Ключевые слова
щелочная делигнификация
ферментативный гидролиз
биосинтез
бактериальная наноцеллюлоза
Как цитировать
Аннотация
Бактериальная наноцеллюлоза является уникальным материалом, не имеющим аналогов, и имеет огромный спектр применения. В данной работе в качестве предварительной химической обработки была выбрана щелочная делигнификация 4 %-ным раствором гидроксида натрия, в результате был получен продукт щелочной делигнификации мискантуса. В результате данной обработки химический состав продукта щелочной делигнификации изменился по сравнению с нативным мискантусом следующим образом: снижение содержания лигнина в 2,3 раза и пентозанов в 9,0 раз, повышение содержания целлюлозы в 1,7 раз. В результате ферментативного гидролиза продукта щелочной делигнификации мискантуса конечная концентрация редуцирующих веществ достигла 12,0 г/л, из данного гидролизата была приготовлена питательная среда (путем введения фенольных веществ черного чая и пастеризации), затем был произведен биосинтез бактериальной наноцеллюлозы. В качестве продуцента использована симбиотическая культура Medusomyces gisevii Sa-12. В качестве контроля проводили биосинтез бактериальной наноцеллюлозы на полусинтетической глюкозной питательной среде в тех же условиях. Установлено, что на среде, полученной из мискантуса, численность уксуснокислых бактерий в 4,0 раза ниже, численность дрожжей в 2,5 раза ниже, выход бактериальной наноцеллюлозы в 3,8 раза ниже, степень полимеризации бактериальной наноцеллюлозы в 2,9 раз ниже, чем на полусинтетической питательной среде. Перечисленные показатели свидетельствует о биологической недоброкачественности питательной среды, полученной из мискантуса, что обусловлено, в первую очередь, способом предварительной обработки (щелочной делигнификацией) и предположительно связано с наличием остаточных ионов натрия в питательной среде. Необходимо подчеркнуть, что по результатам растровой электронной микроскопии обнаружено, что толщина микрофибрилл бактериальной наноцеллюлозы, полученной на среде из мискантуса, в 1,5 раз ниже, чем в контроле.
Литература
2. Stumpf T.R., Yang X., Zhang J., et al. In situ and ex situ modifications of bacterial cellulose for applications in tissue engineering. Materials Science and Engineering: C. 2018. Vol. 82. P. 372-383.
3. Skiba E. A., Gladysheva E.K., Budaeva V.V., et al. Yield and quality of bacterial cellulose from agricultural waste. Cellulose. 2022. Vol. 29. № 3. P. 1543-1555.
4. Skiba E.A., Baibakova O.V., Gladysheva E.K., et al. Study of the influence of Medusomyces gisevii Sa-12 inoculum dosage on bacterial cellulose yield and degree of polymerization. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2019. Vol. 9. № 3 (30). P. 420-429.
5. Jamal S.H., Roslan N.J., Shah N.A.A, et al. Conversion of bacterial cellulose to cellulose nitrate with high nitrogen content as propellant ingredient. Solid State Phenomena. 2021. Vol. 317. P. 305-311.
6. Roslan N.J., Jamal S.H., Ong K.K., et al. Preliminary study on the effect of sulphuric acid to nitric acid mixture composition, temperature and time on nitrocellulose synthesis based Nata de Coco. Solid State Phenomena. 2021. Vol. 317. P. 312-319.
7. Huang J. Zhao M., Hao Y., et al. Recent Advances in Functional Bacterial Cellulose for Wearable Physical Sensing Applications. Advanced Materials Technologies. 2021. Vol. 7. P. 1-14.
8. Wang Y., Jiang L., Dong J., et al. Three-dimensional network structure nitramine gun propellant with nitrated bacterial cellulose. Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9. № 6. P. 15094-15101.
9. Chen J.L., Njoku D.I., Tang C., et al. Advances in Microfluidic Paper Based Analytical Devices (µPADs): Design, Fabrication, and Applications. Small Methods. 2024. P. 2400155.
10. Горбатова П.А., Корчагина А.А., Гисматулина Ю.А. и др. Свойства нитратов целлюлозы, полученных нитрованием бактериальной целлюлозы с использованием смеси азотной и серной кислот. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024. Т. 14. № 2. С. 236–244.
11. Shavyrkina N.A., Skiba E.A., Kazantseva A.E., et al. Static culture combined with aeration in biosynthesis of bacterial cellulose. Polymers. 2021. Vol. 13. № 23. P. 4241.
12. Корчагина А.А. Синтез нитратов целлюлозы из целлюлозы мискантуса гигантского сорта Камис, полученной в условиях опытно-промышленного производства. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023. Т. 13. № 3 (46). С. 392-401.
13. Budaeva V.V., Gismatulina Y.A., Mironova G.F., et al. Bacterial nanocellulose nitrates. Nanomaterials. 2019. Vol. 9. № 12. P. 1694.
14. Корчагина А. А., Горбатова П. А., Будаева В. В., Золотухин В. Н. Нитрование целлюлозы с высокой степенью полимеризации из мискантуса сорта Сорановский. Журн. Сиб. федер. ун-та. Химия, 2024, 17(2). С. 268–278.
15. Liu J. Nitrate esters chemistry and technology. Singapore: Springer, 2019. 684 p.
16. Mattar H., Baz Z., Saleh A., et al. Nitrocellulose: Structure, synthesis, characterization, and applications. Water Energy Food Environ. 2020. Vol. 3. P. 1-15.
17. Skiba, E.A., Shavyrkina, N.A., Skiba, M.A, et al. Biosynthesis of Bacterial Nanocellulose from Low-Cost Cellulosic Feedstocks: Effect of Microbial Producer. International Journal of Molecular Sciences. 2023. Vol. 24. № 18. P. 14401.
18. Kashcheyeva E.I., Korchagina A.A., Gismatulina Y.A., et al. Simultaneous Production of Cellulose Nitrates and Bacterial Cellulose from Lignocellulose of Energy Crop. Polymers. 2024. Vol. 16. P. 42.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.