ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Растительное сырье является практически неисчерпаемым природным ресурсом, так как постоянно возобновляется в процессе фотосинтеза растений, что обусловливает перспективы его использования для промышленной переработки различными способами, в том числе гидролитическим. Основными по количественному содержанию биополимерными компонентами растительной биомассы являются полисахариды, гидролитическая переработка которых методами кислотного или ферментативного гидролиза приводит к образованию моносахаридов и получаемых из них разнообразных продуктов. В промышленных масштабах применяется гидролиз растительного сырья под действием кислотных катализаторов (так называемый кислотный гидролиз).
В настоящее время усилия исследователей различных стран в большей степени направлены на разработку способов ферментативного гидролиза. Сравнительный анализ основных параметров традиционного кислотного и ферментативного гидролиза вторичных непищевых источников растительной биомассы выполнен в работе [1].
Целью работы являлось: разработка эффективной технологии ферментативного получения глюкозы из различных видов целлкшозосодержащего сырья.
Исходя из актуальности реферата работы и поставленной цели решению подлежат такие задачи:
: - разработать эффективную технологию ферментативного осахаривания различных видов целлюлозосодержащих материалов с использованием только прочно сорбирующихся на целлюлозе ферментов-цел-люлаз и с авторегенерацией ферментов непосредственно на стадии гидролиза в реакторе колонного типа;
- показать возможность получения по разработанной технологии высококачественных ферментативных гидролизатов при использовании технических ферментных препаратов без их предварительной очистки и концентрирования;
- показать возможность получения в реакторе колонного типа гидролизатов целлюлозы содержащих только глюкозу в качестве конечного продукта гидролиза без использования иммобилизованной целлобиазы на отдельной стадии процесса;
- изучить гидродинамические особенности колонного реактора для ферментативного осахаривания целлюлозосодержащего сырья.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Аппарат для твердофазной ферментации: пат. 16946 Респ. Беларусь, МПК С 12 М 1/00, С 12 М 1/04 / В. Н. Павленко, В. С. Болтовский. - Опубл. 30.04.2013. References 1. Bolotnikova О. I., Mikhailova N. Р., Ginak А. I. Acid and enzymatic hydrolysis of nonfood-based biomass
2. Анализ продуктов ферментативного гидролиза растительной биомассы / И. Н. Зоров [и др.] // Физикохимия растительных полимеров: Материалы 5-й Междунар. конф., Архангельск, 8-11 июля, 2013. - Архангельск, 2013. - С. 71-73.
3. Болотникова, О. И. Кислотный и энзиматический гидролиз непищевых источников растительной биомассы: перспективы промышленной реализации / О. И. Болотникова, Н. П. Михайлова, А. И. Гинак // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). - 2017. - № 39. - С. 89-95. https://doi.org/ 10.15217/issn 1998984-9.2017.88
4. Будаева, В. В. Исследование ферментативного гидролиза отходов переработки злаков / В. В. Будаева, Р. Ю. Митрофанов, В. Н. Золотухин // Ползуновский вестник. - 2008. - № 3. - С. 322-327.
5. Голязимова, О. В. Механическая активация ферментативного гидролиза целлюлозы / О. В. Голязимова, А. А. Политое, О. И. Ломовский // Химия раст. сырья. - 2009. - № 2. - С. 59-63.
6. Головлев, Е. Л. Твердофазная ферментация растительного сырья / Е. Л. Головлев, Л. А. Головлева // Микробиология и биохимия разложения растительных материалов. - М.: Наука, 1988. - С. 301-333.
7. Гусаков, А. В. Структурные особенности и физико-химические параметры лигноцеллюлозных материалов, определяющие их реакционную способность при ферментативной деградации / А. В. Гусаков, А. П. Синицын // Физикохимия растительных полимеров: Материалы 5-й Междунар. конф., Архангельск, 8-11 июля, 2013. - Архангельск, 2013. - С. 56-57.
8. Иоелович, М. Я. Изучение кинетики ферментативго гидролиза целлюлозных материалов / М. Я. Иоелович // Химия раст. сырья. -2 0 1 4 .-№ 1.-С . 61-64. https://doi.org/10.14258/jcprm.1401061
9. Исследование влияния предобработки субстрата глицерином на гидролиз и ферментацию лигноцеллюлозных отходов с помощью Streptomyces sp. К-7 / Л. М. Султанова [и др.] // Башкир, хим. журн. - 2012. - Т. 19, № 3. - С. 127-129.
10. Эффективность ферментативного гидролиза полисахаридов ультрадисперсных частиц лигноцеллюлозного сырья в зависимости от их размера / В. В. Шутова [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. — 2012. — Т. 48, № 3. — С. 346-352.
11. Калунянц, К. А. Современные способы ферментативного гидролиза целлюлозосодержащих материалов / К. А. Калунянц, Е. Ф. Шаненко, Л. В. Зайцева // Итоги науки и техники. Сер. Химия и технология пищевых продуктов. - 1988. - T. 1.-185 с.
12. Калунянц, К. А. Оборудование микробиологических производств / К. А. Калунянц, Л. И. Голгер, В. Е. Балашов. - М.: Агропромиздат, 1987. - 398 с.
13. Клесов, А. А. Кинетическая теория действия полиферментных целлюлазных систем: стационарная кинетика / A. А. Клесов, С. Ю. Григораш // Микробиология и биохимия разложения растительных материалов. - М.: Наука, 1988. - С. 109-146.
14. Клесов, А. А. Кинетическая теория действия полиферментных целлюлазных систем: нестационарная кинетика / A. А. Клесов, С. Ю. Григораш // Микробиология и биохимия разложения растительных материалов. - М.: Наука, 1988. - С. 147-180.
15. Клесов, А. А. Ферментативный гидролиз целлюлозы / А. А. Клесов, М Л. Рабинович // Биоорган, химия. - 1980. - Т. 6, № 8 .-С . 1225-1242.
16. Клесов, А. А. Ферментативный гидролиз целлюлозы. III. Закономерности образования глюкозы и целлобиозы при действии полиферментных систем на нерастворимую (природную) целлюлозу / А. А. Клесов, С. Ю. Григораш // Биоорган, химия. - 1981. - Т. 7, № 10. - С. 1538-1552.
17. Лобанок, А. Г. Микробный синтез на основе целлюлозы: белок и другие ценные продукты / А. Г. Лобанок, В. Г. Бабицкая, Ж. Н. Богдановская. - Минск: Наука и техника, 1988. - 261 с.
18. Макарова, Е. И. Биоконверсия непищевого целлюлозосодержащего сырья (Обзор). Ч. 2 / Е. И. Макарова, В. В. Будаева // Изв. вузов. Прикладная химия и биотехнология. - 2016. - Т. 6, № 3. - С. 26-35. https://doi.org/10.21285/2227-2925- 2016-6-3-26-35
19. Макарова, Е. И. Ферментативный гидролиз целлюлоз из плодовых оболочек овса при различных концентрациях субстрата / Е. И. Макарова, В. В. Будаева, Е. А. Скиба // Химия раст. сырья. - 2013. - № 2. - С. 43-50. https://doi.org/ 10.14258/jcprm. 1302043
20. Методы подготовки растительного сырья к биоконверсии в кормовые продукты и биоэтанол / В. И. Сушкова [и др.] // Химия раст. сырья. -2 0 1 6 .-№ 1.-С . 93-119. https://doi.org/10.14258/jcprm.201601841
21. Методы подготовки растительного сырья к биоконверсии в кормовые продукты и биоэтанол / В. И. Сушкова [и др.] // Химия раст. сырья. -2 0 1 6 .-№ 1.-С . 93-119. https://doi.org/10.14258/jcprm.201601841
22. Опыт масштабирования ферментативного гидролиза технических целлюлоз из мискантуса и плодовых ооолочек овса / Г. В. Сакович [и др.] // Ползуновский вестник. - 2012. - № 4. - С. 173-177.
23. Рабинович, М. Л. Механизм ферментативного гидролиза целлюлозы: роль адсорбции ферментов / М. Л. Рабинович // Микробиология и биохимия разложения растительных материалов. - М.: Наука, 1988. - С. 70-108.
24. Рабинович, М. Л. Целлюлазы микроорганизмов / М. Л. Рабинович, М. С. Мельник, А. В. Болобова // Прикладная биохимия и микробиология. - 2002. - Т. 38, № 4 - С. 355-373.
25. Синицын, А. П. Влияние физико-химических и структурных факторов целлюлозы на эффективность ее ферментативного гидролиза / А. П. Синицын // Микробиология и биохимия разложения растительных материалов. - М.: Наука, 1988.-С . 3-29.
26. Синицын, А. П. Сравнительный анализ реакционной способности целлюлозосодержащего сырья по отношению к ферментативному гидролизу / А. П. Синицын, И. Л. Леонова, Б. Наджемин // Прикладная биохимия и микробиология. - 1986. - Т. 22, № 4. - С. 517-525.
27. Смирнов, К. А. Особенности твердофазной ферментации / К. А. Смирнов, Ю. Д. Алашкевич, Н. С. Решетова // Химия раст. сырья. - 2009. - № 3. - С. 161-164.
28. Способ ферментативного осахаривания лигноцеллюлозных материалов: пат. 2514408 РФ, МПКС13К 1/02 (2006.01) / А. Л. Бычков, О. И. Ломовский. - Опубл. 27.04.2014.
29. Твердофазный ферментер и способ твердофазного культивирования: пат.2235767С2 РФ, МПК С12М 1/06, С12М 1/14, С12М 1/16 /П. Лют, У. Айбен, Ю. Д. Кузнецов. - Опубл. 30.11.2000.
30. Фенгел, Д. Древесина (химия, ультраструктура, реакции) / Д. Фенгел, Г. Вегенер. - М.: Лес. пром-сть, 1988. - 512 с.
31. Ферментолиз целлюлозосодержащих остатков производства фурфурола из отходов растительного сырья / А. А. Вазетдинова [и др.] // Башкир, хим. журн. - 2017. - Т. 24, № 1. - С. 27-31.
32. Ферментативный гидролиз целлюлозы смесями мутантных форм целлюлаз Penicillium verruculosum / А. С. Доценко [и др.] // Вести. Моек, ун-та. Сер. Химия. - 2018. -Т . 59, № 2. - С. 138-143.
33. Ферментативный гидролиз целлюлозы смесями мутантных форм целлюлаз Penicillium verruculosum / А. С. Доценко [и др.] // Вести. Моек, ун-та. Сер. Химия. - 2018. -Т . 59, № 2. - С. 138-143.
