RU2772346C2 - Method for production of sugars of biomass obtained from guayule plants - Google Patents
Method for production of sugars of biomass obtained from guayule plants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2772346C2 RU2772346C2 RU2020117689A RU2020117689A RU2772346C2 RU 2772346 C2 RU2772346 C2 RU 2772346C2 RU 2020117689 A RU2020117689 A RU 2020117689A RU 2020117689 A RU2020117689 A RU 2020117689A RU 2772346 C2 RU2772346 C2 RU 2772346C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sugars
- solid residue
- bagasse
- biomass
- production
- Prior art date
Links
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 title claims abstract description 140
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 title claims abstract description 131
- 241001495453 Parthenium argentatum Species 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 81
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000001533 ligninolytic Effects 0.000 claims abstract description 21
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 12
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 claims description 70
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 claims description 70
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 240000001462 Pleurotus ostreatus Species 0.000 claims description 17
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 17
- 235000007685 Pleurotus columbinus Nutrition 0.000 claims description 15
- 235000001603 Pleurotus ostreatus Nutrition 0.000 claims description 15
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 13
- 241001331901 Mediterranea Species 0.000 claims description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 32
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 16
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 abstract description 9
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 abstract description 8
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 abstract description 8
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 abstract description 7
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 abstract description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract 1
- 125000004432 carbon atoms Chemical group C* 0.000 description 57
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 37
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N D-Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 30
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 30
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 29
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 29
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 23
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 23
- 240000008528 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 18
- SRBFZHDQGSBBOR-SQOUGZDYSA-N Xylose Natural products O[C@@H]1CO[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 16
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 16
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 15
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 13
- 229920000126 Latex Polymers 0.000 description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 12
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 10
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 10
- 229960003487 Xylose Drugs 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- LOVYCUYJRWLTSU-UHFFFAOYSA-N 2-(3,4-dichlorophenoxy)-N,N-diethylethanamine Chemical compound CCN(CC)CCOC1=CC=C(Cl)C(Cl)=C1 LOVYCUYJRWLTSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 241001240951 Fomitiporia mediterranea Species 0.000 description 7
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 7
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propanediol Chemical compound OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 1,4-Butanediol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 6
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 6
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 6
- 229920003211 cis-1,4-polyisoprene Polymers 0.000 description 6
- 239000001963 growth media Substances 0.000 description 6
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N n-butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 6
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N Furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 240000008529 Triticum aestivum Species 0.000 description 5
- 235000019437 butane-1,3-diol Nutrition 0.000 description 5
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N butylene glycol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007979 citrate buffer Substances 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- -1 phosphate pentose Chemical class 0.000 description 5
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000002503 metabolic Effects 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 235000021307 wheat Nutrition 0.000 description 4
- OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N 2,3-Butanediol Chemical compound CC(O)C(C)O OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000036091 Metabolic activity Effects 0.000 description 3
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 3
- 241000223258 Thermomyces lanuginosus Species 0.000 description 3
- 150000001480 arabinoses Chemical class 0.000 description 3
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 3
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 3
- 230000002538 fungal Effects 0.000 description 3
- 150000004676 glycans Polymers 0.000 description 3
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 3
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 description 3
- 230000002479 lignolytic Effects 0.000 description 3
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 3
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 3
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 3
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 3
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 description 3
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 3
- 239000000341 volatile oil Substances 0.000 description 3
- 229940041514 Candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- GZCGUPFRVQAUEE-KCDKBNATSA-N D-(+)-Galactose Natural products OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-KCDKBNATSA-N 0.000 description 2
- NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N Hydroxymethylfurfural Chemical compound OCC1=CC=C(C=O)O1 NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 108010009736 Protein Hydrolysates Proteins 0.000 description 2
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K Tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000035569 catabolism Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000002414 glycolytic Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 2
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000045947 parasites Species 0.000 description 2
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N α-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 2
- HYRUXGRHTJRKNG-SMBWEDIMSA-N (2S,3R,4R,5R,6R)-2-[(2R,3R,4R,5R,6S)-6-[(2R,3R,4R,5R,6R)-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-methoxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxane-3,4-diol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](OC)O[C@H](CO)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](OC)[C@@H](CO)O2)O)[C@@H](CO)O1 HYRUXGRHTJRKNG-SMBWEDIMSA-N 0.000 description 1
- 206010001488 Aggression Diseases 0.000 description 1
- DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O Ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[O-][N+]([O-])=O DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 240000006288 Asclepias speciosa Species 0.000 description 1
- 235000006517 Asclepias speciosa Nutrition 0.000 description 1
- 241001108716 Asclepias subulata Species 0.000 description 1
- 240000002595 Asclepias syriaca Species 0.000 description 1
- 235000002470 Asclepias syriaca Nutrition 0.000 description 1
- 241000208838 Asteraceae Species 0.000 description 1
- 235000009503 Cacalia atriplicifolia Nutrition 0.000 description 1
- 244000108253 Cacalia atriplicifolia Species 0.000 description 1
- 241000703226 Campanula americana Species 0.000 description 1
- 241000208671 Campanulaceae Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 240000009275 Cryptostegia grandiflora Species 0.000 description 1
- 241001232454 Ericameria nauseosa Species 0.000 description 1
- 241001553700 Euphorbia lathyris Species 0.000 description 1
- 241001570717 Euphorbia lomelii Species 0.000 description 1
- 241000221017 Euphorbiaceae Species 0.000 description 1
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 1
- 241000207923 Lamiaceae Species 0.000 description 1
- 208000007811 Latex Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 230000036740 Metabolism Effects 0.000 description 1
- 241000218231 Moraceae Species 0.000 description 1
- 108010089356 Novozym 188 Proteins 0.000 description 1
- 241001003282 Parthenium incanum Species 0.000 description 1
- 241000233647 Phytophthora nicotianae var. parasitica Species 0.000 description 1
- 231100000614 Poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 240000001263 Pycnanthemum incanum Species 0.000 description 1
- 235000012230 Pycnanthemum incanum Nutrition 0.000 description 1
- 206010039251 Rubber sensitivity Diseases 0.000 description 1
- 235000003534 Saccharomyces carlsbergensis Nutrition 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 1
- 229940081969 Saccharomyces cerevisiae Drugs 0.000 description 1
- 241000555745 Sciuridae Species 0.000 description 1
- 241000521126 Silphium Species 0.000 description 1
- 241000607059 Solidago Species 0.000 description 1
- 235000003621 Solidago canadensis var scabra Nutrition 0.000 description 1
- 240000003774 Solidago canadensis var. scabra Species 0.000 description 1
- 241001533390 Solidago rigida Species 0.000 description 1
- 240000008217 Sonchus arvensis Species 0.000 description 1
- 235000006731 Sonchus arvensis Nutrition 0.000 description 1
- 241000341871 Taraxacum kok-saghyz Species 0.000 description 1
- 229940029983 VITAMINS Drugs 0.000 description 1
- 229940021016 Vitamin IV solution additives Drugs 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic Effects 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atoms Chemical group 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000003966 growth inhibitor Substances 0.000 description 1
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 201000005391 latex allergy Diseases 0.000 description 1
- 230000003050 macronutrient Effects 0.000 description 1
- 235000021073 macronutrients Nutrition 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 235000001055 magnesium Nutrition 0.000 description 1
- 239000002609 media Substances 0.000 description 1
- 230000001404 mediated Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000035786 metabolism Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000010092 rubber production Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- 235000019798 tripotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229930003231 vitamins Natural products 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 description 1
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу производства сахаров из биомассы, получаемой из растений гваюла.The present invention relates to a process for the production of sugars from biomass derived from guayule plants.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения сахаров из биомассы, получаемой из растений гваюла, включающему: подвергание указанной биомассы предварительной биологической обработке в присутствии по меньшей мере одного лигнинолитического гриба с получением жидкой фазы, содержащей сахара, и первого твердого остатка; подвергание указанного первого твердого остатка гидролизу в присутствии по меньшей мере одной разбавленной неорганической кислоты с получением первого гидролизата, содержащего сахара, и второго твердого остатка; подвергание указанного второго твердого остатка ферментативному гидролизу с получением второго гидролизата, содержащего сахара и третьего твердого остатка.More specifically, the present invention relates to a method for obtaining sugars from biomass derived from guayule plants, comprising: subjecting said biomass to a pre-biological treatment in the presence of at least one ligninolytic fungus to obtain a liquid phase containing sugars and a first solid residue; subjecting said first solid residue to hydrolysis in the presence of at least one dilute inorganic acid to obtain a first sugar-containing hydrolyzate and a second solid residue; subjecting said second solid residue to enzymatic hydrolysis to obtain a second sugar-containing hydrolyzate and a third solid residue.
Полученные таким образом сахара могу быть преимущественно использованы в качестве источников углерода в процессах ферментации для получения спиртов (например, этанола, бутанола), липидов, диолов (например, 1,3-пропандиола, 1,3-бутандиола, 1,4-бутандиола, 2,3-бутандиол) или в процессах химического синтеза для получения других промежуточных продуктов или химических продуктов (например, фурфурола). Указанные спирты и липиды могут быть преимущественно использованы в свою очередь при производстве биотоплива (например, биодизеля или «зеленого дизеля»), которое может быть использовано как таковое или смешано с другими видами топлива для транспортировки, тогда как указанные диолы можно использовать при производстве таких продуктов, как биобутадиен, которые, в свою очередь, могут быть использованы для производства каучуков (например, полибутадиен или его сополимеры). Указанные виды применения особенно важны в случае биопереработки.The sugars thus obtained can be advantageously used as carbon sources in fermentation processes to produce alcohols (e.g. ethanol, butanol), lipids, diols (e.g. 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol) or in chemical synthesis processes to produce other intermediates or chemicals (eg furfural). These alcohols and lipids can advantageously be used in turn in the production of biofuels (e.g., biodiesel or "green diesel"), which can be used as such or blended with other transport fuels, while these diols can be used in the production of such products. , as biobutadiene, which, in turn, can be used for the production of rubbers (for example, polybutadiene or its copolymers). These uses are particularly important in the case of biorefining.
Натуральный каучук представляет собой углеводородный полимер (цис-1,4-полиизопрен), содержащийся в сотнях видов растений в форме водной эмульсии, обычно обозначаемой термином латекс. Основным источником натурального каучука является Hevea brasiliensis, дерево, произрастающее в Амазонии, и Южная Америка оставалась основным источником ограниченного количества латекса, необходимого на протяжении всего XIX века. В настоящее время из-за паразитов и болезней американские плантации были почти полностью заброшены, а производство натурального каучука почти полностью сосредоточено в Юго-Восточной Азии.Natural rubber is a hydrocarbon polymer (cis-1,4-polyisoprene) found in hundreds of plant species in the form of an aqueous emulsion, commonly referred to as latex. The main source of natural rubber is Hevea brasiliensis, a tree native to the Amazon, and South America remained the main source of the limited amount of latex needed throughout the 19th century. At present, due to parasites and diseases, American plantations have been almost completely abandoned, and the production of natural rubber is almost entirely concentrated in Southeast Asia.
Чтобы преодолеть недостатки производства, которое все чаще подвергается болезням и нападению паразитов, в течение двадцатого века были разработаны различные методы для производства синтетических каучуков, кульминацией которых стало открытие катализаторов Циглера-Натта, которые позволяют полимеризовать изопропен с очень высокой регио- и стереоселективностью, получая синтетический цис-1,4-полиизопрена, который практически неотличим от цис-1,4-полиизопрена растительного происхождения. Однако натуральный каучук никогда не был полностью заменен, потому что некоторые его свойства, в основном механические, на самом деле являются результатом содержания в нем небольших количеств липидов и белков, связанных с ним. Таким образом, в общем объеме производства каучука в 2013 году (27,5 млн.т) по-прежнему учитывается 12 млн.т (43%) натурального каучука.To overcome the disadvantages of a manufacturing industry increasingly subject to disease and vermin attack, during the twentieth century various methods were developed for the production of synthetic rubbers, culminating in the discovery of Ziegler-Natta catalysts that allow isopropene to be polymerized with very high regio- and stereoselectivity, producing synthetic rubber. cis-1,4-polyisoprene, which is practically indistinguishable from vegetable-derived cis-1,4-polyisoprene. However, natural rubber has never been completely replaced because some of its properties, mostly mechanical, are actually the result of its small amounts of lipids and proteins associated with it. Thus, in the total volume of rubber production in 2013 (27.5 million tons), 12 million tons (43%) of natural rubber are still taken into account.
Но, производство каучука из Hevea brasiliensis подразумевает некоторые проблемы технического и этического характера. Фактически, все еще возможно, что те же самые болезни и паразиты, которые уничтожили американские плантации, также влияют на плантации Юго-Восточной Азии. Кроме того, сбор латекса требует значительного труда и приносит прибыль только потому, что этот труд оплачивается чрезвычайно низкими зарплатами. По этим причинам исследуются альтернативные источники натурального каучука. Среди них гваюла (Parthenium argentatum), безусловно, является одним из наиболее перспективных.However, the production of rubber from Hevea brasiliensis involves some technical and ethical issues. In fact, it is still possible that the same diseases and parasites that have decimated American plantations are also affecting the plantations of Southeast Asia. In addition, the collection of latex requires significant labor and is profitable only because this labor is paid with extremely low wages. For these reasons, alternative sources of natural rubber are being explored. Among them, guayule (Parthenium argentatum) is certainly one of the most promising.
Гваюла (Parthenium argentatum) это многолетний кустарник, произрастающий в полупустынных районах юго-западной части США (особенно в Техасе) и северной Мексики. Это растение накапливает натуральный каучук, в основном содержащий эластомерный цис-1,4-полиизопрен, в форме латекса (молочная дисперсия или суспензия в воде), особенно в коре ветвей и стебля. Содержание натурального каучука может зависеть от различных факторов окружающей среды, сельского хозяйства и хранения и поэтому колеблется от 5% до 20% от общего веса сухого растения.Guayule (Parthenium argentatum) is a perennial shrub native to the semi-desert regions of the southwestern United States (especially Texas) and northern Mexico. This plant accumulates natural rubber, mainly containing elastomeric cis-1,4-polyisoprene, in the form of latex (milky dispersion or suspension in water), especially in the bark of the branches and stem. The content of natural rubber can be affected by various environmental, agricultural and storage factors and therefore ranges from 5% to 20% of the total dry plant weight.
Экстракция натурального каучука из растений гваюла, как и из других растений, принадлежащих к роду Asteraceae, Euphorbiaceae, Campanulaceae, Labiatae и Moraceae, таких как, например, Euphorbia lathyris, Parthenium incanum, Chrysothamnus nauseosus, Pedilanthus macrocarpus, Cryptostegia grandiflora, Asclepias syriaca, Asclepias speciosa, Asclepias subulata, Solidago altissima, Solidago gramnifolia, Solidago rigida, Sonchus arvensis, Silphium spp., Cacalia atriplicifolia, Taraxacum kok-saghyz, Pycnanthemum incanum, Teucreum canadense, Campanula americana (обозначаемые коротко термином «типа гваюла»), представляет собой важную альтернативу экстракции натурального каучука из Hevea brasiliensis, особенно учитывая большую устойчивость этих видов к патогенным агентам, которые поражают Hevea, более низкие затраты на импорт растительного сырья и в силу более низкого содержания, в каучуках, извлеченных из этих растений, по сравнению с каучуками, полученными из Hevea, многочисленных белковых загрязняющих агентов, ответственных за аллергию на латекс типа I (или опосредованных-IgE).Extraction of natural rubber from guayule plants, as well as from other plants belonging to the genus Asteraceae, Euphorbiaceae, Campanulaceae, Labiatae and Moraceae, such as, for example, Euphorbia lathyris, Parthenium incanum, Chrysothamnus nauseosus, Pedilanthus macrocarpus, Cryptostegia grandiflora, Asclepias syriaca, Asclepias speciosa, Asclepias subulata, Solidago altissima, Solidago gramnifolia, Solidago rigida, Sonchus arvensis, Silphium spp., Cacalia atriplicifolia, Taraxacum kok-saghyz, Pycnanthemum incanum, Teucreum canadense, Campanula americana (abbreviated as "guayule type"), is an important alternative to the extraction of natural rubber from Hevea brasiliensis, especially considering the greater resistance of these species to pathogenic agents that infect Hevea, the lower costs of importing plant materials and, due to the lower content, in rubbers extracted from these plants, compared with rubbers obtained from Hevea, numerous squirrels knowing agents responsible for type I (or IgE-mediated) latex allergy.
Однако производство натурального каучука из гваюлы выгодно только в том случае, если эксплуатируются также все другие фракции, составляющие растение: в основном смола (присутствует в количествах, сопоставимых с содержанием каучука) и лигноцеллюлозная фракция, а также небольшие количества эфирных масел и воски. В частности, после экстракции каучука и смолы, широко описанный в научной и патентной литературе, лигноцеллюлозный остаток (багасса), включающий лигнин и полисахариды, должен быть подвергнут процессу осахаривания, который состоит из гидролиза полисахаридов [которые таким образом превращают в сахара с 5 атомами углерода (С5) и сахара с 6 атомами углерода (С6)], растворенные в полученном гидролизате, что оставляет твердый остаток, содержащий лигнин. Полученные таким образом сахара могут затем использоваться для подачи в процессы производства органических промежуточных продуктов путем ферментации, тогда как лигнин может использоваться в качестве топлива или другими способами.However, the production of natural rubber from guayule is only beneficial if all the other fractions that make up the plant are also exploited: mainly resin (present in amounts comparable to rubber content) and lignocellulosic fraction, as well as small amounts of essential oils and waxes. In particular, after the extraction of rubber and resin, widely described in scientific and patent literature, lignocellulosic residue (bagasse) comprising lignin and polysaccharides must be subjected to a saccharification process, which consists of the hydrolysis of polysaccharides [which are thus converted into sugars with 5 carbon atoms (C5) and sugars with 6 carbon atoms (C6)] dissolved in the obtained hydrolyzate, which leaves a solid residue containing lignin. The sugars thus obtained can then be used to feed into processes for the production of organic intermediates by fermentation, while the lignin can be used as fuel or in other ways.
Среди процессов осахаривания, описанных в предшествующем уровне техники, предпочтительными процессами являются те, которые позволяют получить как можно более полный гидролиз гемицеллюлозы и максимально возможной концентрации мономерных сахаров с 5 атомами углерода (С5) и мономерных сахаров с 6 атомами углерода атомы (C6), в то же время сводя к минимуму образование олигомеров и образование субпродуктов реакции, полученных в результате дегидратации сахаров и частичной деполимеризации лигнина, таких как, например, фурфурол (F), гидроксиметилфурфурол (HMF), фенольные соединения, которые действуют как ингибиторы роста микроорганизмов, обычно используемые в последующих процессах ферментации сахара, определяя существенное снижение эффективности и продуктивности указанных процессов. Among the saccharification processes described in the prior art, the preferred processes are those that allow to obtain the most complete hydrolysis of hemicellulose and the highest possible concentration of monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) and monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), in at the same time minimizing the formation of oligomers and the formation of reaction by-products resulting from the dehydration of sugars and the partial depolymerization of lignin, such as, for example, furfural (F), hydroxymethylfurfural (HMF), phenolic compounds that act as microbial growth inhibitors commonly used in subsequent processes of sugar fermentation, determining a significant decrease in the efficiency and productivity of these processes.
Среди процессов, способных достичь этих результатов, те, которые предусматривают предварительную обработку лигноцеллюлозного остатка (багассы) при высокой температуре или с агрессивными химическими веществами (например, с кислотами или основаниями), хотя и являются эффективными, могут вызывать проблемы из-за коррозии растений, до чрезмерной деградации сахара, удалению токсичных или остаточных веществ (например, солей) и т.д. В качестве альтернативы упомянутых обработок или с целью снижения их агрессивности, предварительная обработка лигноцеллюлозного остатка (багассы) с помощью биологических методов, таких как, например, обработка, предусматривающая использование грибов, способных избирательно разлагать лигнин, может рассматриваться как приемлемая альтернатива из-за мягких условий реакции, простоты технологических решений и отсутствия производства токсичных вещества, подлежащие утилизации.Among the processes that can achieve these results, those that pre-treat the lignocellulosic residue (bagasse) at high temperature or with harsh chemicals (such as acids or bases), although effective, can cause problems due to plant corrosion, to excessive degradation of sugar, removal of toxic or residual substances (eg salts), etc. As an alternative to the above treatments, or to reduce their aggressiveness, pre-treatment of lignocellulosic residue (bagasse) by biological methods, such as, for example, treatment involving the use of fungi capable of selectively degrading lignin, can be considered an acceptable alternative due to the mild conditions reactions, simplicity of technological solutions and lack of production of toxic substances to be disposed of.
Например, заявка на патент США 2016/0304830 относится к способу увеличения выхода натурального каучука из растительного материала (например, растительного материала, полученного из растения гваюла) путем обработки водного раствора или взвеси (суспензии), содержащей растительный материал, причем указанный растительный материал содержит натуральный каучук с термофильным грибом, а именно Thermomyces lanuginosus. Указанная заявка на патент также относится к способу осахаривания лигноцеллюлозной биомассы, включающему следующие стадии: а) получение водного раствора или взвеси (суспензии), содержащей лигноцеллюлозный растительный материал; b) инокулирование указанного водного раствора или взвеси (суспензии) эффективным количеством Thermomyces lanuginosus или одного или нескольких его производных; c) инкубирование указанного водного раствора или взвеси (суспензии) с эффективным количеством Thermomyces lanuginosus или одного или нескольких производных; d) извлечение ферментируемых сахаров, полученных из указанного водного раствора или взвеси (суспензии) после стадии инкубации. Сахара, полученные после инкубации, представляют собой в основном мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5), такие как ксилоза (42,62%) и арабиноза (5%), тогда как мономерные сахара с 6 атомами (С6) получают в небольших количествах (5,91% глюкозы).For example, U.S. Patent Application 2016/0304830 relates to a process for increasing the yield of natural rubber from plant material (e.g., plant material derived from the guayule plant) by treating an aqueous solution or slurry (suspension) containing plant material, said plant material containing natural rubber with a thermophilic fungus, namely Thermomyces lanuginosus. Said patent application also relates to a method for saccharification of lignocellulosic biomass, comprising the following steps: a) obtaining an aqueous solution or slurry (suspension) containing lignocellulosic plant material; b) inoculating said aqueous solution or suspension (suspension) with an effective amount of Thermomyces lanuginosus or one or more derivatives thereof; c) incubating said aqueous solution or slurry with an effective amount of Thermomyces lanuginosus or one or more derivatives; d) recovering the fermentable sugars obtained from said aqueous solution or slurry after the incubation step. Sugars obtained after incubation are mainly monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5), such as xylose (42.62%) and arabinose (5%), while monomeric sugars with 6 atoms (C6) are obtained in small quantities (5.91% glucose).
Также известны предварительные обработки лигноцеллюлозной биомассы лигнинолитическими грибами, которые вызывают так называемую белую гниль, известную как «грибы белой гнили» (WRF). Фактически, указанные грибы, в отличие от менее селективных «грибков коричневой гнили», способны селективно гидролизовать лигнин и, следовательно, делать полисахариды, содержащиеся в биомассе, более доступными и более пригодными для последующего гидролиза, либо химического/термического типа или ферментативного типа, и, следовательно, для улучшения конечного производства мономерных сахаров с 5 атомами углерода (C5) и мономерных сахаров с 6 атомами углерода (C6).Also known are pre-treatments of lignocellulosic biomass with ligninolytic fungi that cause so-called white rot, known as "white rot fungi" (WRF). In fact, these fungi, unlike the less selective "brown rot fungi", are able to selectively hydrolyze lignin and therefore make the polysaccharides contained in the biomass more available and more suitable for subsequent hydrolysis, either chemical/thermal type or enzymatic type, and , therefore, to improve the final production of monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) and monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6).
Например, Taniguchi M. et al., в следующей статье: “Evaluation of pretreatment with Pleurotus Ostreatus for enzymatic hydrolysis of rice straw”, опубликованной в “Journal of Bioscience and Bioengineering” (2005), Vol.100, Issue 6, pg.637-643, описывает предварительную обработку рисовой соломы грибами белой гнили (WRF) Pleurotus Ostreatus перед тем, как подвергнуть ее ферментативному гидролизу. Указанная предварительная обработка привела к деградации лигнина после 60 дней инкубации, равной 41%. Однако в конце указанной предварительной обработки получение мономерных сахаров с 5 атомами углерода (С5) или мономерных сахаров с 6 атомами углерода (С6) не было продемонстрировано.For example, Taniguchi M. et al., in the following article: “Evaluation of pretreatment with Pleurotus Ostreatus for enzymatic hydrolysis of rice straw”, published in “Journal of Bioscience and Bioengineering” (2005), Vol.100, Issue 6, pg. 637-643, describes the pre-treatment of rice straw with white rot fungi (WRF) Pleurotus Ostreatus before subjecting it to enzymatic hydrolysis. This pretreatment resulted in a degradation of lignin after 60 days of incubation of 41%. However, at the end of said pre-treatment, no monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) or monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6) have been demonstrated.
Ma F. et al., в следующей статье: “Combination of biological pretreatment with mild acid pretreatment for enzymatic hydrolysis and ethanol, production from water hyacinth”, опубликованной в “Bioresource Technology” (2010), Vol. 101, pg. 9600-9604, описывают процесс улучшения ферментативного гидролиза и производства этанола из биомассы, полученной из водяного гиацинта (с особенно низким содержанием лигнина, равным приблизительно 2,8%). С этой целью указанную биомассу предварительно обрабатывали грибами белой гнили (WRF) Echinodontium taxodii и через 10 дней обрабатывали разбавленной серной кислотой (0,25% об/об раствором): полученный остаток подвергали ферментативному гидролизу с получением сахаров, которые впоследствии используются при сбраживании дрожжей Saccharomyces cerevisiae для получения этанола. Комбинация предварительной обработки с грибами белой гнили (WRF) Echinodontium taxodii и разбавленной серной кислотой обладает синергетическим эффектом и позволяет увеличить выход сахаров в 1,13-2,11 раза по отношению к выходу сахаров, полученных при предварительной обработке только разбавленной серной кислотой. То же самое справедливо для последующего производства этанола, которое показывает увеличенный выход в 1,34 раза выше, чем выход этанола, полученного при предварительной обработке только разбавленной серной кислотой.Ma F. et al., in the following article: “Combination of biological pretreatment with mild acid pretreatment for enzymatic hydrolysis and ethanol, production from water hyacinth”, published in “Bioresource Technology” (2010), Vol. 101, pg. 9600-9604 describe a process for improving the enzymatic hydrolysis and production of ethanol from biomass derived from water hyacinth (with a particularly low lignin content of approximately 2.8%). For this purpose, the indicated biomass was pre-treated with white rot fungi (WRF) Echinodontium taxodii and after 10 days was treated with dilute sulfuric acid (0.25% v / v solution): the resulting residue was subjected to enzymatic hydrolysis to obtain sugars, which are subsequently used in the fermentation of yeast Saccharomyces cerevisiae to produce ethanol. The combination of pre-treatment with white rot fungi (WRF) Echinodontium taxodii and dilute sulfuric acid has a synergistic effect and allows you to increase the yield of sugars by 1.13-2.11 times in relation to the yield of sugars obtained by pre-treatment with dilute sulfuric acid alone. The same is true for the subsequent production of ethanol, which shows an increased yield of 1.34 times higher than the yield of ethanol obtained by pre-treatment with dilute sulfuric acid only.
Isikhuemhen O. S. et al., в следующей статье: “Biodegradation and Sugar Release from Canola Plant Biomass by Selected White Rot Fungi”, published in “Advances in Biological Chemistry” (2014), Vol. 4, pg. 395-406, описывают использование шести различных белых грибков гнили (WRF) для предварительной обработки растения канолы. Наблюдалось, что мономерные сахара, включая глюкозу, высвобождаются в культуральные среды вместе с экзополисахаридами: количество полученных мономерных сахаров в среднем составляло 2 г - 3 г на 100 г биомассы.Isikhuemhen O. S. et al., in the following article: “Biodegradation and Sugar Release from Canola Plant Biomass by Selected White Rot Fungi”, published in “Advances in Biological Chemistry” (2014), Vol. 4, pg. 395-406, describe the use of six different white rot fungi (WRF) to pretreat the canola plant. It has been observed that monomeric sugars, including glucose, are released into the culture media along with exopolysaccharides: the amount of monomeric sugars obtained averaged 2 g - 3 g per 100 g of biomass.
Международная патентная заявка WO 2016/062753 на имя заявителя относится к интегрированному способу переработки и использования каждой части растения гваюла, включающему следующие стадии в последовательности:International patent application WO 2016/062753 in the name of the Applicant relates to an integrated process for the processing and use of each part of the guayule plant, comprising the following steps in sequence:
- отделение стебля от листьев указанного растения путем механической обработки;- separation of the stem from the leaves of the specified plant by mechanical processing;
- обработка листьев для получения восков и эфирных масел и фракции, включающей целлюлозу, гемицеллюлозу и в меньшей степени соли, органические соединения и лигнин;- processing leaves to obtain waxes and essential oils and a fraction including cellulose, hemicellulose and, to a lesser extent, salts, organic compounds and lignin;
- извлечение из стебля и ветвей жидкой фазы, образуя таким образом первый твердый древесный остаток, обозначенный как багасса;- extraction from the stem and branches of the liquid phase, thus forming the first solid woody residue, designated as bagasse;
- обработка указанного первого твердого древесного остатка с образованием сахаров, целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина.- processing said first solid wood residue to form sugars, cellulose, hemicellulose and lignin.
Считается, что вышеупомянутый интегрированный способ может дополнительно использовать растение гваюла, добавляя к производству латекса, каучука, смолы и багассы, а также для производства сбраживаемых сахаров: указанная эксплуатация особенно важна в случае биопереработки органических веществ, предназначенных для производства органических промежуточных соединений, отличных от этанола, например, для получения 1,3-бутандиола, который может быть превращен после его двойной каталитической дегидратации в биобутадиен. Производство сбраживаемых сахаров осуществляется посредством процесса осахаривания в два этапа: на первом этапе проводится кислотный гидролиз для превращения лигнина в мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5), а на втором этапе - ферментативный, химический или термохимический гидролиз проводится с целью получения мономерных сахаров с 6 атомами углерода (С6). Не делается никаких ссылок на какие-либо биологические предварительные обработки биомассы, полученной из растений гваюлы.It is believed that the aforementioned integrated method can additionally use the guayule plant, adding to the production of latex, rubber, resin and bagasse, as well as to the production of fermentable sugars: this exploitation is especially important in the case of the bioprocessing of organic substances intended for the production of organic intermediates other than ethanol , for example, to obtain 1,3-butanediol, which can be converted after its double catalytic dehydration into biobutadiene. The production of fermentable sugars is carried out through a saccharification process in two stages: in the first stage, acid hydrolysis is carried out to convert lignin into monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5), and in the second stage, enzymatic, chemical or thermochemical hydrolysis is carried out in order to obtain monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6). No reference is made to any biological pretreatment of biomass derived from guayule plants.
Биопереработка органических веществ, основанная на использовании всех компонентов, получаемых из растения гваюлы, будет тем более обоснованной, чем больше будет возможности переработать остаточную лигноцеллюлозную биомассу, полученную после экстракции основных компонентов, то есть латекса, смолы и каучука (т.е. багассы) в мономерные сахара с пятью атомами углерода (C5) или в мономерные сахара с шестью атомами углерода (C6) (т.е. сахара вторичной переработки).Bioprocessing of organic substances based on the use of all components obtained from the guayule plant will be all the more justified, the more it will be possible to process the residual lignocellulosic biomass obtained after the extraction of the main components, i.e. latex, resin and rubber (i.e. bagasse) into monomeric sugars with five carbon atoms (C5) or monomeric sugars with six carbon atoms (C6) (i.e. processed sugars).
Известно, что, хотя применение мономерных сахаров с 6 атомами углерода (С6) для получения органических соединений (например, этанола) не представляет проблемы, этого нельзя сказать в случае мономерных сахаров с 5 атомами углерода (C5). Причину можно найти в том факте, что мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5) метаболически менее эффективны, чем мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), поскольку они следуют катаболическими путям, которые частично различаются. Мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6), такие как глюкоза, катаболизируются в соответствии с гликолитическим путем, тогда как мономерные сахара с 5 атомами углерода (C5), такие как ксилоза, вступают в метаболизм клеток в соответствии с путем фосфатпентозы и только впоследствии присоединяются к заключительной части гликолитического пути: указанное различие в катаболическом пути приводит к потреблению мономерных сахаров с 5 атомами углерода (С5) многими микроорганизмами с явно более медленной кинетикой, чем наблюдаемые при потреблении мономерных сахаров с 6 атомы углерода (С6). Микроорганизмы даже существуют и используются в микробиологической промышленности, которые не могут использовать мономерные сахара с 5 атомами углерода (C5).It is known that although the use of monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6) for the production of organic compounds (eg ethanol) does not present a problem, this cannot be said in the case of monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5). The reason can be found in the fact that 5-carbon (C5) monomeric sugars are less metabolically efficient than 6-carbon (C6) monomeric sugars because they follow catabolic pathways that are partly different. Monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), such as glucose, are catabolized according to the glycolytic pathway, while monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5), such as xylose, enter the metabolism of cells in accordance with the phosphate pentose pathway and only subsequently join to the tail end of the glycolytic pathway: this difference in the catabolic pathway results in the consumption of monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) by many microorganisms with apparently slower kinetics than those observed with the consumption of monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6). Microorganisms even exist and are used in the microbiology industry that cannot use monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5).
Поэтому, как правило, смеси сахаров, полученные во многих процессах гидролиза биомассы, включающие как мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6), так и мономерные сахара с 5 атомами углерода (C5), не являются подходящей подачей для многих ферментаций, за исключением для традиционной спиртовой ферментации, проводимой в присутствии штаммов Saccharomyces cerevisiae, соответствующим образом генетически модифицированных, с целью получения этанола и, как известно, довольно толерантных по отношению к качеству питания.Therefore, in general, mixtures of sugars produced in many biomass hydrolysis processes, including both 6-carbon (C6) and 5-carbon (C5) monomeric sugars, are not a suitable feed for many fermentations, except for traditional alcoholic fermentation carried out in the presence of strains of Saccharomyces cerevisiae, appropriately genetically modified to produce ethanol and are known to be quite tolerant in terms of nutritional quality.
Следовательно, получение гидролизатов с преобладающим содержанием мономерных сахаров с 5 атомами углерода (С5) представляет собой проблему, в частности, в случае биопереработки органических веществ, предназначенных для получения органических промежуточных соединений, отличных от этанола, например, для получения 1,3-бутандиола, который может быть переработан, после двойной каталитической дегидратации в биобутадиен.Therefore, the preparation of hydrolysates with a predominant content of monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) is a problem, in particular in the case of bioprocessing of organic substances intended to obtain organic intermediates other than ethanol, for example, to obtain 1,3-butanediol, which can be processed after double catalytic dehydration into biobutadiene.
Поэтому заявитель решил решить проблему увеличения количества сахаров, полученных при обработке биомассы, получаемой из растений гваюла, в частности количества мономерных сахаров с 6 атомами углерода (С6), с целью получения органических промежуточных соединений, отличных от этилового спирта.Therefore, the Applicant decided to solve the problem of increasing the amount of sugars obtained by processing the biomass obtained from guayule plants, in particular the amount of monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), in order to obtain organic intermediates other than ethyl alcohol.
В настоящее время заявитель обнаружил, что количество сахаров, полученных при обработке биомассы, полученной из растений гваюла, в частности количество мономерных сахаров с 6 атомами углерода (С6), может быть увеличено путем предварительной обработки биомассы, полученной из растений гваюлы, в присутствии по меньшей мере одного лигнинолитического гриба с получением жидкой фазы, содержащей сахара и первый твердый остаток; подвергания указанного первого твердого остатка гидролизу в присутствии по меньшей мере одной разбавленной неорганической кислоты с получением первого гидролизата, содержащего сахара и второй твердый остаток; подвергания указанного второго твердого остатка ферментативному гидролизу с получением второго гидролизата, содержащего сахара и третий твердый остаток. Полученные таким образом сахара могут быть преимущественно использованы в качестве источников углерода в процессах ферментации для получения спиртов (например, этанола, бутанола), липидов, диолов (например, 1,3-пропандиола, 1,3-бутандиола, 1,4-бутандиола, 2,3-бутандиол) или в процессах химического синтеза для получения других промежуточных продуктов или химических продуктов (например, фурфурола). Указанные спирты и липиды могут быть преимущественно использованы в свою очередь при производстве биотоплива (например, биодизеля или «зеленого дизеля»), которое может быть использовано как таковое или смешано с другими видами топлива для транспортировки, тогда как указанные диолы можно использовать при производстве таких продуктов, как биобутадиен, которые, в свою очередь, могут быть использованы для производства каучуков (например, полибутадиен или его сополимеры). Указанные виды применения особенно важны в случае биопереработки.Applicant has now found that the amount of sugars obtained by treating biomass derived from guayule plants, in particular the amount of monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), can be increased by pre-treating the biomass obtained from guayule plants in the presence of at least at least one ligninolytic fungus to obtain a liquid phase containing sugars and a first solid residue; subjecting said first solid residue to hydrolysis in the presence of at least one dilute inorganic acid to obtain a first hydrolyzate containing sugars and a second solid residue; subjecting said second solid residue to enzymatic hydrolysis to obtain a second hydrolyzate containing sugars and a third solid residue. The sugars thus obtained can advantageously be used as carbon sources in fermentation processes to produce alcohols (e.g. ethanol, butanol), lipids, diols (e.g. 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol) or in chemical synthesis processes to produce other intermediates or chemicals (eg furfural). These alcohols and lipids can advantageously be used in turn in the production of biofuels (e.g., biodiesel or "green diesel"), which can be used as such or blended with other transport fuels, while these diols can be used in the production of such products. , as biobutadiene, which, in turn, can be used for the production of rubbers (for example, polybutadiene or its copolymers). These uses are particularly important in the case of biorefining.
Благодаря способу в соответствии с настоящим изобретением получены многочисленные преимущества, такие как, например:Numerous advantages are obtained by the method according to the invention, such as, for example:
- биологическая предварительная обработка по меньшей мере одним лигнинолитическим грибом, в частности грибом, выбранным из грибов белой гнили (WRF), позволяет высвобождать мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6) в культуральную среду, главным образом глюкозу, полученную в результате метаболической трансформации осуществляемой указанным лигнинолитическим грибом из некоторых компонентов биомассы непосредственно в растворимые мономерные сахара, в частности, глюкоза может быть получена в количестве, равном 28 г/100 г багассы (как указано в следующих примерах);- biological pre-treatment with at least one ligninolytic fungus, in particular a fungus selected from white rot fungi (WRF), allows the release of monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6) into the culture medium, mainly glucose, resulting from the metabolic transformation carried out by said ligninolytic fungus from some components of the biomass directly into soluble monomeric sugars, in particular, glucose can be obtained in an amount equal to 28 g/100 g of bagasse (as indicated in the following examples);
- гидролизная обработка первого твердого остатка, по меньшей мере, одной разбавленной неорганической кислотой, в частности разбавленной серной кислотой, позволяет получить почти количественный гидролиз гемицеллюлозы, содержащейся в биомассе, в основном с получением мономерных сахаров с 5 атомами углерода (С5) более конкретно, указанный количественный выход получают с использованием половины количества разбавленной неорганической кислоты в отношении случая, когда биологическая предварительная обработка биомассы не проводится;- hydrolysis treatment of the first solid residue with at least one dilute inorganic acid, in particular dilute sulfuric acid, allows to obtain an almost quantitative hydrolysis of the hemicellulose contained in the biomass, mainly with the production of monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) more specifically, specified quantitative yield is obtained using half the amount of dilute inorganic acid in relation to the case where the biological pre-treatment of the biomass is not carried out;
- ферментативный гидролиз второго твердого остатка позволяет гидролизовать целлюлозу, все еще содержащуюся, преимущественно получая мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), в частности глюкозу, причем указанный выход выше, чем в случае, когда биологическая предварительная обработка биомассы не проводится;- the enzymatic hydrolysis of the second solid residue makes it possible to hydrolyze the cellulose still present, preferentially obtaining monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), in particular glucose, said yield being higher than when no biological pre-treatment of the biomass is carried out;
- указанный способ позволяет получить мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5) и мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6) примерно 50 г/100 г багассы (сухой вес), причем указанный выход явно выше, чем полученный без предварительной биологической обработки багассы, равной 22 г/100 г багассы (сухой вес) (как указано в следующих примерах).- this method allows to obtain monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) and monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6) of about 50 g/100 g of bagasse (dry weight), and this yield is clearly higher than that obtained without prior biological treatment of bagasse, equal to 22 g/100 g bagasse (dry weight) (as indicated in the following examples).
Следовательно, настоящее изобретение относится к способу производства сахаров из биомассы, получаемой из растений гваюла, включающему:Therefore, the present invention relates to a process for the production of sugars from biomass derived from guayule plants, comprising:
- подвергание указанной биомассы биологической предварительной обработке в присутствии по меньшей мере одного лигнинолитического гриба с получением жидкой фазы, содержащей сахара и первый твердый остаток;subjecting said biomass to a biological pre-treatment in the presence of at least one ligninolytic fungus to obtain a liquid phase containing sugars and a first solid residue;
- подвергание указанного первого твердого остатка гидролизу в присутствии по меньшей мере одной разбавленной неорганической кислоты с получением первого гидролизата, содержащего сахара и второй твердый остаток;- subjecting said first solid residue to hydrolysis in the presence of at least one dilute inorganic acid to obtain a first hydrolyzate containing sugars and a second solid residue;
- подвергание указанного второго твердого остатка ферментативному гидролизу с получением второго гидролизата, содержащего сахара и третий твердый остаток.- subjecting said second solid residue to enzymatic hydrolysis to obtain a second hydrolyzate containing sugars and a third solid residue.
Для целей настоящего описания и последующей формулы изобретения определения числовых диапазонов всегда включают крайние значения, если не указано иное.For the purposes of this description and the following claims, definitions of numerical ranges always include extreme values unless otherwise indicated.
Для целей настоящего описания и последующей формулы изобретения термин «содержащий» также включает термины «который по существу состоит из» или «который состоит из».For the purposes of the present description and the following claims, the term "comprising" also includes the terms "which essentially consists of" or "which consists of".
Для целей настоящего описания и следующей формулы изобретения «растение гуайюла» обычно означает как виды Parthenium argentatum, так и растения типа гваюла перечисленных выше видов.For the purposes of this description and the following claims, "guayule plant" generally means both the Parthenium argentatum species and the guayule-type plants of the species listed above.
Для целей настоящего описания и следующей формулы изобретения «мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5)» означают пентозные сахара или, проще говоря, пентозы, которые представляют собой моносахариды, содержащие пять атомов углерода, имеющие химическую формулу C5H10O5. Аналогично, для целей настоящего описания и последующей формулы изобретения «мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6)» означают гексозные сахара или, более просто, гексозы, которые представляют собой моносахариды, содержащие шесть атомов углерода, имеющие химическую формулу C6H12O6.For the purposes of this specification and the following claims, "5-carbon (C5) monomeric sugars" means pentose sugars, or more simply pentoses, which are five-carbon monosaccharides having the chemical formula C 5 H 10 O 5 . Similarly, for the purposes of this description and the following claims, “6 carbon (C6) monomeric sugars” means hexose sugars, or more simply hexoses, which are monosaccharides containing six carbon atoms having the chemical formula C 6 H 12 O 6 .
Для целей настоящего описания и последующей формулы изобретения термин «биомасса, полученная из растений гваюла» означает любую форму (например, целое растение, части растения, включая корни, ветви и/или стебли, листья, любую кору, фрагменты растений, полученные путем рубки, размалывания и т.д., брикеты и пеллеты, полученные путем прессования фрагментов растений), где растение гваюла используют с целью получения, с помощью химических и/или физических методов, латекса, каучука, смолы, багассы, сахара и других компонентов, присутствующих в самом растении.For the purposes of this description and the following claims, the term "biomass derived from guayule plants" means any form (for example, the whole plant, plant parts including roots, branches and/or stems, leaves, any bark, plant fragments obtained by cutting, milling, etc., briquettes and pellets obtained by pressing plant fragments), where the guayule plant is used to obtain, by chemical and / or physical methods, latex, rubber, resin, bagasse, sugar and other components present in the plant itself.
Для целей настоящего описания и последующей формулы изобретения термин «багасса» означает остаточную часть растительного материала, полученную в результате процессов экстракции, которым могут подвергаться растения гваюла. Багасса может также включать в себя некоторые количества не растительного материала, например почвы, песка и т.д.), обычно связанного с корнями растений и полученного из обрабатываемой земли.For the purposes of this description and the following claims, the term "bagasse" means the residual plant material resulting from the extraction processes to which guayule plants may be subjected. Bagasse may also include some non-plant material, such as soil, sand, etc., usually associated with plant roots and derived from cultivated land.
Для целей настоящего описания и последующей формулы изобретения термин «мисцелла» означает раствор, суспензию или эмульсию, состоящую из латекса, каучука и/или смолы, воды и/или органических растворителей, в которых осуществляется процесс экстракции, полученный после отделения багассы.For the purposes of this description and the following claims, the term "miscella" means a solution, suspension or emulsion consisting of latex, rubber and/or resin, water and/or organic solvents, in which the extraction process obtained after bagasse separation is carried out.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения указанная биомасса, полученная из растений гваюлы, представляет собой багассу, полученную в результате процессов экстракции, которым подвергаются указанные растения гваюла.According to a preferred embodiment of the present invention, said biomass derived from guayule plants is bagasse from the extraction processes to which said guayule plants are subjected.
Процессы экстракции, которым растения гваюла могут быть подвергнуты с целью получения багассы, известны в данной области техники. Для целей настоящего изобретения, предпочтительно, указанная багасса может быть получена посредством процесса, описанного в международной заявке на патент WO 2016/062753 на имя заявителя, о которой сообщалось выше, включенной в настоящий документ для справочных целей.The extraction processes that guayule plants can be subjected to to produce bagasse are known in the art. For the purposes of the present invention, preferably, said bagasse can be obtained by the process described in the international patent application WO 2016/062753 in the name of the applicant, which was reported above, included herein for reference purposes.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения указанный по меньшей мере один лигнолитический гриб может быть выбран, например, из грибов белой гнили (WRF), принадлежащих к штамму Pleurotus ostreatus, Formitiporia mediterranea.According to a preferred embodiment of the present invention, said at least one lignolytic fungus can be selected, for example, from white rot fungi (WRF) belonging to a strain of Pleurotus ostreatus, Formitiporia mediterranea.
В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения указанный лигнинолитический гриб может быть выбран, например, из: Pleurotus ostreatus MUCL 29420, Formitiporia mediterranea MUCL 45670, полученного от BCCM (BE) Belgian Coordinated Collection of Microorganism, Agro-food & Environmental fungal collection MUCL (Бельгийской координированной коллекции микроорганизмов, Agro-food & Экологическая грибковая коллекция MUCL).According to a particularly preferred embodiment of the present invention, said ligninolytic fungus can be selected, for example, from: Pleurotus ostreatus MUCL 29420, Formitiporia mediterranea MUCL 45670 obtained from BCCM (BE) Belgian Coordinated Collection of Microorganism, Agro-food & Environmental fungal collection MUCL (Belgian Coordinated Collection of Microorganisms, Agro-food & Ecological Fungal Collection MUCL).
Для цели настоящего изобретения инокулят готовят с указанным лигнинолитическим грибом в соответствии со способами, известными в данной области техники, в присутствии питательных сред, содержащих глюкозу и различные питательные вещества, такие как, например, азот, фосфат калия, магний, соли, витамины, постепенно переходя к все более и более минимальным культуральным средам (т.е. содержащим все более низкую концентрацию макронутриентов, которые могут быть легко ассимилированы лигнолитическим грибом, таким как, например, углерод, азот, фосфор), при переходе от одной субкультуры к следующей. Затем аликвоту (5 мл) полученной таким образом культуры переносят, работая в стерильных условиях, в колбу на 500 мл, содержащую 100 г зерен мягкой пшеницы, которую выдерживают при перемешивании до тех пор, пока грибной мицелий не покроет всю массу зерен пшеницы. Затем колбу помещают в условия шкафа с ламинарным потоком с целью высушивания полученной массы, которую затем тонко измельчают, получая пшеничную муку, загрязненную грибами, и используют для предварительной обработки биомассы (как указано в следующих примерах).For the purpose of the present invention, the inoculum is prepared with said ligninolytic fungus according to methods known in the art, in the presence of nutrient media containing glucose and various nutrients such as, for example, nitrogen, potassium phosphate, magnesium, salts, vitamins, gradually moving to more and more minimal culture media (i.e., containing progressively lower concentrations of macronutrients that can be easily assimilated by the lignolytic fungus, such as, for example, carbon, nitrogen, phosphorus) as one subculture progresses to the next. Then an aliquot (5 ml) of the culture thus obtained is transferred, working under sterile conditions, to a 500 ml flask containing 100 g of common wheat kernels, which is kept under stirring until the fungal mycelium covers the entire mass of wheat grains. The flask is then placed in a laminar flow cabinet to dry the resulting mass, which is then finely ground to yield fungi-contaminated wheat flour and used to pre-treat the biomass (as indicated in the following examples).
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, указанную биологическую предварительную обработку можно проводить при температуре в диапазоне от 20 до 40°С, предпочтительно в диапазоне от 23 до 35°С.According to a preferred embodiment of the present invention, said biological pretreatment can be carried out at a temperature in the range of 20 to 40°C, preferably in the range of 23 to 35°C.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, указанная биологическая предварительная обработка может проводиться в течение периода времени от 5 дней до 25 дней, предпочтительно от 10 дней до 20 дней.According to a preferred embodiment of the present invention, said biological pre-treatment may be carried out over a period of 5 days to 25 days, preferably 10 days to 20 days.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, указанную биологическую предварительную обработку можно проводить при рН в диапазоне от 4,5 до 7, предпочтительно в диапазоне от 5 до 6,7.According to a preferred embodiment of the present invention, said biological pretreatment can be carried out at a pH in the range of 4.5 to 7, preferably in the range of 5 to 6.7.
В результате биологической предварительной обработки указанной биомассы получают суспензию, содержащую твердую фазу (то есть первый твердый остаток) и водную фазу (то есть жидкую фазу, содержащую сахара). Указанную суспензию подвергают фильтрации или центрифугированию с целью получения твердой фазы, то есть первого твердого остатка, содержащего лигнин, целлюлозу и клетки лигнинолитического гриба (мицелий), и водной фазы, то есть жидкой фазы, содержащей сахара.As a result of the biological pretreatment of said biomass, a suspension is obtained containing a solid phase (ie a first solid residue) and an aqueous phase (ie a liquid phase containing sugars). Said suspension is subjected to filtration or centrifugation in order to obtain a solid phase, i.e. a first solid residue containing lignin, cellulose and cells of a ligninolytic fungus (mycelium), and an aqueous phase, i.e. a liquid phase containing sugars.
Следует отметить, что сахара, содержащиеся в указанной жидкой фазе, в частности мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), в частности глюкоза, происходят от метаболической активности лигнинолитического гриба.It should be noted that the sugars contained in said liquid phase, in particular monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), in particular glucose, are derived from the metabolic activity of the ligninolytic fungus.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, указанная разбавленная неорганическая кислота может быть выбрана, например, из серной кислоты, фосфорной кислоты или их смесей. Предпочтительно указанная разбавленная неорганическая кислота представляет собой разбавленную серную кислоту, еще более предпочтительно она представляет собой 2,5 мас.% водный раствор серной кислоты.According to a preferred embodiment of the present invention, said dilute inorganic acid may be selected, for example, from sulfuric acid, phosphoric acid or mixtures thereof. Preferably, said dilute inorganic acid is dilute sulfuric acid, even more preferably it is 2.5 wt% aqueous sulfuric acid.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, указанный гидролиз в присутствии по меньшей мере одной разбавленной неорганической кислоты можно проводить в течение времени в диапазоне от 30 минут до 120 минут, предпочтительно в диапазоне от 45 минут до 90 минут.According to a preferred embodiment of the present invention, said hydrolysis in the presence of at least one dilute inorganic acid can be carried out for a time in the range of 30 minutes to 120 minutes, preferably in the range of 45 minutes to 90 minutes.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, указанный гидролиз в присутствии по меньшей мере одной разбавленной неорганической кислоты может проводиться при температуре в диапазоне от 110 до 160°С, предпочтительно в диапазоне от 110 до 130°С. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said hydrolysis in the presence of at least one dilute inorganic acid can be carried out at a temperature in the range from 110 to 160°C, preferably in the range from 110 to 130°C.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, указанный гидролиз в присутствии по меньшей мере одной разбавленной неорганической кислоты можно проводить при рН в диапазоне от 0,05 до 2, предпочтительно в диапазоне от 0,08 до 1,0.According to a preferred embodiment of the present invention, said hydrolysis in the presence of at least one dilute inorganic acid can be carried out at a pH in the range of 0.05 to 2, preferably in the range of 0.08 to 1.0.
В результате гидролиза указанного первого твердого остатка получают смесь, содержащую твердую фазу (то есть второй твердый остаток) и водную фазу (то есть первый гидролизат). Указанную смесь подвергают фильтрации или центрифугированию с целью получения твердой фазы, то есть второго твердого остатка, содержащего лигнин и целлюлозу, и водной фазы, то есть первого гидролизата, преимущественно содержащего мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5).Hydrolysis of said first solid residue results in a mixture containing a solid phase (ie a second solid residue) and an aqueous phase (ie a first hydrolyzate). This mixture is subjected to filtration or centrifugation to obtain a solid phase, i.e. a second solid residue containing lignin and cellulose, and an aqueous phase, i.e. a first hydrolyzate predominantly containing monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5).
Следует отметить, что сахара, содержащиеся в указанном первом гидролизате, в частности мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5), в частности ксилоза, образуются в результате гидролиза гемицеллюлозы, содержащейся в указанном первом твердом остатке.It should be noted that the sugars contained in said first hydrolyzate, in particular monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5), in particular xylose, are formed by hydrolysis of the hemicellulose contained in said first solid residue.
Ферментативный гидролиз указанного второго твердого остатка, содержащего лигнин и целлюлозу, может быть осуществлен в соответствии с методиками, известными в данной области техники, как описано, например, в патентах US 5628830, US 5916780 и US 6,090,595, с использованием коммерческих ферментов, таких как: например, Cellic® CTec2 от Novozymes Bioenergy, Celluclast 1,5 л (Novozymes), Econase CE (Rohm Enzymes), Spezyme (Genecor), Novozym 188 (Novozymes), используемые индивидуально или смешанные вместе. В результате ферментативного гидролиза указанного второго твердого остатка получают смесь, содержащую твердую фазу (то есть третий твердый остаток) и водную фазу (то есть второй гидролизат). Указанную смесь подвергают фильтрации или центрифугированию с целью получения твердой фазы, то есть третьего твердого остатка, содержащего лигнин и целлюлозу, и водной фазы, то есть второго гидролизата, преимущественно содержащего мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), в частности глюкозу, полученный в результате гидролиза целлюлозы.Enzymatic hydrolysis of said second solid residue containing lignin and cellulose can be carried out according to techniques known in the art, as described, for example, in US Pat. eg Cellic® CTec2 from Novozymes Bioenergy, Celluclast 1.5 L (Novozymes), Econase CE (Rohm Enzymes), Spezyme (Genecor), Novozym 188 (Novozymes) used alone or mixed together. As a result of enzymatic hydrolysis of the specified second solid residue, a mixture containing a solid phase (ie the third solid residue) and an aqueous phase (ie the second hydrolyzate) is obtained. This mixture is subjected to filtration or centrifugation in order to obtain a solid phase, i.e. a third solid residue containing lignin and cellulose, and an aqueous phase, i.e. a second hydrolyzate predominantly containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), in particular glucose, obtained in result of cellulose hydrolysis.
Полученные таким образом сахара могут быть преимущественно использованы в качестве источников углерода в процессах ферментации для получения спиртов (например, этанола, бутанола), липидов, диолов (например, 1,3-пропандиола, 1,3-бутандиола, 1,4-бутандиола, 2,3-бутандиол) или в процессах химического синтеза для получения других промежуточных продуктов или химических продуктов (например, фурфурола). Указанные спирты и липиды могут быть преимущественно использованы в свою очередь при производстве биотоплива (например, биодизеля или «зеленого дизельного топлива»), которое можно использовать как таковое или смешивать с другими видами топлива для транспортировки, тогда как указанные диолы можно использовать при производстве таких продуктов, как биобутадиен, которые, в свою очередь, могут быть использованы для производства каучуков (например, полибутадиен или его сополимеры). Указанные виды применения особенно важны в случае биопереработки.The sugars thus obtained can advantageously be used as carbon sources in fermentation processes to produce alcohols (e.g. ethanol, butanol), lipids, diols (e.g. 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol) or in chemical synthesis processes to produce other intermediates or chemicals (eg furfural). These alcohols and lipids can advantageously be used in turn in the production of biofuels (e.g., biodiesel or "green diesel"), which can be used as such or blended with other transport fuels, while these diols can be used in the production of such products. , as biobutadiene, which, in turn, can be used for the production of rubbers (for example, polybutadiene or its copolymers). These uses are particularly important in the case of biorefining.
Лигнин может использоваться в качестве топлива или для приготовления композиционных материалов (например, после тонкого помола лигнин может быть диспергирован в соответствующих синтетических полимерах, таких как, например, полиэтилен, полистирол) или в виде бионаполнителей (например, после тонкого измельчения, лигнин может быть диспергирован в резиновых смесях).Lignin can be used as a fuel or for the preparation of composite materials (for example, after fine grinding, lignin can be dispersed in appropriate synthetic polymers, such as, for example, polyethylene, polystyrene) or as biofillers (for example, after fine grinding, lignin can be dispersed in rubber compounds).
Количества сахаров, полученных после гидролиза, могут быть определены с помощью методов, известных в данной области техники, таких как, например, высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) или ионообменная хроматография.The amounts of sugars obtained after hydrolysis can be determined using methods known in the art, such as, for example, high performance liquid chromatography (HPLC) or ion exchange chromatography.
Настоящее изобретение теперь будет проиллюстрировано более подробно посредством варианта осуществления со ссылкой на фиг. 1, описанную ниже.The present invention will now be illustrated in more detail by means of an embodiment with reference to FIG. 1 described below.
Фиг. 1 изображает вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением. Для этой цели от растения гваюла (1) ветви, стебли и листья (100) отделяют, например, путем механической обработки. Ветви, стебли и листья (100) подвергают экстракции, например, в присутствии основного водного раствора (не показан на фиг. 1) с получением первой мисцеллы, из которой экстрагируется латекс (101), и первая багасса без латекса (не показано на фиг. 1). Указанная первая багасса без латекса подвергается экстракции, например, в присутствии системы полярных растворителей (не показано на фиг. 1), получая вторую мисцеллу, из которой извлекается смола (103), и вторая багасса без латекса и без смолы (не показано на фиг. 1). Указанная вторая багасса без латекса и без смолы подвергается экстракции, например, в присутствии системы неполярных растворителей (не показано на фиг. 1) с получением третьей мисцеллы, из которой извлекается каучук (102), и третья багасса без латекса, без смолы и без каучука (110). Багассу (110) подвергают биологической предварительной обработке в присутствии по меньшей мере одного лигнолитического гриба, выбранного из грибов белой гнили (WRF), принадлежащих к штамму Pleurotus ostreatus или Formitiporia mediterranea, с получением жидкой фазы (111), содержащей мономерные сахара с 6 атомов углерода (С6), в частности глюкозу, и первый твердый остаток (120). Указанный первый твердый остаток (120) подвергают гидролизу в присутствии по меньшей мере одной разбавленной неорганической кислоты (например, в присутствии разбавленной серной кислоты) с получением первого гидролизата (121), преимущественно содержащего мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5) и второй твердый остаток (130). Указанный второй твердый остаток (130) подвергают ферментативному гидролизу с получением второго гидролизата (131), преимущественно содержащего мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), в частности глюкозу, и третий твердый остаток (140) (обозначенный как лигнин на фиг. 1). Лигнин (140) может быть удобно использован для приготовления композиционных материалов или бионаполнителей (400). Гидролизаты, содержащие мономерные сахара (111), (121) и (131), могут быть использованы при получении путем ферментации биопродуктов (300) (таких как, например, биобутандиолы) или биотоплива (таких как, например, микробные масла или этанол) (300) или при получении посредством химического синтеза химических продуктов (200) (таких как, например, фурфурол).Fig. 1 shows an embodiment of the method according to the present invention. For this purpose, branches, stems and leaves (100) are separated from the guayule plant (1), for example by mechanical processing. Branches, stems and leaves (100) are subjected to extraction, for example in the presence of a basic aqueous solution (not shown in Fig. 1) to obtain the first miscella from which the latex is extracted (101) and the first latex-free bagasse (not shown in Fig. one). Said first latex-free bagasse is subjected to extraction, for example in the presence of a polar solvent system (not shown in FIG. 1), to obtain a second miscella from which resin (103) is extracted, and a second latex-free and resin-free bagasse (not shown in FIG. one). Said second bagasse without latex and without resin is subjected to extraction, for example, in the presence of a system of non-polar solvents (not shown in Fig. 1) to obtain a third miscella, from which rubber (102) is extracted, and a third bagasse without latex, without resin and without rubber (110). Bagasse (110) is subjected to biological pretreatment in the presence of at least one lignolytic fungus selected from white rot fungi (WRF) belonging to a strain of Pleurotus ostreatus or Formitiporia mediterranea to obtain a liquid phase (111) containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), in particular glucose, and the first solid residue (120). Said first solid residue (120) is hydrolysed in the presence of at least one dilute inorganic acid (e.g. in the presence of dilute sulfuric acid) to obtain a first hydrolyzate (121) predominantly containing 5 carbon monomeric sugars (C5) and a second solid residue (130). This second solid residue (130) is subjected to enzymatic hydrolysis to obtain a second hydrolyzate (131) predominantly containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), in particular glucose, and a third solid residue (140) (indicated as lignin in Fig. 1) . Lignin (140) can be conveniently used to prepare composite materials or biofillers (400). Hydrolysates containing monomeric sugars (111), (121) and (131) can be used in the production by fermentation of bioproducts (300) (such as, for example, biobutanediols) or biofuels (such as, for example, microbial oils or ethanol) ( 300) or when obtained by chemical synthesis of chemical products (200) (such as, for example, furfural).
Более подробную информацию о получении указанных различных типов багассы, как, например, о получении латекса, смолы, каучука, эфирных масел из растений гваюла, можно найти, например, в международной заявке на патент WO 2016/062753 на имя упомянутого выше заявителя, или в итальянской патентной заявке IT2015000082659 на имя заявителя, включенной в настоящий документ для справочных целей.More detailed information on the production of these different types of bagasse, such as the production of latex, resin, rubber, essential oils from guayule plants, can be found, for example, in international patent application WO 2016/062753 in the name of the applicant mentioned above, or in Italian patent application IT2015000082659 in the name of the Applicant, which is included in this document for reference purposes.
Багасса, полученная из растений гваюла, использованная в следующих примерах, содержала: 18 мас.% целлюлозы (глюкан), 11,6 мас.% ксилана, 5,5 мас.% арабинана, 1,5 мас.% галактана и 31 мас.% лигнина по отношению к общему весу (сухому весу) багассы. Состав багассы, полученной из растений гваюла, определяли в соответствии с международным стандартным методом, определенным NREL, США (A. Sluiter et al., NREL/TP-510-42618, пересмотренный в июле 2011 г. «Определение структурных углеводов и лигнина в Биомасса»).The guayule-derived bagasse used in the following examples contained: 18 wt.% cellulose (glucan), 11.6 wt.% xylan, 5.5 wt.% arabinan, 1.5 wt.% galactan and 31 wt. % lignin based on total weight (dry weight) of bagasse. The composition of bagasse obtained from guayule plants was determined according to the international standard method defined by NREL, USA (A. Sluiter et al., NREL/TP-510-42618, revised July 2011 "Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass ").
Для лучшего понимания настоящего изобретения и его практического применения, ниже приведены некоторые иллюстративные и не ограничивающие его примеры.For a better understanding of the present invention and its practical application, the following are some illustrative and non-limiting examples.
Пример 1 (сравнительный)Example 1 (comparative)
Ферментативный гидролиз багассы, полученной из растений гваюлаEnzymatic hydrolysis of bagasse derived from guayule plants
200 г багассы, полученной из растений гваюла (Parthenium argentatum), промывали водой, сушили в печи при 60°С в течение одной ночи и измельчали (диаметр частиц <2 мм).200 g of bagasse obtained from guayule plants (Parthenium argentatum) was washed with water, dried in an oven at 60° C. for one night and ground (particle diameter <2 mm).
Затем в колбе на 500 мл была приготовлена 10% -ная по весу суспензия в воде вышеуказанной багассы по отношению к общей массе суспензии, к которой была добавлена ферментная смесь Cellic® CTec2 (Novozymes Bioenergy) в количестве 10% по весу по отношению к загруженной багассе (сухой вес) и 100 мл 50 мМ исходного раствора цитратного буфера при pH 5: все оставляли при перемешивании (150 об/мин) при 50°C в течение 72 часов, получая смесь, содержащую твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и гидролизат, содержащий сахара с 6 атомами углерода (C6). После того как все остыло до комнатной температуры (25°C), указанный твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и указанный гидролизат, содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6), отделяли фильтрованием.Then, in a 500 ml flask, a 10% by weight suspension in water of the above bagasse was prepared in relation to the total mass of the suspension, to which Cellic® CTec2 enzyme mixture (Novozymes Bioenergy) was added in an amount of 10% by weight in relation to the loaded bagasse (dry weight) and 100 ml of 50 mM citrate buffer stock solution at pH 5: all left under stirring (150 rpm) at 50°C for 72 hours, obtaining a mixture containing a solid residue containing lignin and cellulose, and a hydrolyzate containing sugars with 6 carbon atoms (C6). After everything had cooled to room temperature (25° C.), said solid residue containing lignin and cellulose and said hydrolyzate containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6) were separated by filtration.
Указанный гидролизат, содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), после выпаривания под вакуумом (40 мбар, 40°С) содержал 2,05 г глюкозы/100 г багассы (сухой вес).This hydrolyzate, containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), after evaporation under vacuum (40 mbar, 40° C.), contained 2.05 g glucose/100 g bagasse (dry weight).
Содержание сахара определяли с помощью ионообменной хроматографии (HPAE-PAD), используя хроматографическую систему Dionex, снабженную колонкой Carbopac PA 100, с градиентом гидроксида натрия и ацетатом натрия в качестве противоиона.The sugar content was determined by ion exchange chromatography (HPAE-PAD) using a Dionex chromatography system equipped with a Carbopac PA 100 column with a sodium hydroxide gradient and sodium acetate as the counterion.
Пример 2 (изобретение)Example 2 (invention)
Предварительная биологическая обработка Pleurotus ostreatus багассы, полученной из растений гваюлаPre-biological treatment of Pleurotus ostreatus bagasse obtained from guayule plants
200 г багассы, полученной из растений гваюла (Parthenium argentatum), промывали водой, сушили в печи при 60°С в течение одной ночи и измельчали (диаметр частиц <2 мм).200 g of bagasse obtained from guayule plants (Parthenium argentatum) was washed with water, dried in an oven at 60° C. for one night and ground (particle diameter <2 mm).
20 г (сухой вес) вышеуказанной багассы, 1 г/л нитрата аммония (NH4NO3), 1 г/л дрожжевого экстракта и 400 мл 0,1 М исходного раствора фосфатного буфера при рН 5,5 загружали в стеклянный биореактор емкостью 500 мл, герметично закрытый, с двумя входами для отбора проб и подачи газов. Полученную смесь стерилизовали в автоклаве при 121°С в течение 10 минут. После стерилизации добавляли 1 г инокулята Pleurotus ostreatus (пшеничная мука, загрязненная грибами, содержащая около 106 КОЕ/г): полученную суспензию выдерживали при перемешивании (250 об/мин) при комнатной температуре (25°С) в течение 18 дней. В течение этого периода чистым кислородом продували биореактор (1 мл/мин) в течение примерно 60-90 минут каждые 2-3 дня, и образцы брали в разные дни после инокуляции: 0, 4, 9, 14 и 18 соответственно. Каждый тест был проведен три раза.20 g (dry weight) of the above bagasse, 1 g/l ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ), 1 g/l yeast extract and 400 ml of 0.1 M phosphate buffer stock solution at pH 5.5 were loaded into a glass bioreactor with a capacity of 500 ml, hermetically sealed, with two inlets for sampling and gas supply. The resulting mixture was sterilized in an autoclave at 121°C for 10 minutes. After sterilization, 1 g of Pleurotus ostreatus inoculum (wheat flour contaminated with fungi containing about 10 6 cfu/g) was added: the resulting suspension was kept under stirring (250 rpm) at room temperature (25°C) for 18 days. During this period, pure oxygen was purged into the bioreactor (1 ml/min) for about 60-90 minutes every 2-3 days, and samples were taken on different days after inoculation: 0, 4, 9, 14 and 18, respectively. Each test was carried out three times.
Наблюдалось, что мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), включая в основном глюкозу, постепенно накапливались в культуральной среде (жидкая фаза) в соответствии с колоколообразной кинетикой. Максимальная величина накопления глюкозы, соответствующая 14 дням культивирования, составляла 28 г глюкозы/100 г загруженной багассы (сухой вес). Содержание сахара определяли, как описано в примере 1.It was observed that monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), including mainly glucose, gradually accumulated in the culture medium (liquid phase) according to bell-shaped kinetics. The maximum value of accumulation of glucose, corresponding to 14 days of cultivation, was 28 g glucose/100 g loaded bagasse (dry weight). The sugar content was determined as described in Example 1.
Первый твердый остаток, содержащий лигнин, целлюлозу и клетки лигнинолитического гриба (мицелия) Pleurotus ostreatus, был отделен от суспензии путем фильтрации и подвергнут анализу с использованием метода международного стандарта, определенного с помощью NREL, указанного выше. Указанные анализы подтвердили, что количество целлюлозы, содержащейся в полученном твердом остатке, было лишь немного ниже, чем количество, содержащееся в багассе (снижение на 2%), загруженное во время биологической предварительной обработки: учитывая, что количество получаемой глюкозы выше, чем теоретически полученное из целлюлозы, содержащейся в исходной биомассе (см. Пример 1), можно сделать вывод, что глюкоза, содержащаяся в культуральной среде, произошла из-за метаболической активности лигнинолитического гриба Pleurotus ostreatus.The first solid residue containing lignin, cellulose and cells of the ligninolytic fungus (mycelium) Pleurotus ostreatus was separated from the suspension by filtration and subjected to analysis using the international standard method defined by NREL above. These analyzes confirmed that the amount of cellulose contained in the resulting solids was only slightly lower than the amount contained in the bagasse (2% reduction) loaded during the biological pretreatment: given that the amount of glucose obtained is higher than theoretically obtained from the cellulose contained in the original biomass (see Example 1), it can be concluded that the glucose contained in the culture medium was due to the metabolic activity of the ligninolytic fungus Pleurotus ostreatus.
Пример 3 (изобретение)Example 3 (invention)
Биологическая предварительная обработка Fomitiporia mediterranea багассы, полученной из растений гваюлаBiological pretreatment of Fomitiporia mediterranea bagasse derived from guayule plants
200 г багассы, полученной из растений гваюла (Parthenium argentatum), промывали водой, сушили в печи при 60°С в течение одной ночи и измельчали (диаметр частиц <2 мм).200 g of bagasse obtained from guayule plants (Parthenium argentatum) was washed with water, dried in an oven at 60° C. for one night and ground (particle diameter <2 mm).
Загружали 20 г (сухой вес) вышеуказанной багассы, полученной из растений гваюла, 1 г/л (NH4NO3), 1 г/л дрожжевого экстракта и 400 мл 0,1 М исходного раствора фосфатного буфера при рН 5,5, в стеклянный биореактор емкостью 500 мл, герметично закрытый, снабженный двумя входами для отбора проб и подачи газов. Полученную смесь стерилизовали в автоклаве при 121°С в течение 10 минут. После стерилизации добавляли 1 г инокулята Fomitiporia mediterranea (пшеничная мука, загрязненная грибами, содержащая около 106 КОЕ/г): полученную суспензию хранили при перемешивании (250 об/мин) при комнатной температуре (25°С) в течение 18 дней. В течение этого периода чистым кислородом продували биореактор (1 мл/мин) в течение примерно 60-90 минут каждые 2-3 дня, и образцы брали в разные дни после инокуляции: 0, 4, 9, 14 и 18 соответственно. Каждый тест был проведен три раза.Loaded 20 g (dry weight) of the above bagasse obtained from guayule plants, 1 g/l (NH 4 NO 3 ), 1 g/l yeast extract and 400 ml of 0.1 M stock solution of phosphate buffer at pH 5.5, in glass bioreactor with a capacity of 500 ml, hermetically sealed, equipped with two inlets for sampling and gas supply. The resulting mixture was sterilized in an autoclave at 121°C for 10 minutes. After sterilization, 1 g of Fomitiporia mediterranea inoculum (wheat flour contaminated with fungi containing about 10 6 cfu/g) was added: the resulting suspension was stored with stirring (250 rpm) at room temperature (25°C) for 18 days. During this period, pure oxygen was purged into the bioreactor (1 ml/min) for about 60-90 minutes every 2-3 days, and samples were taken on different days after inoculation: 0, 4, 9, 14 and 18, respectively. Each test was carried out three times.
Наблюдалось, что мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6), включая глюкозу, постепенно накапливались в культуральной среде (жидкая фаза) в соответствии с колоколообразной кинетикой. Максимальная величина накопления глюкозы, соответствующая 14 дням культивирования, составляла 14 г глюкозы/100 г загруженной багассы (сухой вес). Содержание сахара определяли, как описано в Примере 1.It was observed that monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), including glucose, gradually accumulated in the culture medium (liquid phase) according to bell-shaped kinetics. The maximum value of glucose accumulation corresponding to 14 days of culture was 14 g glucose/100 g loaded bagasse (dry weight). The sugar content was determined as described in Example 1.
Первый твердый остаток, содержащий лигнин, целлюлозу и клетки лигнинолитического гриба (мицелий) Fomitiporia mediterranea, отделяли от суспензии фильтрованием и подвергали анализу по методу международного стандарта, определенного NREL, указанному выше. Указанные анализы подтвердили, что количество целлюлозы, содержащейся в полученном твердом остатке, было лишь немного ниже, чем количество, содержащееся в багассе (снижение на 1,5%), загруженное во время биологической предварительной обработки. Можно сделать вывод, что глюкоза, содержащаяся в культуральной среде, происходит от метаболической активности лигнинолитического гриба Fomitiporia mediterranea.The first solid residue containing lignin, cellulose and cells of the ligninolytic fungus (mycelium) Fomitiporia mediterranea was separated from the suspension by filtration and subjected to analysis according to the international standard method defined by NREL above. These analyzes confirmed that the amount of cellulose contained in the resulting solids was only slightly lower than the amount contained in the bagasse (1.5% reduction) loaded during the biological pre-treatment. It can be concluded that the glucose contained in the culture medium comes from the metabolic activity of the ligninolytic fungus Fomitiporia mediterranea.
Пример 4 (сравнительный)Example 4 (comparative)
Ферментативный гидролиз первого твердого остатка, полученного после биологической предварительной обработки Pleurotus ostreatus багассы, полученной из растений гваюлаEnzymatic hydrolysis of the first solid residue obtained after biological pre-treatment of bagasse derived from guayule plants with Pleurotus ostreatus
Первый твердый остаток, полученный после биологической предварительной обработки Pleurotus ostreatus (пример 2), промывали водой, сушили в печи при 60°С в течение одной ночи и, наконец, подвергали ферментативному гидролизу.The first solid residue obtained after the biological pre-treatment of Pleurotus ostreatus (Example 2) was washed with water, dried in an oven at 60° C. for one night and finally subjected to enzymatic hydrolysis.
Затем в колбе на 500 мл была приготовлена 5%-ная по массе суспензия в воде указанного первого твердого остатка по отношению к общей массе суспензии, в которую была добавлена смесь ферментов Cellic® CTec2 (Novozymes Bioenergy), в количестве 10 мас.% по отношению к первому загруженному твердому остатку (сухой вес) и 100 мл 50 мМ маточного раствора цитратного буфера при рН 5: все оставляли при перемешивании (150 об/мин) при 50°С, в течение 72 часов, с получением смеси, содержащей твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и гидролизат, содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6). После того как все остыло до комнатной температуры (25°C), указанный твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и указанный гидролизат, содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6), отделяли фильтрованием.Then, in a 500 ml flask, a 5% by weight suspension in water of the indicated first solid residue was prepared in relation to the total mass of the suspension, to which a mixture of Cellic® CTec2 enzymes (Novozymes Bioenergy) was added in an amount of 10 wt.% in relation to to the first loaded solid residue (dry weight) and 100 ml of 50 mM citrate buffer stock solution at pH 5: all left under stirring (150 rpm) at 50°C for 72 hours, obtaining a mixture containing a solid residue, containing lignin and cellulose, and a hydrolyzate containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6). After everything had cooled to room temperature (25° C.), said solid residue containing lignin and cellulose and said hydrolyzate containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6) were separated by filtration.
Указанный гидролизат, содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), после концентрирования в вакууме (40 мбар, 40°С) содержал 2,8 г глюкозы/100 г багассы (сухой вес). Таким образом, полученный результат свидетельствует о том, что лигнинолитическая активность гриба Pleurotus ostreatus (пример 2) приводила только к частичному разрушению загруженной багассы, доступ к которой увеличился по отношению к багассе как таковой (пример 1), но она все еще остается неполной.This hydrolyzate, containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), after concentration in vacuo (40 mbar, 40° C.), contained 2.8 g glucose/100 g bagasse (dry weight). Thus, the result obtained indicates that the ligninolytic activity of the fungus Pleurotus ostreatus (example 2) led only to the partial destruction of the loaded bagasse, access to which increased in relation to the bagasse itself (example 1), but it still remains incomplete.
Пример 5 (сравнительный)Example 5 (comparative)
Ферментативный гидролиз первого твердого остатка, полученного после биологической предварительной обработки Fomitiporia mediterranea багассы, полученной из растений гваюлаEnzymatic hydrolysis of the first solid residue obtained after biological pre-treatment with Fomitiporia mediterranea bagasse derived from guayule plants
Первый твердый остаток, полученный после биологической предварительной обработки с помощью Fomitiporia mediterranea (пример 3), промывали водой, сушили в печи при 60°C в течение одной ночи и, наконец, подвергали ферментативному гидролизу.The first solid residue obtained after biological pre-treatment with Fomitiporia mediterranea (Example 3) was washed with water, dried in an oven at 60° C. for one night and finally subjected to enzymatic hydrolysis.
Затем в колбе на 500 мл была приготовлена 5% -ная по массе суспензия в воде указанного первого твердого остатка по отношению к общей массе суспензии, в которую была добавлена смесь ферментов Cellic® CTec2 (Novozymes Bioenergy), в количестве 10 мас.% по отношению к первому загруженному твердому остатку (сухой вес) и 100 мл 50 мМ маточного раствора цитратного буфера при рН 5: все оставляли при перемешивании (150 об/мин) при 50°С, в течение 72 часов, с получением смеси, содержащей твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и гидролизат, содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6). После того как все остыло до комнатной температуры (25°C), указанный твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и указанный гидролизат, содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6), отделяли фильтрованием.Then, in a 500 ml flask, a 5% by weight suspension in water of the specified first solid residue was prepared in relation to the total mass of the suspension, to which a mixture of Cellic® CTec2 enzymes (Novozymes Bioenergy) was added, in an amount of 10 wt.% in relation to to the first loaded solid residue (dry weight) and 100 ml of 50 mM citrate buffer stock solution at pH 5: all left under stirring (150 rpm) at 50°C for 72 hours, obtaining a mixture containing a solid residue, containing lignin and cellulose, and a hydrolyzate containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6). After everything had cooled to room temperature (25° C.), said solid residue containing lignin and cellulose and said hydrolyzate containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6) were separated by filtration.
Указанный гидролизат, содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), после концентрирования через выпаривание под вакуумом (40 мбар, 40°С) содержал 3,0 г глюкозы/100 г багассы (сухой вес). Таким образом, полученный результат свидетельствует о том, что лигнинолитическая активность гриба Fomitiporia mediterranea (пример 3) приводила только к частичному разрушению загруженной багассы, доступность которой повышена по отношению к багассе как таковой (пример 1), но она все еще остается неполной.Said hydrolyzate containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), after concentration via evaporation under vacuum (40 mbar, 40° C.), contained 3.0 g glucose/100 g bagasse (dry weight). Thus, the result obtained indicates that the ligninolytic activity of the fungus Fomitiporia mediterranea (example 3) led only to the partial destruction of the loaded bagasse, the availability of which is increased in relation to the bagasse itself (example 1), but it still remains incomplete.
Пример 6 (сравнительный)Example 6 (comparative)
Гидролиз разбавленной серной кислотой (5 мас.% водный раствор) багассы, полученной из растений гваюлаHydrolysis with dilute sulfuric acid (5 wt.% aqueous solution) of bagasse obtained from guayule plants
200 г багассы, полученной из растений гваюла (Parthenium argentatum), промывали водой, сушили в печи при 60°С в течение одной ночи и измельчали (диаметр частиц <2 мм).200 g of bagasse obtained from guayule plants (Parthenium argentatum) was washed with water, dried in an oven at 60° C. for one night and ground (particle diameter <2 mm).
Затем 2 г вышеуказанной багассы и 20 мл 5%-ного по массе водного раствора серной кислоты загружали в стеклянную бутылку объемом 100 мл с герметичным уплотнением, получая суспензию с pH, равным 0,1: бутылку помещали в автоклав, при 121°C, в течение 1 часа, с получением смеси, содержащей твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 5 атомами углерода (C5) и меньшие количества мономерных сахаров с 6 атомами углерода (C6). После того как все остыло до комнатной температуры (25°C), указанный твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и указанный гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 5 атомами углерода (C5) и меньшие количества мономерных сахаров с 6 атомами углерода (C6), разделяли с помощью фильтрация.Then, 2 g of the above bagasse and 20 ml of a 5% by weight aqueous solution of sulfuric acid were loaded into a 100 ml glass bottle with an airtight seal, obtaining a suspension with a pH of 0.1: the bottle was placed in an autoclave, at 121°C, in for 1 hour, to obtain a mixture containing a solid residue containing lignin and cellulose, and a hydrolyzate predominantly containing monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) and smaller amounts of monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6). After everything has cooled to room temperature (25°C), said solid residue containing lignin and cellulose and said hydrolyzate predominantly containing 5 carbon monomeric sugars (C5) and smaller amounts of 6 carbon monomeric sugars (C6) , separated by filtering.
Указанный гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 5 атомами углерода (C5) и меньшие количества мономерных сахаров с 6 атомами углерода (C6), после концентрирования в вакууме (40 мбар, 40°C) содержал 3,5 г глюкозы/100 г загруженного багассы (сухой вес) и 8,2 г ксилозы/100 г багассы (сухой вес).This hydrolyzate, predominantly containing 5 carbon monomeric sugars (C5) and smaller amounts of 6 carbon monomeric sugars (C6), after concentration in vacuo (40 mbar, 40° C.) contained 3.5 g glucose/100 g bagasse loaded (dry weight) and 8.2 g xylose/100 g bagasse (dry weight).
Пример 7 (изобретение)Example 7 (invention)
Гидролиз разбавленной серной кислотой (2,5 мас.% водным раствором) первого твердого остатка, полученного после биологической предварительной обработки багассы Pleurotus ostreatus, полученной из растений гваюлаHydrolysis with dilute sulfuric acid (2.5 wt.% aqueous solution) of the first solid residue obtained after biological pretreatment of bagasse Pleurotus ostreatus obtained from guayule plants
Первый твердый остаток, полученный после биологической предварительной обработки Pleurotus ostreatus (пример 2), промывали водой, сушили в печи при 60°С в течение одной ночи и, наконец, подвергали ферментативному гидролизу.The first solid residue obtained after the biological pre-treatment of Pleurotus ostreatus (Example 2) was washed with water, dried in an oven at 60° C. for one night and finally subjected to enzymatic hydrolysis.
Затем 2 г вышеуказанного багассы и 20 мл 2,5%-ного по весу водного раствора серной кислоты загружали в стеклянную бутылку объемом 100 мл с герметичным уплотнением, получая суспензию с pH, равным 0,3: бутылку помещали в автоклав, при 121°С, в течение 1 часа, с получением смеси, содержащей второй твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и первый гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5) и меньшие количества мономерных сахаров с 6 атомами углерода (С6). После того как все остыло до комнатной температуры (25°C), указанный второй твердый остаток, включающий лигнин и целлюлозу, и указанный первый гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 5 атомами углерода (C5) и меньшие количества мономерных сахаров с 6 атомами углерода (C6), были отделены фильтрацией.Then, 2 g of the above bagasse and 20 ml of a 2.5% by weight aqueous solution of sulfuric acid were loaded into a 100 ml glass bottle with an airtight seal, obtaining a suspension with a pH of 0.3: the bottle was placed in an autoclave, at 121°C , for 1 hour, to obtain a mixture containing a second solid residue containing lignin and cellulose, and a first hydrolyzate, predominantly containing monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) and smaller amounts of monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6). After everything has cooled to room temperature (25° C.), said second solid residue comprising lignin and cellulose and said first hydrolyzate predominantly containing 5 carbon monomeric sugars (C5) and smaller amounts of 6 carbon monomeric sugars ( C6) were separated by filtration.
Указанный первый гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 5 атомами углерода (C5) и меньшие количества мономерных сахаров с 6 атомами углерода (C6), после концентрирования вакуумным испарением (40 мбар, 40°C) содержал 3,8 г глюкозы/100 г загруженной багассы (сухой вес) и 6,4 г ксилозы/100 г загруженной багассы (сухой вес). Следовательно, были получены результаты, аналогичные полученным в Примере 6 (сравнительном), но с использованием более разбавленной серной кислоты (2,5 мас.% водного раствора вместо 5 мас.%).Said first hydrolyzate, predominantly containing 5 carbon monomeric sugars (C5) and smaller amounts of 6 carbon monomeric sugars (C6), after concentration by vacuum evaporation (40 mbar, 40° C.), contained 3.8 g glucose/100 g loaded bagasse (dry weight) and 6.4 g xylose/100 g bagasse loaded (dry weight). Therefore, results similar to those obtained in Example 6 (comparative) were obtained, but using more dilute sulfuric acid (2.5 wt.% aqueous solution instead of 5 wt.%).
Пример 8 (сравнительный)Example 8 (comparative)
Ферментативный гидролиз твердого остатка, полученного из багассы, полученной из растений гваюла, после гидролиза разбавленной серной кислотой (5% по массе водный раствор)Enzymatic hydrolysis of a solid residue derived from guayule-derived bagasse after hydrolysis with dilute sulfuric acid (5% w/w aqueous solution)
Твердый остаток, полученный после гидролиза водным раствором 5%-ной по массе серной кислоты (пример 6), промывали водой, сушили в печи при 60°С в течение одной ночи и, наконец, подвергали ферментативному гидролизу.The solid residue obtained after hydrolysis with an aqueous solution of 5% by weight sulfuric acid (Example 6) was washed with water, dried in an oven at 60° C. for one night and finally subjected to enzymatic hydrolysis.
Затем в колбе на 500 мл готовили 5 мас.% суспензию в воде указанного твердого остатка по отношению к общей массе суспензии, к которой добавляли ферментную смесь Cellic® CTec2 (Novozymes Bioenergy) в количестве 10 мас.% по отношению к загруженному твердому остатку (сухой вес) и 100 мл 50 мМ исходного раствора цитратного буфера при рН 5: все оставляли при перемешивании (150 об/мин) при 50°С, в течение 72 часов получают смесь, содержащую твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6) и меньшие количества мономерных сахаров с 5 атомами углерода (C5). После того как все остыло до комнатной температуры (25°C), указанный твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и указанный гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6) и меньшие количества мономерных сахаров с 5 атомами углерода (C5), разделяли с помощью фильтрации.Then, in a 500 ml flask, a 5 wt.% suspension in water of the indicated solid residue relative to the total mass of the suspension was prepared, to which Cellic® CTec2 enzyme mixture (Novozymes Bioenergy) was added in an amount of 10 wt.% relative to the loaded solid residue (dry wt) and 100 ml of 50 mM citrate buffer stock solution at pH 5: all left under stirring (150 rpm) at 50°C, within 72 hours a mixture is obtained containing a solid residue containing lignin and cellulose, and a hydrolyzate, mainly containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6) and smaller amounts of monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5). After everything has cooled to room temperature (25° C.), said solid residue containing lignin and cellulose and said hydrolyzate predominantly containing 6 carbon monomeric sugars (C6) and smaller amounts of 5 carbon monomeric sugars (C5) separated by filtration.
Указанный второй гидролизат, содержащий мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5) и преимущественно мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), после концентрирования выпариванием в вакууме (40 мбар, 40°С) содержал 6,0 г глюкозы/100 г загруженной багассы (сухой вес) и 0,7 г ксилозы/100 г загруженной багассы (сухой вес).Said second hydrolyzate containing 5 carbon monomeric sugars (C5) and predominantly 6 carbon monomeric sugars (C6) after concentration by evaporation under vacuum (40 mbar, 40° C.) contained 6.0 g glucose/100 g bagasse loaded (dry weight) and 0.7 g xylose/100 g loaded bagasse (dry weight).
Пример 9 (изобретение)Example 9 (invention)
Ферментативный гидролиз второго твердого остатка, полученного из багассы, полученной из растений гваюла, после биологической предварительной обработки Pleurotus ostreatus и гидролиза разбавленной серной кислотой (2,5% по массе водный раствор)Enzymatic hydrolysis of a second solid residue derived from guayule-derived bagasse after biological pretreatment with Pleurotus ostreatus and hydrolysis with dilute sulfuric acid (2.5% by weight aqueous solution)
Второй твердый остаток, полученный после обработки водным раствором 2,5 мас.% серной кислоты (пример 7), промывали водой, сушили в печи при 60°С в течение одной ночи и, наконец, подвергали ферментативному гидролизу.The second solid residue obtained after treatment with an aqueous solution of 2.5 wt.% sulfuric acid (example 7), washed with water, dried in an oven at 60°C for one night and finally subjected to enzymatic hydrolysis.
Затем в колбе на 500 мл готовили 5 мас.% суспензию в воде указанного твердого остатка по отношению к общей массе суспензии, к которой добавляли ферментную смесь Cellic® CTec2 (Novozymes Bioenergy) в количестве 10 мас.% по отношению к загруженному твердому остатку (сухой вес) и 100 мл 50 мМ исходного раствора цитратного буфера при рН 5: все оставляли при перемешивании (150 об/мин) при 50°С, в течение 72 часов получают смесь, содержащую твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и второй гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6) и меньшие количества мономерных сахаров с 5 атомами углерода (C5). После того как все остыло до комнатной температуры (25°C), указанный третий твердый остаток, содержащий лигнин и целлюлозу, и указанный второй гидролизат, преимущественно содержащий мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6) и меньшие количества мономерных сахаров с 5 атомами углерода (C5), были отделены фильтрацией.Then, in a 500 ml flask, a 5 wt.% suspension in water of the indicated solid residue relative to the total mass of the suspension was prepared, to which Cellic® CTec2 enzyme mixture (Novozymes Bioenergy) was added in an amount of 10 wt.% relative to the loaded solid residue (dry wt) and 100 ml of 50 mM citrate buffer stock solution at pH 5: all left under stirring (150 rpm) at 50°C, within 72 hours a mixture is obtained containing a solid residue containing lignin and cellulose, and a second hydrolyzate, predominantly containing monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6) and smaller amounts of monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5). After everything has cooled to room temperature (25° C.), said third solid residue containing lignin and cellulose and said second hydrolyzate predominantly containing 6 carbon monomeric sugars (C6) and smaller amounts of 5 carbon monomeric sugars ( C5) were separated by filtration.
Указанный второй гидролизат преимущественно содержит мономерные сахара с 6 атомами углерода (C6) и меньшие количества мономерных сахаров с 5 атомами углерода (C5), после концентрирования вакуумным испарением (40 мбар, 40°C) содержится 6,4 г глюкозы/100 г загруженной багассы (сухой вес) и 0,7 г ксилозы/100 г загруженной багассы (сухой вес). Следовательно, были получены выходы, аналогичные полученным в примере 7 (сравнительном), но с использованием разбавленной серной кислоты (2,5 мас.% водного раствора вместо 5 мас.%).Said second hydrolyzate predominantly contains 6 carbon monomeric sugars (C6) and smaller amounts of 5 carbon monomeric sugars (C5), after concentration by vacuum evaporation (40 mbar, 40°C) contains 6.4 g glucose/100 g bagasse loaded (dry weight) and 0.7 g xylose/100 g loaded bagasse (dry weight). Therefore, yields similar to those obtained in example 7 (comparative) were obtained, but using dilute sulfuric acid (2.5 wt.% aqueous solution instead of 5 wt.%).
Из приведенных выше примеров можно вывести количества мономерных сахаров с 5 атомами углерода (С5) и мономерных сахаров с 6 атомами углерода (С6), полученных при работе в соответствии с процессом осахаривания в соответствии с объектом способа настоящего изобретения (пример 2, пример 7 и пример 9) с биологической предварительной обработкой и в соответствии с обработкой осахаривания в соответствии с предшествующим уровнем техники (пример 6 и пример 8) без биологической предварительной обработки. Как можно увидеть, если проводится биологическая предварительная обработка в присутствии по меньшей мере одного лигнинолитического гриба, набор мономерных сахаров, включающий как мономерные сахара с 5 атомами углерода (С5) (например, ксилозу, арабинозу, галактозу), происходящие из-за деградации гемицеллюлозы, так и мономерные сахара с 6 атомами углерода (С6), в частности глюкозу, образующиеся в результате разложения целлюлозы или непосредственно произведенной лигнинолитическим грибом, соответствует 49,6 г/100 г загруженной багассы (сухой вес), из которых 38,2 г/100 г загруженной багассы (сухой вес) содержат глюкозу. В случае, если биологическая предварительная обработка не проводится, набор мономерных сахаров, включающий в себя как мономерные сахара с 5 атомами углерода (C5) (например, ксилозу, арабинозу, галактозу), происходящие из разложения гемицеллюлозы, так и мономерные сахара с 6 атомами углерода атомы (С6), в частности глюкоза, соответствует 22,6 г/100 г загруженной багассы (сухой вес), из которых 9,5 г/100 г загруженной багассы (сухой вес) содержат глюкозу.From the above examples it is possible to derive the amounts of 5 carbon monomeric sugars (C5) and 6 carbon monomeric sugars (C6) obtained by operating in accordance with the saccharification process in accordance with the method object of the present invention (example 2, example 7 and example 9) with biological pretreatment and in accordance with the prior art saccharification treatment (example 6 and example 8) without biological pretreatment. As can be seen, if a biological pretreatment is carried out in the presence of at least one ligninolytic fungus, a set of monomeric sugars, including both monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) (for example, xylose, arabinose, galactose), resulting from the degradation of hemicellulose, and monomeric sugars with 6 carbon atoms (C6), in particular glucose, resulting from the decomposition of cellulose or directly produced by a ligninolytic fungus, corresponds to 49.6 g / 100 g loaded bagasse (dry weight), of which 38.2 g / 100 g loaded bagasse (dry weight) contains glucose. In case biological pre-treatment is not carried out, a set of monomeric sugars, including both monomeric sugars with 5 carbon atoms (C5) (for example, xylose, arabinose, galactose) derived from the decomposition of hemicellulose, and monomeric sugars with 6 carbon atoms atoms (C6), in particular glucose, corresponds to 22.6 g/100 g loaded bagasse (dry weight), of which 9.5 g/100 g loaded bagasse (dry weight) contains glucose.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102017000123012 | 2017-10-30 | ||
| IT102017000123012A IT201700123012A1 (en) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF BIOMASS SUGARS DERIVING FROM PLANTS OF GUAYULE |
| PCT/IB2018/058426 WO2019087031A1 (en) | 2017-10-30 | 2018-10-29 | Process for the production of sugars from biomass derived from guayule plants |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020117689A RU2020117689A (en) | 2021-12-01 |
| RU2020117689A3 RU2020117689A3 (en) | 2021-12-15 |
| RU2772346C2 true RU2772346C2 (en) | 2022-05-19 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU41179A1 (en) * | 1933-02-15 | 1935-01-31 | К.Я. Савицкий | The method of separation of rubber and gutta-percha from aqueous suspension |
| SU68448A1 (en) * | 1945-04-24 | 1946-11-30 | А.М. Игнатьев | The method of extraction of rubber and gutta-percha from herbs and shrubs |
| WO2016062753A1 (en) * | 2014-10-22 | 2016-04-28 | Versalis S.P.A. | Integrated process for processing and utilising the guayule plant |
| US20160304830A1 (en) * | 2015-04-14 | 2016-10-20 | Ohio State Innovation Foundation | Fungal treatment to enhance extractable rubber yield from plants |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU41179A1 (en) * | 1933-02-15 | 1935-01-31 | К.Я. Савицкий | The method of separation of rubber and gutta-percha from aqueous suspension |
| SU68448A1 (en) * | 1945-04-24 | 1946-11-30 | А.М. Игнатьев | The method of extraction of rubber and gutta-percha from herbs and shrubs |
| WO2016062753A1 (en) * | 2014-10-22 | 2016-04-28 | Versalis S.P.A. | Integrated process for processing and utilising the guayule plant |
| US20170218094A1 (en) * | 2014-10-22 | 2017-08-03 | Versalis S.P.A. | Integrated process for processing and utilising the guayule plant |
| US20160304830A1 (en) * | 2015-04-14 | 2016-10-20 | Ohio State Innovation Foundation | Fungal treatment to enhance extractable rubber yield from plants |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10927388B2 (en) | Method for preparing sugar, bioethanol or microbial metabolite from lignocellulosic biomass | |
| US8765430B2 (en) | Enhancing fermentation of starch- and sugar-based feedstocks | |
| US20140045226A1 (en) | Process for treating lignocellulosic biomass | |
| AU2004295648B2 (en) | Fermentation process, starter culture and growth medium | |
| Satari et al. | Oil, chitosan, and ethanol production by dimorphic fungus Mucor indicus from different lignocelluloses | |
| Shao et al. | Hydrogen peroxide presoaking of bamboo prior to AFEX pretreatment and impact on enzymatic conversion to fermentable sugars | |
| CN101998995A (en) | Methods of pretreatment of cellulosic or lignocellulosic biomass | |
| KR101449552B1 (en) | Method for preparing fermentable sugar solution from lignocellulosic biomass | |
| RU2772346C2 (en) | Method for production of sugars of biomass obtained from guayule plants | |
| KR101504197B1 (en) | Method for preparing bioethanol from lignocellulosic biomass | |
| US11041178B2 (en) | Process for the production of sugars from biomass derived for guayule plants | |
| BR112014013997B1 (en) | production process of an enzymatic cocktail with a cellulolytic microorganism | |
| US11028415B2 (en) | Process for the production of lipids from biomass derived from guayule plants | |
| TW202000917A (en) | Method for producing lactic acid | |
| CN103755976B (en) | A kind of Eucommia shell treatment process being conducive to Gutta extraction | |
| Anushya et al. | Bioprocessing of cassava stem to bioethanol using soaking in aqueous ammonia pretreatment | |
| US11492674B2 (en) | Process for the production of sugars from biomass derived from guayule plants | |
| Irawati et al. | Effect of Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) Time on Ethanol Production from Spent Medium of Oyster Mushroom (Pleurotus ostreatus) | |
| RU2793789C2 (en) | Process for production of sugars from biomass derived from guayule plants | |
| KR101642056B1 (en) | Method for producing microbial metabolites from starch-containing lignocellulosic biomass | |
| Skiba et al. | Complete Cycle from Feedstock Miscanthus Giganteus to Target Product Bacterial Nanocellulose | |
| Malliga et al. | POTENTIALS OF OSCILLATORIA ANNAE IN PRODUCING BIOETHANOL BY DEGRADATION OF SELECTED LIGNOCELLULOSICS | |
| Farmanbordar et al. | Co-Processing of Paper Waste with Municipal Biowaste as a Sustainable Inhibition-Resolving Approach for Efficient Biobutanol Production | |
| KR20150076346A (en) | The method for enhancing fermentation efficiency of lignocellulosic biomass |