Preview

Катализ в промышленности

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Ферментативный гидролиз лигноцеллюлозных материалов в водной среде и последующий микробиологический синтез биоэтанола

https://doi.org/10.18412/1816-0387-2015-6-70-77

Полный текст:

Аннотация

Цель данной работы – изучение ферментативного гидролиза в водной среде лигноцеллюлозного материала (ЛЦМ) из мискантуса и ЛЦМ из плодовых оболочек овса (ПОО) и последующее получение биоэтанола. ЛЦМ получены в одну стадию путем обработки сырья азотной кислотой на опытном производстве ИПХЭТ СО РАН. Ферментативный гидролиз проведен в водной среде при высокой начальной концентрации субстратов (90 г/л) с применением промышленно доступных ферментных препаратов «Целлолюкс-А» и «Брюзайм BGX». Установлено, что выход редуцирующих веществ (моносахаридов, основной из которых – глюкоза) от массы субстрата для ЛЦМ мискантуса составил 65,4 %, для ЛЦМ плодовых оболочек овса – 73,3 %. Впервые исследован состав моносахаров – продуктов биокаталитического разложения ЛЦМ; показано преимущественное содержание глюкозы. Впервые из ЛЦМ получен биоэтанол. Выход биоэтанола в расчете на единицу сырья составил для биомассы мискантуса 19,4 дал/т, для ПОО – 16,2 дал/т. Опытные образцы биоэтанола характеризуются низким содержанием метанола – 0,002–0,005 об.%.

Об авторах

Е. А. Скиба
Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН (ИПХЭТ СО РАН), г. Бийск
Россия


В. В. Будаева
Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН (ИПХЭТ СО РАН), г. Бийск
Россия


О. В. Байбакова
Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН (ИПХЭТ СО РАН), г. Бийск
Россия


Е. В. Удоратина
Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН (Институт химии Коми НЦ УрО РАН), г. Сыктывкар
Россия


Е. Г. Шахматов
Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН (Институт химии Коми НЦ УрО РАН), г. СыктывкарРАН), г. Бийск
Россия


Т. П. Щербакова
Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН (Институт химии Коми НЦ УрО РАН), г. Сыктывкар
Россия


А. В. Кучин
Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН (Институт химии Коми НЦ УрО РАН), г. Сыктывкар
Россия


Г. В. Сакович
Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН (ИПХЭТ СО РАН), г. Бийск
Россия


Список литературы

1. DEH Ethanol Standard 18/2004 Report, Setting a Quality Standard for Fuel Ethanol, International Fuel Quality Center, 2004.

2. Somerville C. // Science. 2010. № 329. Р. 790–792.

3. Sun Y., Chehg J. // Bioresourse Technology. 2002. № 83. Р. 1–11.

4. Jordan D.B., Bowman M.J., Braker J.D., Dien B.S., Hector R.E., Lee C.C., Mertens J.A., Wagschal K. // Biochem. J. 2012. 442. P. 241–252. DOI:10.1042/BJ20111922.

5. Hu Z., Ragauskas A.J. // Ind. Eng. Chem. Res. 2011. V. 50. P. 4225–4230.

6. Saha B.C. // Journal of Industrial Microbial Biotechnology. 2003. № 30. Р. 279–291.

7. Hallac B.B., Ragauskas A.J. // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2010. № 5. Р. 215–225.

8. Ioelovich M., Morag E. // BioResources. 2011. V. 6. № 3. P. 2818–2834.

9. Макарова Е.И. // Химия в интересах устойчивого развития. 2013. Т. 21. № 2. С. 219–225.

10. Makarova E.I., Budaeva V.V., Skiba E.A. // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2014. Vol. 40. No 7. P. 726–732. DOI: 10.1134/S1068162014070103.

11. Pavlov I.N. // Catalysis in Industry. 2014. Vol. 6. No. 4. Р. 350–360. DOI: 10.1134/S207005041404014X.

12. Скиба Е.А., Будаева В.В., Павлов И.Н., Макарова Е.И., Золотухин В.Н., Сакович Г.В. // Биотехнология. 2012. № 6. С.42–52.

13. Скиба Е.А., Будаева В.В., Макарова Е.И., Павлов И.Н., Золотухин В.Н., Сакович Г.В. // Вестник Казан. технол. ун-та. 2013. Т. 16. № 22. С. 202–205.

14. Gismatulina Yu.A., Budaeva V.V., Veprev S.G., Sakovich G.V., Shumny V.K. Cellulose from Various Parts of Soranovskii Miscanthus // Russian Journal of Genetics: Applied Research. – 2015. – Vol. 5, No. 1. – Р. 60–68.

15. Холькин Ю.И. Технология гидролизных производств. Учебник для вузов. М.: Лесная промышленность, 1989. 496 с.

16. Будаева В.В., Скиба Е.А., Байбакова О.В., Макарова Е.И., Орлов С.Е., Кухленко А.А., Удоратина Е.В., Щербакова Т.П., Кучин А.В., Сакович Г.В. // Катализ в промышленности. 2015. № 5. С. 60-66.

17. Римарева Л.В., Воронцова Н.Н. Микробиологический контроль спиртового и ферментного производств. М.: Россельхозакадемия, 2005. 200 с.

18. Румянцев Е.В., Антина Е.В., Чистяков Ю.В. Химические основы жизни: Учебное пособие по направлению подготовки бакалавров и магистров «Химия». М.: КолосС, 2007. 560 с.

19. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы: Учебное пособие для вузов. М.: «Экология», 1991. 320 с.

20. ГОСТ Р 51135–2003. Изделия ликероводочные. Правила приемки и методы анализа. Технические требования. Введ. 1998-03-02. М.: ИУС, 2003. 116 с.

21. ГОСТ Р 51786–2001. Водка и спирт этиловый из пищевого сырья. Газохроматографический метод определения подлинности. М.: Изд-во стандартов, 2001. 8 с.

22. Синицын А.П., Гусаков А.В., Скомаровский А.А., Кондратьева Е.Г., Осипов Д.О., Правильников А.Г., Андрианов Р.М., Окунев О.Н., Беккаревич А.О., Матыс В.В., Кошелев А.В., Бубнова Т.В., Берлин А.Х. // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии имени Ю.А. Овчинникова. 2010. Т. 6. № 2. С. 11–15.

23. Zhiying Yu // Biotechnology and Bioengineering, 2012. V. 109. № 5. Р. 1131–1139.

24. Hu F., Ragauskas A. // Bioenerg. Res. 2012. № 5. P. 1043–1066.

25. Скиба Е.А., Момот Т.О., Бычин Н.В., Золотухин В.Н. // Ползуновский вестник. 2013. № 3. С. 197–202.

26. Шарков В.И. Технология гидролизных производств / В.И. Шарков, С.А. Сапотницкий, О.А. Дмитриева. М.: Лесная промышленность, 1973. 408 с.

27. ГОСТ 17299–78. Спирт этиловый технический. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1978. 4 с.

28. ГОСТ Р 52193–2003. Спирт этиловый-сырец из пищевого сырья. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2005. 4 с.

29. Технология спирта / В.Л. Яровенко, В.А. Маринченко, В.А. Смирнов и др.; Под ред. проф. В.Л. Яровенко. М.: Колос, 1999. 464 с.; ил.


Для цитирования:


Скиба Е.А., Будаева В.В., Байбакова О.В., Удоратина Е.В., Шахматов Е.Г., Щербакова Т.П., Кучин А.В., Сакович Г.В. Ферментативный гидролиз лигноцеллюлозных материалов в водной среде и последующий микробиологический синтез биоэтанола. Катализ в промышленности. 2015;15(6):70-77. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2015-6-70-77

For citation:


Skiba E.A., Budaeva V.V., Baybakova O.V., Udoratina E.V., Shakhmatov E.G., Shcherbakova T.P., Kuchin A.V., Sakovich G.V. Enzymatic Hydrolysis of Lignocellulosic Materials in Aqueous Media followed by Microbiological Synthesis of Bioethanol. Kataliz v promyshlennosti. 2015;15(6):70-77. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2015-6-70-77

Просмотров: 299


ISSN 1816-0387 (Print)
ISSN 2413-6476 (Online)