生物质能源（Biomass energy），是指直接或间接通过植物的光合作用，将太阳能以化学能的形式贮存在生物质体内的一种能量形式，能够作为能源而被利用的生物质能则统称为生物质能源。其具有可再生性、碳中性、能源多样化、废物管理、经济与就业促进、能源安全等多方面优势。生物质能源在可持续发展和能源转型中具有重要潜力，是目前一个重要的科研热点。

生物质液体燃料是生物质能源众多种类中非常重要的一类，岛津全面的分析检测仪器可提供生物质液体燃料研究中需要的分析检测解决方案，生物质前处理研究中，岛津全自动、多技术成像型X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、傅立叶变换红外光谱仪、超快速三重四极杆液相色谱质谱联用仪等仪器可提供表面状况、前处理液中各关键组成成分分析。生物质酶解/发酵降解研究中，岛津MALDI-TOF质谱仪可对酶解产物确认提供帮助，超快速三重四极杆液相色谱质谱联用仪可对酶代谢产物进行定性定量分析，有机酸分析系统、高效液相色谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、紫外分光光度计等色谱、光谱产品可对酶解产物相关成分进行分析，有机物形态分析仪、气相色谱质谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等产品可以为液体燃料生物质乙醇、航空煤油、生物柴油等最终产品的主成分及杂质检测提供相关检测方案。

生物质液体燃料研究测试解决方案：

图1 岛津生物质液体燃料研究解决方案图

在本解决方案中，岛津全自动、多技术成像型X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、有机物形态分析仪以及LCMSMS酶代谢数据库是岛津的特色产品。其在生物质液体燃料研究测试中的典型应用如下：

AXIS SUPRA⁺

岛津全自动、多技术成像型X射线光电子能谱仪

表面元素化学态测试

卓越的自动化技术

高能量分辨/高灵敏度/高空间分辨

丰富的附件和联用技术

特色应用一：岛津XPS应用于生物质纤维素等表面改性研究

生物质纳米纤维素膜经改性处理后，对膜表面进行XPS测试后， N 1s峰明显出现，说明成功加入了含N官能团。

纳米纤维膜改性：

图2 纤维素膜改性转化图

图3 XPS测定纤维素膜改性前后N峰变化情况

SPM-Nanoa

原子力显微镜

表面形貌分析

自动化

自动光轴调整、自动参数设置，操作简单

可获得8K高清晰图像

特色应用二：岛津原子力显微镜SPM-9700HT应用于纤维素成像检测

原子力显微镜直接观察纤维素，可观测到椰子汁中的纤维素纤维和产生它们的木醋杆菌。

图4 岛津原子力显微镜SPM-9700观察纤维素

原子力显微镜可见30-300nm不同粗细的纤维

图5 岛津原子力显微镜SPM-9700观测纤维素纤维和木醋杆菌

可以清楚地看到这些只有几十纳米粗的纤维是如何相互交叉的

纤维素类的样品因为不导电，所以在进行SEM观察时因为荷电效应很难清晰观察。因此经常会使用喷金等操作，但这样又会破坏原本的表面形貌。SPM则没有这种问题，无论是导电与否，都可以高分辨观察三维图像。

ELEM-SPOT

有机物形态分析仪

含氧/含氮化合物的高选择性和高灵敏度筛查的分析系统

多重筛分

无缝至简

技术多元

特色应用三：岛津特色有机物形态分析仪ELEM-SPOT系统分析木质生物油

岛津有机物形态分析仪ELEM-SPOT系统可以快速筛查HDT（加氢处理）木质生物油中的含氧化合物，评估随着时间推移催化剂性能变化水平。

图6 岛津ELEM-SPOT系统测定木质生物油中苯酚、临二苯酚、间二苯酚含量叠加图

随着催化剂的持续使用，催化剂性能逐渐下降，由ELEM-SPOT系统测试显示酚类等含氧化合物的残留量逐渐增加。 

LCMS-8060RX

超快速三重四极杆液相色谱质谱联用仪

酶解及代谢产物分析

出色的稳健性和操作性

非凡的灵敏度和速度

自动化工作流程

特色应用四：岛津LCMSMS测定半胱氨酸大肠杆菌培养过程中含硫代谢物的变化

在能源领域，微生物用于生物燃料生产，为了提高生产效率，仍需进行基因改造，代谢组学为评估微生物代谢变化以及了解与目标产物及其前体和中间体相关的代谢变化提供了有用工具。通过加深对材料生产中涉及的代谢途径的理解，代谢组学有望实现更高效的材料生产。应用采用液相色谱三重四极杆串联质谱（LCMSMS）进行分析，在半胱氨酸合成过程中，当添加硫代硫酸或硫酸作为硫源时，产半胱氨酸大肠杆菌培养过程中含硫代谢物的变化情况。

图7 在含硫代硫酸盐的培养基中培养后的大肠杆菌提取物的MRM色谱图

使用离子配对法时检测到的主要峰是氨基酸、辅酶和核酸相关化合物，使用非离子配对法时检测到的主要峰是氨基酸、有机酸和核酸相关化合物。

图8 在含硫代硫酸盐或硫酸盐的培养基中培养的大肠杆菌中含硫代谢物的变化

比较了在含硫代硫酸盐或硫酸盐的培养基中培养过程中与含硫代谢物（如半胱氨酸）相关的代谢物的面积比，使用不同的硫源会导致代谢物随培养时间发生变化。在培养约六小时后，当葡萄糖耗尽时，在含硫代硫酸盐的培养基中，我们观察到半胱氨酸（从七小时开始）减少，而代谢途径上游的丝氨酸（在六小时时）增加。

本应用中采用岛津LCMS初级代谢物方法包与三重四极杆质谱仪相结合，以评估对生物体至关重要的其他各种代谢物（如氨基酸、有机酸和核酸相关化合物）的变化情况。

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