Кащеева Екатерина Ивановна, к.т.н., старший научный сотрудник
659322, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1
Ekaterina I. Kashcheyeva, Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher
1, Sotsialisticheskaya St., Biysk, 659322
Будаева Вера Владимировна, к.х.н., доцент, заведующий лабораторией, ведущий научный сотрудник
659322, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1
Vera V. Budaeva, Cand. Sci. (Chemistry), Associate Professor, Head of the Laboratory, Leading Researcher
1, Sotsialisticheskaya St., Biysk, 659322
Золотухин Владимир Николаевич, к.т.н., старший научный сотрудник
659322, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1
Vladimir N. Zolotukhin, Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher
1, Sotsialisticheskaya St., Biysk, 659322
Ферментативный гидролиз предварительно обработанного лигноцеллюлозного сырья с целью получения сбраживаемых сахаров является одним из критических этапов в технологии производства продуктов биосинтеза с добавленной стоимостью. В данной работе проводилась сравнительная оценка ферментных препаратов и композиций на их основе для конверсии продукта азотнокислой обработки шелухи овса. Гидролиз осуществлялся при начальной концентрации субстрата 30 г/л, рН 4,7 и температуре (46±2) °С. Сравнительной оценке подвергались три ферментных препарата, полученные от разных производителей: «Агроцелл плюс» (ООО «Агрофермент», Россия), «Целлолюкс-А» (ООО ПО «Сиббиофарм», Россия), «Ультрафло Макс» (Novozymes A/S, Дания). Путем сравнения эффективности индивидуальных ферментных препаратов установлено, что выход редуцирующих веществ от массы субстрата составляет 53, 40 и 51% соответственно. Добавление к ферментным препаратам «Агроцелл Плюс» или «Целлолюкс-А» с высокой целлюлазной активностью дополнительной β-глюканазы («Ультрафло Макс») приводит к увеличению выхода редуцирующих веществ в 1,3–1,5 раза. Максимальный выход редуцирующих веществ 72%, что соответствует 99% гидролиза доступной части субстрата, наблюдается при гидролизе композицией из трех ферментных препаратов. Методом растровой электронной микроскопии субстрата до и после гидролиза подтверждена эффективность применения композиций и установлено различие между остатками фрагментированного субстрата после гидролиза индивидуальными препаратами и мультиэнзимными композициями в пользу последних. Все полученные гидролизаты продукта азотнокислой обработки шелухи овса характеризуются как глюкозные: вклад глюкозы в общую концентрацию редуцирующих веществ составляет 85–91%, что позволяет предположить их успешное использование для биосинтеза.
The enzymatic hydrolysis of pretreated lignocellulosic feedstock is a critical step in the production of value-added biosynthesis products. This work presents a comparative evaluation of commercial enzyme preparations and their combinations for converting oat hulls following nitric acid pretreatment. Hydrolysis was carried out at an initial substrate concentration of 30 g/L, pH 4.7, and a temperature of (46±2) °C. The study evaluated three enzyme preparations from different manufacturers, including Agrocell Plus (Agroferment LLC, Russia), Cellolux-A (Sibbiofarm LLC, Russia), and Ultraflo Max (Novozymes A/S, Denmark). The evaluation of the individual preparations revealed that the yield of reducing substances from the substrate mass was 53%, 40%, and 51%, respectively. The addition of supplementary β-glucanase (Ultraflo Max) to the enzyme preparations Agrocell Plus or Cellolux-A, which exhibit high cellulase activity, resulted in a 1.3–1.5-fold increase in reducing substance yield. The maximum yield of reducing substances of 72%, corresponding to 99% hydrolysis of the available substrate portion, was observed during hydrolysis using a combination of all three enzyme preparations. Scanning electron microscopy of the substrate before and after hydrolysis confirmed the effectiveness of the mixed preparations and revealed a difference in the residual fragmented substrate after hydrolysis by the individual preparations versus the multi-enzyme compositions, in favor of the latter. All hydrolysates obtained from the nitric acid-pretreated oat hulls were characterized as glucose-based, with the total concentration of glucose amounting to 85–91%. This composition suggests a high potential for successful use in subsequent biosynthesis processes.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.