Скиба Екатерина Анатольевна - д.т.н., доцент, ведущий научный сотрудник.
659322, Бийск, ул. Социалистическая, 1
Ekaterina A. Skiba - Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor, Leading Researcher.
1, Sotsialisticheskaya St., Biysk, 659322
Кащеева Екатерина Ивановна - к.т.н., старший научный сотрудник.
659322, Бийск, ул. Социалистическая, 1
Ekaterina I. Kashcheyeva - Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher.
1, Sotsialisticheskaya St., Biysk, 659322
Золотухин Владимир Николаевич - к.т.н., старший научный сотрудник.
659322, Бийск, ул. Социалистическая, 1
Vladimir N. Zolotukhin - Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher.
1, Sotsialisticheskaya St., Biysk, 659322
Кухленко Алексей Анатольевич - к.т.н., ведущий инженер.
630058, г. Новосибирск, ул. Тихая, 1
Alexey A. Kukhlenko - Cand. Sci. (Engineering), Lead Engineer.
1, Tikhaya St., Novosibirsk, 630058
В работе впервые исследуется ферментативный гидролиз четырех видов субстратов, полученных из мискантуса гигантского сорта КАМИС российской селекции, с помощью авторских методов химической предварительной обработки, проводимой при атмосферном давлении с использованием разбавленных растворов HNO3 и NaОН. Одностадийная предварительная обработка мискантуса гигантского позволяет повысить содержание полисахаридов до 90,4–90,8%, а двустадийная обработка – до 98,3–99,4%. Результаты опытных данных ферментативного гидролиза четырех полученных субстратов в диапазоне начальных концентраций от 30 до 120 г/л аппроксимированы с использованием подходов фрактальной кинетики. Повышение начальных концентраций субстрата в указанном диапазоне приводит к повышению начальной скорости гидролиза в 2,8–3,3 раза и снижению выхода редуцирующих сахаров на 12,4–13,1%. Все четыре вида предобработки оказались чрезвычайно эффективны для мискантуса гигантского, так как обеспечили повышение реакционной способности к ферментативному гидролизу в 34–36 раз по сравнению с исходным сырьем. Сниженные выходы редуцирующих сахаров наблюдаются при ферментативном гидролизе продукта щелочной делигнификации мискантуса гигантского, что связано с устойчивостью мискантуса гигантского к обработке гидроксидом натрия. Повышение начальной концентрации субстратов от 60 до 90 г/л не приводит к существенному снижению выхода редуцирующих сахаров, поэтому ферментативный гидролиз высококонцентрированных субстратов может успешно использоваться для получения биотоплив и биохимикатов.
This work is the first to study the enzymatic hydrolysis of four types of substrates obtained from Miscanthus giganteus of the KAMIS variety of Russian breeding. The study was conducting using the authors’ methodology based on a chemical pretreatment of substrates at atmospheric pressure with HNO3 and NaOH dilute solutions. A one-stage pretreatment of Miscanthus giganteus allows the polysaccharide content to be increased up to 90.4–90.8%, compared to 98.3–99.4% following a two-stage treatment. The experimental results of enzymatic hydrolysis of the four obtained substrates in the range of initial concentrations from 30 to 120 g/l are approximated using fractal kinetics approaches. An increase in the initial substrate concentrations in the specified range leads to an increase in the initial hydrolysis rate by 2.8–3.3 times and a decrease in the yield of reducing sugars by 12.4–13.1%. All four pretreatment types turned out to be extremely effective for Miscanthus giganteus, ensuring an increase in the reactivity to enzymatic hydrolysis by 34–36 times compared to the starting raw material. Lowered yields of reducing sugars are observed during enzymatic hydrolysis of the alkaline delignification product of Miscanthus giganteus, which is associated with the resistance of Miscanthus giganteus to treatment with sodium hydroxide. An increase in the initial concentration of substrates from 60 to 90 g/l does not lead to a significant decrease in the yield of reducing sugars. Therefore, enzymatic hydrolysis of highly concentrated substrates can be successfully used to produce biofuels and biochemicals.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.