ПРЕДОБРАБОТКА ОЗОНОМ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ: ВЛИЯНИЕ РАСХОДА ОЗОНА НА РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПРИ ФЕРМЕНТАТИВНОМ ГИДРОЛИЗЕ В САХАРА
УДК 543.422:628.3
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
Metrics
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.
Copyright (c) 2019 Химия растительного сырья
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
2. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
3. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу.
