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Merck

Detoxification of biomass hydrolysates with nucleophilic amino acids enhances alcoholic fermentation.

Bioresource technology (2015-03-31)
Rui Xie, Maobing Tu, Jamarius Carvin, Yonnie Wu
RESUMO

Carbonyl compounds generated in biomass pretreatment hinder the biochemical conversion of biomass hydrolysates to biofuels. A novel approach of detoxifying hydrolysates with amino acids for ethanol production was developed. Among the 20 amino acids assessed for their detoxification efficiency and nucleophilicity, cysteine was the most effective one. It increased both ethanol productivity and final yield of biomass hydrolysates from 0.18 (untreated) to 1.77 g/L/h and from 0.02 to 0.42 g/g, respectively. Detoxification efficiency was followed by histidine and it increased the final yield to 0.42 g/g, then by lysine, tryptophan and asparagine. It was observed all five effective amino acids contained reactive side-chain functional groups, which played important roles in the amino acid detoxification reaction. The study further showed cysteine and glycine detoxifications were temperature and pH dependent. The mechanistic study using mass spectrometry revealed thiazolidine carboxylic acid, a Schiff base, was formed by condensation of aldehyde and cysteine.

MATERIAIS
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Sigma-Aldrich
Acetonitrilo, suitable for HPLC, gradient grade, ≥99.9%
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Álcool etílico, puro, 200 proof, for molecular biology
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Ácido sulfúrico, ACS reagent, 95.0-98.0%
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Sigma-Aldrich
Álcool etílico, puro, 200 proof, ACS reagent, ≥99.5%
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Ácido acético, glacial, ACS reagent, ≥99.7%
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Acetonitrilo, HPLC Plus, ≥99.9%
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Álcool etílico, puro, 200 proof, HPLC/spectrophotometric grade
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Ácido acético, glacial, ReagentPlus®, ≥99%
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Ácido fórmico, reagent grade, ≥95%
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Álcool etílico, puro, 200 proof, meets USP testing specifications
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Ácido fórmico, ACS reagent, ≥96%
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Ácido fórmico, puriss. p.a., ACS reagent, reag. Ph. Eur., ≥98%
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Sigma-Aldrich
Acetonitrilo, ACS reagent, ≥99.5%
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Álcool etílico, puro, for molecular biology
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Sigma-Aldrich
Acetonitrilo, for HPLC, for UV, ≥99.9% (GC)
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Acetonitrilo, suitable for HPLC, gradient grade, ≥99.9%
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Ácido acético, glacial, ≥99.99% trace metals basis
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Ácido sulfúrico, 99.999%
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Ácido acético, glacial, puriss. p.a., ACS reagent, reag. ISO, reag. Ph. Eur., ≥99.8%
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Ácido acético, glacial, puriss., meets analytical specification of Ph. Eur., BP, USP, FCC, 99.8-100.5%
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Acetic acid solution, suitable for HPLC
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Sigma-Aldrich
D-(+)-Galactose, ≥99% (HPLC), BioReagent, suitable for cell culture, suitable for insect cell culture
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