات للمعالجة المسبقة والتحلل المائي، بالإضافة إلى أجهزة التدوير الحراري لتقدير السكر. وتتم عملية المعالجة المسبقة في طبق الآبار العميقة.

عن طريق إضافة محاليل حمضية أو قلوية مخففة إلى مسحوق الكتلة الحيوية. تُنقل الأطباق إلى الكتلة التسخينية وتُحضن عند 90 درجة لمدة 20 دقيقة. وعند انتهاء هذه الحضنة، يتم إزالة المعالجة المسبقة عن طريق الشطف خمس مرات باستخدام 500 µL من محلول acetate buffer.

بمجرد شطف المعالجة المسبقة، يُضاف مزيج إنزيمي. وهو خليط قياسي، يحتوي على السليلوز وnovozyme 1, 8 8 بنسبة أربعة إلى واحد وبتركيز 7 FPU لكل بئر.

تُحضن الأطباق لمدة ثماني ساعات عند 50 °C مع الرج. يُنقل 75 µL من الناتج المائي الناتج إلى طبق PCR. وفي العمودين 11 و12 من أطباق PCR، تُضاف معايير الجلوكوز.

بعد ذلك، يتم إضافة 25 µL من هيدروكسيد الصوديوم بتركيز 1 M إلى جميع الآبار. وأخيرًا، يتم نقل 50 µL من كاشف MBTH إلى طبق PCR. يتم تخزين طبق الآبار العميقة بعد الانتهاء من نقل ناتج التحلل المائي إلى طبق PCR الثالث.

بينما تُنقل أطباق PCR إلى أجهزة التدوير الحراري للتحضين عند 60 درجة لمدة 15 دقيقة. وتتمثل الخطوة النهائية من العملية في نقل مزيج التفاعل إلى أطباق بصرية لظهور اللون. وبعد التحضين، تُزال أطباق PCR من جهاز التدوير الحراري.

يتم إضافة 100 µL من كاشف الأكسدة إلى خليط التفاعل المنقول. ولتسهيل ظهور اللون، تُكرر عملية مناولة السوائل أربع مرات خلال 24 ساعة، حيث تستغرق مرحلة شطف المعالجة المسبقة وإضافة الإنزيم نحو ساعتين. وتستغرق عملية التحلل الإنزيمي ثماني ساعات، بينما يستغرق تقدير السكر ساعتين إضافيتين.

بينما تخضع اللوحة الأولى للتحضين لمدة ثماني ساعات، تبدأ اللوحة التالية في العملية. ومن خلال هذا التخصيص لموارد الروبوت، يتم تحقيق إنتاجية قدرها 80 عينة يومياً لتحديد كمية السكريات المختزلة المتحررة. وتُقاس اللوحات الضوئية عند 620 nanometers.

تُحلل النتائج التي يتم الحصول عليها لتقدير كمية السكريات المتحررة بوحدة نانومول لكل مليغرام لكل ساعة من التفاعل. شكراً لمتابعتكم، وآمل أن يلهم هذا بحثكم في مجال الوقود الحيوي.