Ko spēj šī iekārta? Jaunā HPLC sistēma paplašina biomasas analīžu iespējas
Rakstu ciklā “Ko spēj šī iekārta?” iepazīstinām ar Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūta laboratorijas iekārtu modernizāciju un jauniegūtajām iekārtām. Šoreiz stāstām par augstefektīvās šķidruma hromatogrāfijas (HPLC) sistēmu.
Jaunā iekārta tiks izmantota biorafinēšanas pētījumos, lai noteiktu izejas biomasas un biomasas pārstrādes procesos iegūto produktu ķīmisko sastāvu un koncentrāciju. Iegūtie dati ir būtiski procesu optimizēšanai un jaunu produktu un metožu izstrādei.
Divi detektori – plašāks skatījums uz parauga sastāvu
Sistēma ir aprīkota ar diviem savstarpēji papildinošiem detektoriem – UV-Vis DAD un ELSD.
UV-Vis DAD detektors nosaka vielas, mērot to spēju absorbēt ultravioleto un redzamo gaismu dažādos viļņu garumos. Tas ļauj identificēt savienojumus, novērtēt to tīrību un atšķirt ķīmiski līdzīgas vielas.
Savukārt ELSD detektors ļauj noteikt arī tādas vielas, kuras UV starojumu neabsorbē. Tas ir īpaši noderīgs cukuru, oligosaharīdu un citu biomasas pārstrādes produktu analīzē.
Abu detektoru kombinācija nodrošina plašākas iespējas bioeļļu, lignīna, cukuru un fermentācijas produktu izpētē.
Ko ar šo iekārtu iespējams noteikt?
Ar HPLC sistēmu iespējams identificēt un kvantificēt dažādus savienojumus, kas veidojas koksnes un citas biomasas priekšapstrādes laikā, tostarp organiskās skābes, furānu atvasinājumus, spirtus un cukurus. Analizējamo vielu vidū ir furfurols, 5-HMF, etiķskābe, levulīnskābe, skudrskābe, propionskābe, acetons, metanols, kā arī glikoze, ksiloze, manoze, arabinoze un ramnoze.
Viens no jaunās HPLC sistēmas izmantošanas piemēriem ir projekts “Pētniecība un izstrāde drabiņām kā zaļās ķīmijas avotam bioekonomikā”. Pētījuma gaitā no drabiņām priekšapstrādes procesā tiek iegūti dažādi ķīmiskie savienojumi, kuru ķīmiskais sastāvs un iznākums ir jāizvērtē. Pēc paraugu sagatavošanas tie tiek analizēti ar HPLC sistēmu, kas ļauj noteikt, kādi savienojumi paraugā ir sastopami un kāda ir to koncentrācija. Iegūtajā kondensāta šķīdumā ir iespējams noteikt, piemēram, etiķskābi, levulīnskābi, skudrskābi, propionskābi, acetonu, metanolu, furfurolu, 5-HMF, 5-MF, kas kalpo par izejvielām vai sastāvdaļām jaunu produktu izstrādē.
Savukārt cietais atlikums, kas tālākā procesā kalpos kā izejviela pienskābes un mēslojuma iegūšanai, arī tiek ķīmiski apstrādāts un analizēts ar HPLC metodi. Šajā gadījumā ar attiecīgām kolonnām un metodēm tiek izanalizēti dažādu cukuru (glikoze, galaktoze, ksiloze, ramnoze, arabinoze) iznākumi. Analīžu rezultāti ļauj novērtēt izvēlētā priekšapstrādes procesa efektivitāti un tā ietekmi uz mērķa savienojumu (furfurols, glikoze, pienskābe) iznākumu. Salīdzinot dažādu priekšapstrādes procesa parametru (temperatūra, spiediens, katalizatora daudzums un koncentrācija, tvaika plusmas ātrums reakcijas zonā) ietekmi uz drabiņām, iespējams noteikt piemērotākos apstākļus vērtīgo vielu ieguvei un to tālākai izmantošanai bioekonomikas produktos.
Biorafinēšanas laboratorijas vadošais pētnieks Māris Puķe, rādot vienu no HPLC sistēmai paredzētajiem paraugiem.
Drabiņu priekšapstrāde, kas nepieciešama, lai vēlāk sagatavotu paraugus HPLC analīzēm.
Paraugu sagatavošana HPLC analīzēm.
Kur tiks izmantota jaunā HPLC sistēma?
Jaunā HPLC sistēma tiks izmantota vairākos LVKĶI pētniecības projektos, kuros tiek izstrādāti un pētīti jauni risinājumi biomasas pārstrādei un augstākas pievienotās vērtības produktu ieguvei:
- Pētniecība un izstrāde drabiņām kā zaļās ķīmijas avotam bioekonomikā (1.1.1.3/1/24/A/057);
- Pētījums par funkcionalizētas lignīna bioogles ietekmi uz furfurola ieguvi no tvaika sprādzienā iegūtiem auzu sēnalu ksilooligosaharīdiem (1.1.1.9/LZP/1/24/036);
- Citos starptautiskos projektos un līgumpētījumos.
Iekārta iegādāta projekta Nr. 1.1.1.2/1/25/I/003 "Bioekonomikas ekselences centra attīstīšana Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūtā (WoodChemPlus)" ietvaros. Projektu līdzfinansē Eiropas Savienība.
