ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗ, ПОЛУЧЕННЫХ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ МИСКАНТУСА И ПЛОДОВЫХ ОБОЛОЧЕК ОВСА

Исследован ферментативный гидролиз целлюлоз, полученных облагораживанием волокнистых продуктов после гидротермобарической обработки со взрывом двух видов сырья (мискантуса и плодовых оболочек овса) в реакторе высокого давления. В качестве катализатора была применена мультиэнзимная композиция из ферментных препаратов «ЦеллоЛюкс-А», «Брюзайм BGX», «Рапидаза ЦР». Установлено, что целлюлозы, полученные облагораживанием волокнистых продуктов из указанных видов сырья при давлении 1,5 МПа, характеризуются близкой реакционной способностью: выход редуцирующих веществ (РВ) – 81 % (от массы субстрата) и 87–91 % (от массы гидролизуемых компонентов). С повышением давления гидротермобарической обработки сырья (мискантуса) от 1,5 до 2,5 МПа реакционная способность целлюлоз к ферментолизу снижается: выход РВ составляет  53–57 % (от массы субстрата) или 56–60 % (от массы гидролизуемых компонентов). Показана универсальность гидротермобарического способа обработки различных видов недревесного сырья для последующего успешного ферментолиза субстратов в растворы РВ с преимущественным содержанием глюкозы. Полученные таким образом глюкозные гидролизаты являются доброкачественным сырьем для биосинтеза не только топливных спиртов, но и широкого круга продуктов микробиологического синтеза: аминокислот, органических кислот, гель-пленки бактериальной целлюлозы, белково-витаминных концентратов и т.д.

1. Гамаюрова В.С., Зиновьева М.Е., Хыонг Ч.Т. Особенности ферментативного гидролиза касторового масла // Катализ в промышленности. 2013. № 2. С. 61—65.

2. Синицын А.П., Гусаков А.В., Черноглазов В.М. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов. М.: Изд- во МГУ, 1995. 224 с.

3. Jordan D.B., Bowman M.J., Braker J.D., Dien B.S., Hector R.E., Lee C.C., Mertens J.A., Wagschal K. Plant cell

4. walls to ethanol // Biochem. J. 2012. 442. P. 241—252. doi:10.1042/BJ20111922.

5. Ioelovich M., Morag E. Effect of cellulose structure on enzymatic hydrolysis // Bioresources. 2011. № 6. P. 2818—2835.

6. Makoto Yoshida, Yuan Liu and et al. Effects of cellulose crystallinity, hemicellulose, and lignin on the enzymatic hydrolysis of Miscanthus sinensis to monosaccharides // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2008. Vol. 72. P. 805—810.

7. Сакович Г.В., Будаева В.В., Скиба Е.А., Макарова Е.И., Павлов И.Н., Кортусов А.Н., Золотухин В.Н. Опыт масштабирования ферментативного гидролиза технических целлюлоз мискантуса и плодовых оболочек овса // Ползуновский вестник. 2012. № 4. С. 173—176.

8. Скиба Е.А., Будаева В.В., Павлов И.Н., Макарова Е.И., Золотухин В.Н., Сакович Г.В. Получение ферментативных гидролизатов технических целлюлоз мискантуса и их спиртовое брожение // Биотехнология. 2012. № 6. С. 42—52.

9. Макарова Е.И. Реакционная способность к ферментации технических целлюлоз / Технология и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: материалы 5-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, 24–26 мая 2012 г., г. Бийск. В 2-х ч. Ч. I. Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2012. С. 287—292.

10. Hu Z., Ragauskas A.J. Hydrothermal pretreatment of switchgrass // Ind. Eng. Chem. Res. 2011. V. 50. P. 4225—4230.

11. Будаева В.В., Макарова Е.И., Скиба Е.А., Сакович Г.В. Ферментативный гидролиз продуктов гидротермобарической обработки мискантуса и плодовых оболочек овса // Катализ в промышленности. 2013. № 3. С. 60—66.

12. Мискантус сорта Сорановский. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. — № 8854628 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.gossort.com/reestr/new sort.html

13. Шумный В.К., Колчанов Н.А., Сакович Г.В., Пармон В.Н., Вепрев С.Г., Нечипоренко Н.Н., Горячковская Т.Н., Брянская А.В., Будаева В.В., Железнов А.В., Железнова Н.Б., Золотухин В.Н., Митрофанов Р.Ю., Розанов А.С., Сорокина К.Н., Слынько Н.М., Яковлев В.А., Пельтек С.Е. Поиск возобновляемых источников целлюлозы для многоцелевого использования // Вестник ВОГиС. 2010. Т. 14. № 3. С. 569—578.

14. Цуканов С.Н., Будаева В.В. Гидротермобарический способ получения целлюлозы из отходов злаков // Ползуновский вестник. 2011. № 4-1. С. 236—239.

15. Цуканов С.Н., Будаева В.В. Предобработка мискантуса китайского в условиях гидротермобарического взрыва в нейтральной среде // Ползуновский вестник 2010. № 4–1. С. 209—214.

16. Пат. 2472808 Россия, С 1. Способ получения целлюлозы (варианты) и устройство для его осуществления / Будаева В.В., Цуканов С.Н., Сакович Г.В. № 2011134207/05, заявлено 15.08.2011; опубл. 20.01.2013, Бюл. № 2. 10 с.

17. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М.: Экология, 1991. 320 c.

18. ГОСТ 10820—75. Целлюлоза. Метод определения массовой доли пентозанов. Издание официальное. — М.: Изд-во стандартов, 1991. 8 с.

19. ГОСТ 25438—82. Целлюлоза для химической переработки. Методы определения характеристической вязкости. Издание официальное. — М.: Издательство стандартов, 1982. 20 с.

20. Макарова Е.И. Результаты ферментации целлюлозы мискантуса в ацетатном буфере и водной среде // Химия в интересах устойчивого развития. 2013. № 2. С. 219—225.