ПРЕДОБРАБОТКА ОЗОНОМ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ: ВЛИЯНИЕ РАСХОДА ОЗОНА НА РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПРИ ФЕРМЕНТАТИВНОМ ГИДРОЛИЗЕ В САХАРА

УДК 543.422:628.3

  • Eлена Михайловна Бенько Московский государственный университет имепни М.В. Ломоносова
  • Валерий Васильевич Лунин Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Ключевые слова: озон, лигноцеллюлозная биомасса, древесина, солома, предобработка, сахара, ингибирование

Аннотация

Озонирование как метод предобработки лигноцеллюлозной растительной биомассы для последующей биоконверсии в сахара и спирты в последние годы привлекает большое внимание, что связано с его эффективностью, мягкими условиями эксплуатации и экологической безопасностью. Озон реагирует предпочтительно с лигнином, мало затрагивая полисахариды. Делигнификация способствует высвобождению сахаров в результате ферментативного гидролиза биомассы. Выход сахаров зависит от параметров предварительной обработки, важнейшим из которых является расход озона. Препятствием для практического использования озонной технологии считаются большие затраты озона. Нужны дополнительные исследования для оптимизации процесса с целью экономии озона и достижения высокого выхода целевых продуктов. В работе на примере растительной биомассы разного типа (хвойной и лиственной древесины, соломы) установлены некоторые общие закономерности озонной предобработки для последующей ферментации в сахара. Показано, что реакционная способность обработанных озоном растительных субстратов определяется количеством поглощенного озона и практически не зависит от того, при каких условиях озонирования данный расход озона был достигнут. Оптимальный расход озона, позволяющий получить максимальный выход сахаров в ферментативной реакции, равен 2–3 моль. О3 /моль С9ФПЕ лигнина, что при содержании лигнина 25–35% соответствует 10–15 масс.%. Продукты озонирования при таких расходах озона не проявляют ингибирующих свойств.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Eлена Михайловна Бенько, Московский государственный университет имепни М.В. Ломоносова

кандидат химических наук, доцент, старший научный сотрудник

Валерий Васильевич Лунин, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

академик РАН, профессор

Литература

Binder A., Pelloni L., Fiechter A. Eur. J. Appl. Microbiol. Biotechnol., 1980, vol. 11, pp. 1–5, DOI: 10.1007/BF00514070.

Neely W.C. Biotechnol. Bioeng., 1984, vol. 26, pp. 59–65.

Vidal P.F., Molinier, J. Biomass, 1988, vol. 16, pp. 1–17.

Travaini R., Martín-Juárez J., Lorenzo-Hernando A., Bolado-Rodríguez S. Bioresour. Technol., 2016, vol. 199, pp. 2–12, DOI: 10.1016/j.biortech.2015.08.143.

Ben’ko E.M., Manisova O.R., Lunin, V.V. J. Phys. Chem. A, 2017, vol. 91, pp. 1117–1123, DOI: 10.1134/S0036024417070056.

Fengel' D., Vegener G. Drevesina: khimiya, ul'trastruktura, reaktsii. [Wood: chemistry, ultrastructure, reactions]. Mos-cow, 1988, 512 p. (in Russ.).

Somogyi M. J. Biol. Chem., 1952, vol. 200, pp. 200–245.

Sinitsyn A.P., Chernoglazov V.M., Gusakov A.V. Metody issledovaniya i svoystva tsellyuloliticheskikh fermentov. [Re-search methods and properties of cellulolytic enzymes]. Moscow, 1990, vol. 25, pp. 30–37. (in Russ.).

Bailey P.S. Ozonation in Organic Chemistry. New York, 1982, vol. 2, 516 p.

Gierer J. Holzforschung, 1982, vol. 36, pp. 55–64, DOI: 10.1515/hfsg.1982.36.1.43.

Olkkonen C., Tylli H., Forsskåhl I., Fuhrmann A., Hausalo T., Tamminen, T.,Hortling B., Janson J. Holzforschung, 2000, vol. 54, pp. 397–406, DOI: 10.1515/HF.2000.067.

Ragnar M., Eriksson T., Reitberger T. Holzforschung, 1999, vol. 53, pp. 423–428.

Ben’ko E.M., Manisova O.R., Lunin V.V. Russ. J. Phys. Chem. A, 2013, vol. 87(7), pp. 1108–1113, DOI: 10.1134/S0036024413070091.

Ben’ko E.M., Chukhchin D.G., Mamleeva N.A., Kharlanov A.N., Lunin V.V. Russ. J. Phys.Chem. A, 2020. (accepted for publication).

Ben’ko E.M., Chukhchin D.G., Lunin V.V. Russ. J. Phys. Chem. A., 2017, vol. 91(11), pp. 2092–2097. DOI: 10.1134/S0036024417110036.

Mamleeva N.A., Autlov S.A., Bazarnova N.G., Lunin V.V. Pure Appl. Chem., 2009, vol. 81, no. 11, pp. 2081–2091, DOI: 10.1351/PAC-CON-08-10-11.

Hoigne J. Hand book of ozone technology and Applications. Ann. Aiber Science Publisher. M.I., 1982, vol.1.

Nompex P., Dore M. Ozone Sci. Eng., 1991, vol. 13, no. 3, pp. 265–286, DOI: 10.1080/01919519108552467.

García-Cubero M.T., Palacín L.G., González-Benito G., Bolado S., Lucas S., Coca M. Bioresour. Technol., 2012, vol. 107, pp. 229–234, DOI: 10.1016/j.biortech.2011.12.010.

Ben’ko E.M., Chukhchin D.G., Lunin V.V. Russ. J. Phys.Chem. A, 2020. (accepted for publication).

Bule M.V., Gao A.H., Hiscox B., Chen S. J. Agric. Food Chem., 2013, vol. 61, no. 16, pp. 3916–3925, DOI: 10.1021/jf4001988.

Kobayashi M., Asano T., Kajiyama M., Tomita B. J. Wood Sci., 2005, vol. 51, no. 4, pp. 348–356, DOI: 10.1007/s10086-004-0664-9.

Marcq O., Barbe J.M. Carbohydrate Research, 2009, vol. 344, pp. 1303–1310, DOI: 10.1016/j.carres.2009.05.012.

Mamleyeva N.A., Autlov S.A., Kharlanov A.N., Bazarnova N.G., Lunin V.V. Zhurnal fizicheskoy khimii, 2015, vol. 89, no. 8, pp. 1298–1304, DOI: 10.7868/S004445371508021X. (in Russ.).

Sugimoto T., Magara K., Hosoya S., Oosawa S., Shimoda T., Nishibori K. Holzforschung, 2009, vol. 63, pp. 537–543.

Mamleeva N.A., Autlov S.A., Bazarnova N.G., Lunin V.V. Russ. J. Bioor. Chem., 2016, vol. 42, no. 7, pp. 694–699.

Li C., Wang L., Chen Zh., Li Y., Wang R., Luo X., Cai G., Li Y., Yu Q., Lu J. Bioresource Technology, 2015, vol. 183, pp. 240–247, DOI: 10.1016/j.biortech.2015.01.042.

Jönsson L.J., Martín C. Bioresour. Technol., 2016, vol. 199, pp. 103–112, DOI: 10.1016/j.biortech.2015.10.009.

Schultz-Jensen N., Kádár Z., Thomsen A., Bindslev H., Leipold F. Appl. Biochem. Biotechnol., 2011, vol. 165, pp. 1001–1023, DOI: 10.1007/s12010-011-9316-x

Travaini R., Otero M.D.M., Coca M., Da-Silva R., Bolado S. Bioresour. Technol., 2013, vol. 133, pp. 332–339, DOI: 10.1016/j.biortech.2013.01.133.

Adarme O.F.H., Baêta B.E.L., Diego Roberto Sousa Lima D.R.S., Gurgel L.V.A., Aquino S.F. Ind. Crops. Products, 2017, vol. 109, pp. 288–299, DOI: 10.1016/j.indcrop.2017.08.040.

Опубликован
2019-12-27
Как цитировать
1. БенькоE. М., Лунин В. В. ПРЕДОБРАБОТКА ОЗОНОМ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ: ВЛИЯНИЕ РАСХОДА ОЗОНА НА РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПРИ ФЕРМЕНТАТИВНОМ ГИДРОЛИЗЕ В САХАРА // Химия растительного сырья, 2019. № 4. С. 305-314. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/5323.
Выпуск
Раздел
Биотехнологии