LV15064B - Kviešu salmu lignocelulozes enzimātiskās hidrolīzes paņēmiens - Google Patents
Kviešu salmu lignocelulozes enzimātiskās hidrolīzes paņēmiens Download PDFInfo
- Publication number
- LV15064B LV15064B LVP-15-86A LV150086A LV15064B LV 15064 B LV15064 B LV 15064B LV 150086 A LV150086 A LV 150086A LV 15064 B LV15064 B LV 15064B
- Authority
- LV
- Latvia
- Prior art keywords
- lignocellulose
- wheat straw
- enzymatic hydrolysis
- substrate
- enzyme complex
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
IZGUDROJUMA APRAKSTS
Tehnikas joma
Izgudrojums attiecas uz lignocelulozes materiālu enzimātiskās hidrolizēs un attiecīgu produktu iegūšanu priekšapstrādes procesā.
Iepriekšējais tehnikas līmenis
Enzimātiskā hidrolizē ir plaši pielietojams hidrolizēs paņēmiens dažādu celulozi saturošu substrātu sadalīšanai glikozes monomēros, ko mikroorganismi tālāk izmanto bioetanola sintēzes procesā. Enzimātiskās hidrolizēs process pamatojas uz substrāta un enzīmu kompleksa pievienošanu buferšķīdumam ar noteiktu vides molaritāti un pH. Šķīdumam ar substrātu un enzīmu kompleksu tiek nodrošināta vienmērīga apmaisīšana pie noteiktas apkārtējās vides temperatūras. Enzimātiskā hidrolizē sastāv no celulāžu adsorbcijas uz celulozes virsmas, celulozes degradācijas cukuru monomēros un celulāžu desorbcijas. Iegūtais glikozes daudzums ir atkarigs no enzimātiskās hidrolizēs efektivitātes. Hidrolizēs efektivitāti lielā mērā nosaka izmantojamā substrāta īpašības. Lai enzimātiskā hidrolizē varētu noritēt sekmīgi, ir svarīgi nodrošināt substrāta pieejamās virsmas laukuma palielināšanos, kas ir panākams, atdalot celulozes dalu no lignīna daļas.
Kviešu salmus kā lignocelulozi saturošu biomasu var izmantot par izejmateriālu bioetanola iegūšanā. Viena no galvenajām procesa stadijām bioetanola iegūšanai no augu valsts biomasas ir priekšapstrādes process. Tas ir nepieciešams, lai izmainītu biomasas šūnapvalka mehānisko un ķīmisko struktūru un padarītu to vieglāk pārstrādājamu ogļhidrātu monomēros.
Priekšapstrādes procesa galvenais mērķis ir nepieļaut monosaharīdu zudumus un vienlaicīgi novērst blakus produktu veidošanos. Blakus produkti, kas priekšapstrādes procesā veidojas no hemicelulozēm, galvenokārt ir furfurols, hidroksimetilfurfurols, etiķskābe, un tie mikrobioloģiskos procesos darbojas kā inhibitori. Ir zināmi dažādi lignocelulozes materiālu priekšapstrādes paņēmieni: fiziskā, ķīmiskā, fizikoķīmiskā un bioloģiskā priekšapstrāde (LV 14742 Bl; RU 2533921 Cl; RU 2405838 Cl; Taherzadeh M.J., Karimi K. Enzyme-based hydrolysis process for ethanol from lignocellulosic materiāls: a revievv. nscu.edu/bioresources~).
Ir zināms, ka lignināžu izmantošana ietekmē šķīdumā esošo substrātu un var mainīt tā īpašības. Pie lignināzēm pieder enzīmi - lakkazes, kuras sintezē mikroorganismi. Lakkāzes ir ekstracelulāri enzīmi, kas tiek izdalīti vidē, kurā mikroorganismi tiek kultivēti. Lakkāzes katalizē dažāda veida substrātu oksidēšanos, tai skaitā, fenolu, hlorofenolu, difenilmetanu, siringaldehīnu utt. Fenoli tiek uzskatīti par tipiskiem lakkāžu substrātiem un lignīns pieder pie fenoliskajiem savienojumiem. Lakkāzes oksidē fenoliskos substrātus līdz fenoksiradikāļiem, kuri galarezultātā veido radikālu pārus un kvinonus.
Izgudrojuma izklāsts
Piedāvātā paņēmiena mērķis ir iepriekšējā tehnikas līmeņa risinājumu uzlabošana - bezatlikuma tehnoloģijas izstrādāšana, kas saglabājot celulozi enzimātiskai hidrolīzei, dod iespēju kviešu salmu priekšapstrādes procesā iegūt divus vērtīgus produktus: furfurolu un etiķskābi, un paaugstināt enzimātiskās hidrolizēs efektivitāti, kuras rezultātā tiek iegūts lielāks glikozes iznākums.
Enzimātiskās hidrolizēs efektivitāte tiek sasniegta, lignocelulozes substrātu pirms enzimātiskās hidrolizēs pakļaujot apstrādei ar lakkāzi saturošu enzīmu kompleksu, kas iegūts, audzējot baltās trupes sēnes Lentinula edodes uz lignīna, kas iegūts pēc enzimātiskās hidrolizēs etapa. Šī apstrāde nodrošina substrāta īpašību izmaiņas, kā rezultātā iegūstams lielāks glikozes iznākums pēc lignocelulozes enzittiāfiškās hidrolizēs.
īss zīmējumu apraksts
l.zīm. ir attēlota piedāvātā kviešu salmu priekšapstrādes un enzimātiskās hidrolizēs, kur izmantots lakkāzi saturošs enzīmu komplekss, shēma.
Šitakē sēnes jeb Lentinula edodes sintezē enzīmus, kuri spēj degradēt celulozi, hemicelulozi un ari lignīnu. Šitake sēnes sintēzē divu veidu lignīnu degradējošos enzīmus - lakkāzi un mangāna peroksidāzi.
Piedāvātais kviešu salmu lignocelulozes enzimātiskās hidrolizēs paņēmiens ietver lignocelulozes iegūšanu, substrāta un enzīmu kompleksa pievienošanu buferšķīdumam, kur pirms celulāzu pievienošanas lignocelulozes substrātu inkubē kopā ar lakkāzi saturošu enzīmu kompleksu, kas iegūts audzējot baltās trupes sēnes Lentinula edodes uz lignīna.
Izgudrojuma būtības ilustrēšanai tālāk aprakstīts kviešu salmu priekšapstrādes un lignocelulozes apstrādes ar lakkāzi un tai sekojoša enzimātiskās hidrolizēs piemērs.
Izgudrojuma realizācijas piemērs
Lai iegūtu kviešu salmu lignocelulozi, priekšapstrādes procesu realizējam, sasmalcinātus kviešu salmus samaisot ar 3% sērskābes daudzumu un apstrādājot 60 min. ar nepārtrauktu ūdens tvaika plūsmu pie temperatūras 150 °C. No reaktora izejošo ūdens tvaiku kondensē un tur nosaka furfurolu un etiķskābi, kuru iznākums atiecīgi ir 11,7% un 3,5%, rēķinot uz absolūti sausiem kviešu salmiem.
Kviešu salmu lignocelulozi izžāvē līdz mitrumam 3 -5 % un tad sasmalcina līdz daļiņu izmēram 1 -3 mm.
Iegūtajam substrātam pievieno enzīmu kompleksu un nātrija citrāta buferi pie pH=5 un 45-55 °C veic hidrolīzi.
Pēc hidrolizēs etapa glikozi saturošo supematantu atdala centrifugējot, bet lignīna dalu atmazgā un izmanto sēnes Lentinula edodes kultivēšanai.
Sēnes Lentinula edodes tiek kultivētas kolbās ar iesalu saturošu šķidru barotni. Kolbas tiek inkubētas 23 °C temperatūrā inkubatorā-kratītājā, kurā kolbas tiek iestiprinātas un to saturs tiek vienmērīgi maisīts.
Pēc sēnes Lentinula edodes kultivēšanas iegūto lakkāzi saturošo enzīmu kompleksu no barotnes pievieno buferim un inkubē kopā ar lignocelulozes materiālu pirms celulāzu pievienošanas.
Šāda kviešu salmu lignocelulozes substrāta priekšapstrāde ļauj iegūt furfurolu un etiķskābi, kā ari paaugstināt glikozes iznākumu par 7-9%.
Claims (3)
- Pretenzijas1. Kviešu salmu lignocelulozes enzimātiskās hidrolizēs paņēmiens, kas ietver lignocelulozes substrāta un enzīmu kompleksa pievienošanu buferšķīdumam un5 sekojošu apstrādi ar celulāzēm, kas raksturīgs ar to, ka lignocelulozi iegūst kviešu salmu priekšapstrādes procesā, reizē iegūstot ari furfurolu un etiķskābi, bet pirms lignocelulozes substrāta apstrādes ar celulāzēm minēto substrātu inkubē kopā ar lakkāzi saturošu enzīmu kompleksu, kas iegūts, audzējot baltās trupes sēnes Lentinula edodes uz lignīna.
- 2. Paņēmiens saskaņā ar 1. pretenziju, kas raksturīgs ar to, ka priekšapstrādes procesu realizē, samaisot sasmalcinātus kviešu salmus ar 3-4 % sērskābes daudzumu un apstrādājot 60-80 min. ar nepārtrauktu ūdens tvaika plūsmu pie 140-160 °C temperatūras.
- 3. Paņēmiens saskaņā ar 1. pretenziju, kas raksturīgs ar to, ka lignocelulozes substrātu inkubē kopā ar lakkāzi saturošu enzīmu kompleksu nātrija citrāta buferšķīdumā pie temperatūras 45-55 °C.20 4. Paņēmiens saskaņā ar jebkuru no iepriekšminētajām pretenzijām, kas raksturīgs ar to, ka sēnes Lentinula edodes tiek kultivētas kolbās ar iesalu saturošo šķidru barotni, turklāt kolbas tiek inkubētas pie temperatūras 23 °C inkubatorā-kratītājā, kurā kolbas tiek iestiprinātas un to saturs tiek vienmērīgi maisīts.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LVP-15-86A LV15064B (lv) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | Kviešu salmu lignocelulozes enzimātiskās hidrolīzes paņēmiens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LVP-15-86A LV15064B (lv) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | Kviešu salmu lignocelulozes enzimātiskās hidrolīzes paņēmiens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LV15064A LV15064A (lv) | 2015-10-20 |
| LV15064B true LV15064B (lv) | 2015-12-20 |
Family
ID=54294111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LVP-15-86A LV15064B (lv) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | Kviešu salmu lignocelulozes enzimātiskās hidrolīzes paņēmiens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LV (1) | LV15064B (lv) |
-
2015
- 2015-08-17 LV LVP-15-86A patent/LV15064B/lv unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LV15064A (lv) | 2015-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bala et al. | Development of an environmental-benign process for efficient pretreatment and saccharification of Saccharum biomasses for bioethanol production | |
| Khaleghian et al. | Ethanol production from rice straw by sodium carbonate pretreatment and Mucor hiemalis fermentation | |
| Yu et al. | Fungal treatment of cornstalks enhances the delignification and xylan loss during mild alkaline pretreatment and enzymatic digestibility of glucan | |
| Park et al. | Use of Gelidium amansii as a promising resource for bioethanol: a practical approach for continuous dilute-acid hydrolysis and fermentation | |
| AU2009207678B2 (en) | Process for pretreating a lignocellulosic material with a view to producing bioethanol, and bioethanol production process | |
| US8882925B2 (en) | Method for scale removal during a lignocellulosic conversion process | |
| JP5325793B2 (ja) | リグニンを除去するために、アルカリ溶液で固体リグノセルロース材料を処理するステップを含む、固体リグノセルロース材料からのエタノールの発酵生産のための方法 | |
| Satari et al. | Oil, chitosan, and ethanol production by dimorphic fungus Mucor indicus from different lignocelluloses | |
| WO2011111664A1 (ja) | リグニン系酵素安定化剤 | |
| AU2011315717B2 (en) | Process for producing bioethanol by enzymatic hydrolysis of cellulose | |
| Zhang et al. | Synergistic effect of white-rot fungi and alkaline pretreatments for improving enzymatic hydrolysis of poplar wood | |
| Zhong et al. | Combined pretreatment with white-rot fungus and alkali at near room-temperature for improving saccharification of corn stalks. | |
| Gill et al. | Optimization of acid-mediated delignification of corn stover, an agriculture residue carbohydrate polymer for improved ethanol production | |
| EP2516661B1 (fr) | Procédé de production d'alcools et/ou de solvants à partir de pulpes papetières avec recyclage du végétal non hydrolysé dans un réacteur de régénération | |
| JP6581904B2 (ja) | リグノセルロース材料の生化学的変換プロセスからの液体残渣を使用する酵素カクテルの産生方法 | |
| WO2011086245A2 (fr) | Procédé de production d'alcools et/ou de solvants à partir de pulpes papetières avec recyclage du végétal non hydrolysé | |
| Mohammadi et al. | Improvement of ethanol production from birch and spruce pretreated with 1-H-3-methylmorpholinium chloride | |
| Yu et al. | Impact of ammonium sulfite-based sequential pretreatment combinations on two distinct saccharifications of wheat straw | |
| KR102620579B1 (ko) | 리그노셀룰로스계 원료의 셀룰로스 및 헤미셀룰로스의 순차적 효소적 가수분해에 의한, 특히, 에탄올의 생산 방법 | |
| LV15064B (lv) | Kviešu salmu lignocelulozes enzimātiskās hidrolīzes paņēmiens | |
| JP6167758B2 (ja) | エタノールの製造方法 | |
| US20150031092A1 (en) | Process for pretreatment of the lignocellulosic biomass with a hydrated inorganic salt making it possible to obtain a cellulosic fraction and a hemicellulosic fraction | |
| JP6177535B2 (ja) | 前加水分解液の処理システム | |
| JP6177563B2 (ja) | 前加水分解液の処理システム | |
| TW201821499A (zh) | 低水足跡之木質纖維素溶劑前處理方法 |