UA127923C2 - Спосіб виробництва цукрів із біомаси, одержаної з рослин гваюли - Google Patents
Спосіб виробництва цукрів із біомаси, одержаної з рослин гваюли Download PDFInfo
- Publication number
- UA127923C2 UA127923C2 UAA202003236A UAA202003236A UA127923C2 UA 127923 C2 UA127923 C2 UA 127923C2 UA A202003236 A UAA202003236 A UA A202003236A UA A202003236 A UAA202003236 A UA A202003236A UA 127923 C2 UA127923 C2 UA 127923C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- sugars
- guayula
- plants
- solid residue
- specified
- Prior art date
Links
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 title claims abstract description 149
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 title claims abstract description 141
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 15
- 241001495453 Parthenium argentatum Species 0.000 title abstract 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 81
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims abstract description 40
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000001533 ligninolytic effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 12
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 72
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 claims description 70
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 claims description 69
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 18
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 13
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 13
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 40
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 abstract description 17
- 239000005060 rubber Substances 0.000 abstract description 17
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 abstract description 10
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 abstract description 10
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 abstract description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 9
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 abstract description 8
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 abstract description 8
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 5
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 abstract description 4
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 abstract description 4
- OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N butane-2,3-diol Chemical compound CC(O)C(C)O OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 abstract description 4
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 abstract 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 80
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 38
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 31
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 31
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 29
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 29
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 25
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 19
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 13
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 13
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 13
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 12
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 12
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 8
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 7
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 6
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 6
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 6
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 6
- -1 glucose Chemical class 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 6
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 5
- 239000007979 citrate buffer Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 4
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 4
- 229920003211 cis-1,4-polyisoprene Polymers 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 4
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 3
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 description 3
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 3
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 3
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 3
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- 239000000341 volatile oil Substances 0.000 description 3
- NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N 5-hydroxymethylfurfural Chemical compound OCC1=CC=C(C=O)O1 NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-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
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 230000006652 catabolic pathway Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 2
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000034659 glycolysis Effects 0.000 description 2
- RJGBSYZFOCAGQY-UHFFFAOYSA-N hydroxymethylfurfural Natural products COC1=CC=C(C=O)O1 RJGBSYZFOCAGQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 2
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 2
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 239000010413 mother solution Substances 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
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 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
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000656416 Amazonia Species 0.000 description 1
- 240000000385 Brassica napus var. napus Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 240000003826 Eichhornia crassipes Species 0.000 description 1
- 229920002444 Exopolysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 1
- 208000007811 Latex Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 206010039251 Rubber sensitivity Diseases 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 241000238370 Sepia Species 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 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
- 230000019522 cellular metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003966 growth inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 201000005391 latex allergy Diseases 0.000 description 1
- 235000021073 macronutrients Nutrition 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
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway 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
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 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
- 238000012809 post-inoculation Methods 0.000 description 1
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 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
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000010092 rubber production Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 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
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010091 synthetic rubber production Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000005418 vegetable material Substances 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 description 1
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/02—Monosaccharides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
- C12P1/02—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes by using fungi
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P2203/00—Fermentation products obtained from optionally pretreated or hydrolyzed cellulosic or lignocellulosic material as the carbon source
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Mycology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Винахід стосується способу виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, який включає піддавання зазначеної біомаси біологічній попередній обробці у присутності щонайменше одного лігнінолітичного гриба, вибраного з грибів білої гнилі (WRF), що належать до штаму Pleurotus ostreatus, з одержанням рідкої фази, яка містить цукри і перший твердий залишок, піддавання зазначеного першого твердого залишку гідролізу у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти з одержанням першого гідролізату, який містить цукри і другий твердий залишок, піддавання зазначеного другого твердого залишку ферментативному гідролізу з одержанням другого гідролізату, який містить цукри і третій твердий залишок.
Description
Винахід стосується способу виробництва цукрів з біомаси, одержуваної з рослин гвайюла.
Більш конкретно, цей винахід відноситься до способу одержання цукрів з біомаси, одержуваної з рослин гвайюла, який включає: піддання зазначеної біомаси попередній біологічній обробці у присутності щонайменше одного лігнінолітичного гриба з одержанням рідкої фази, яка містить цукри, і першого твердого залишку; піддання зазначеного першого твердого залишку гідролізу у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти з одержанням першого гідролізату, який містить цукри, і другого твердого залишку; піддання зазначеного другого твердого залишку ферментативному гідролізу з одержанням другого гідролізату, який містить цукри, і третього твердого залишку.
Одержані в такий спосіб цукри можуть бути переважно використані як джерела вуглецю в процесах ферментації для одержання спиртів (наприклад, етанолу, бутанолу), ліпідів, діолів (наприклад, 1,3-пропандіолу, 1,3-бутандіолу, 1,4-бутандіолу, 2,3-бутандіолу) або в процесах хімічного синтезу для одержання інших проміжних продуктів або хімічних продуктів (наприклад, фурфуролу). Зазначені спирти і ліпіди можуть бути переважно використані в свою чергу у виробництві біопалива (наприклад, біодизелю або "зеленого дизелю"), яке може бути використане само по собі або змішано з іншими видами палива для транспортування, тоді як зазначені діоли можна використовувати у виробництві таких продуктів, як-от біобутадієн, які, в свою чергу, можуть бути використані для виробництва каучуку (наприклад, полібутадієн або його кополімери). Зазначені види застосування особливо важливі у разі біопереробки.
Натуральний каучук являє собою вуглеводневий полімер (цис-1,4-поліїзопрен), який міститься у сотнях видів рослин у формі водної емульсії, яка зазвичай позначається терміном латекс. Основним джерелом натурального каучуку є Немеа Бгабхіїйепзі5, дерево, що росте в
Амазонії, тому Південна Америка залишалася основним джерелом обмеженої кількості латексу, необхідного протягом усього ХіХ століття. В цей час завдяки паразитам і хворобам американські плантації були майже повністю занедбані, а виробництво натурального каучуку майже повністю зосереджене в Південно-Східній Азії.
Щоб подолати недоліки виробництва, яке все частіше піддається хворобам і нападам паразитів, протягом двадцятого століття були розроблені різні методи виробництва синтетичних каучуків, кульмінацією яких стало відкриття каталізаторів Циглера-Натта, які дозволяють
Зо полімеризувати ізопрен з дуже високою регио- і стереоселективністю, одержуючи синтетичний цис-1,4-поліізопрен, який практично не відрізняється від цис-1,4-поліззопрену рослинного походження. Однак натуральний каучук ніколи не був повністю замінений, тому що деякі його властивості, в основному механічні, насправді є результатом вмісту в ньому невеликих кількостей ліпідів і білків, зв'язаних з ним. Отже, в загальному обсязі виробництва каучуку у 2013 році (27,5 млн. т) як і раніше враховується 12 млн. т (43 95) натурального каучуку.
Але, виробництво каучуку з Немеа Бгазійепвіх має на увазі деякі проблеми технічного і етичного характеру. Фактично, все ще є можливим те, що ті самі хвороби і паразити, які знищили американські плантації, також впливають на плантації Південно-Східної Азії. Крім того, збирання латексу вимагає значної праці і приносить прибуток лише тому, що ця праця оплачується надзвичайно низькими зарплатами. З цих причин досліджуються альтернативні джерела натурального каучуку. Серед них гвайюла (Раппепішт агдепіайт), безумовно, є одним з найбільш перспективних.
Гвайюла (Рагйепішт агдепіайшт) це багаторічний чагарник, який росте в напівпустельних районах південно-західної частини США (особливо в Техасі) і північній Мексиці. Ця рослина накопичує натуральний каучук, який в основному містить еластомерний цис-1,4-поліїзопрен, у формі латексу (молочна дисперсія або суспензія у воді), особливо у корі гілок і стеблу. Вміст натурального каучуку може залежати від різних факторів навколишнього середовища, сільського господарства і зберігання і тому коливається від 5 95 до 20 95 від загальної ваги сухої рослини.
Екстракція натурального каучуку з рослин гвайюла, як і з інших рослин, що належать до роду Авієгасеає, Еирпогріасеаеє, Сатрапшиїасеає, І абіаїаеє і Могасеає, таких як, наприклад,
Еирпотріа Іаїйугіз, Раппепішт іпсапит, Спгузоїпатпи5 пайзеозив, Реайапіпйиб5 тасгосагрив,
Стуріозієдіа дгапайога, Авсієріаз 5упаса, Авсієріає 5ресіоза, Авсієріає зи!ибшіага, 5оїїдадо ацніввіта, Зоїїдадо дгатпіоїїа, Зоїїдадо гідіда, Зопспив агуепвів, ЗПрпішт 5рр., Сасаїа айіріісієоїїа,
Тагахасит КокК-задну;, Руспапіпетит іпсапит, Теисгепт сападепзє, Сатрапша атегісапа (позначаються коротко терміном "типу гвайюла"), являє собою важливу альтернативу екстракції натурального каучуку з Немеа Бгавзіїепві5, особливо з огляду на велику стійкість цих видів до патогенних агентів, які вражають Немеа, більш низькі витрати на імпорт рослинної сировини і в силу більш низького вмісту, в каучуках, витягнутих з цих рослин, у порівнянні з каучуками,
одержаними з Немеа, численних білкових забруднювальних агентів, які є відповідальними за алергію на латекс типу І (або опосередкованих-ІдЕ).
Однак виробництво натурального каучуку з гврайюли вигідне лише в тому випадку, якщо експлуатуються також всі інші фракції, які складають рослину: в основному смола (присутня у кількостях, порівнянних з вмістом каучуку) і лігноцелюлозна фракція, а також невеликі кількості ефірних масел і воску. Зокрема, після екстракції каучуку і смоли, широко описаний в науковій і патентній літературі, лігноцелюлозний залишок (багаса), який містить лігнін і полісахариди, має бути підданий процесу оцукрювання, який складається з гідролізу полісахаридів (які таким чином перетворюють на цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) і з б6-ма атомами вуглецю (С)|, розчинені в одержаному гідролізаті, який лишає твердий залишок, що містить лігнін. Одержані в такий спосіб цукри можуть далі використовуватися для подавання у процеси виробництва органічних проміжних продуктів шляхом ферментизації, тоді як лігнін може використовуватися як паливо або в інший спосіб.
Серед процесів оцукрювання, описаних у попередньому рівні техніки, переважними процесами є ті, які дозволяють одержати якомога повніший гідроліз геміцелюлози і максимально можливої концентрації мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5) і мономерних цукрів з б6-ма атомами вуглецю (Сб), і водночас зводячи до мінімуму утворення олігомерів і утворення субпродуктів реакції, одержаних в результаті дегідратації цукрів і часткової деполімеризації лігніну, таких як-от, наприклад, фурфурол (Р), гідроксиметилфурфурол (НМЕ), фенольні сполуки, які діють як інгібітори росту мікроорганізмів, які зазвичай використовуються в подальших процесах ферментації цукру, визначаючи істотне зниження ефективності і продуктивності зазначених процесів.
Серед процесів, здатних досягти цих результатів, ті, що передбачають попередню обробку лігноцелюлозного залишку (багаси) при високій температурі або з агресивними хімічними речовинами (наприклад, з кислотами або основами), хоча і є ефективними, можуть спричиняти проблеми через корозію рослин, до надмірної деградації цукру, видалення токсичних або залишкових речовин (наприклад, солей) тощо. В якості альтернативи згаданих обробок або для зниження їх агресивності, попередня обробка лігноцелюлозного залишку (багаси) з допомогою біологічних методів, таких як-от, наприклад, обробка, яка передбачає використання грибів,
Зо здатних вибірково розкладати лігнін, може розглядатися як прийнятна альтернатива через м'які умови реакції, простоту технологічних рішень і відсутність виробництва токсичних речовин, які підлягають утилізації.
Наприклад, заявка на патент США 2016/0304830 відноситься до способу покращення виходу натурального каучуку з рослинного матеріалу (наприклад, рослинного матеріалу, одержаного з рослини гвайюла) шляхом обробки водного розчину або зависі (суспензії), який містить рослинний матеріал, причому зазначений рослинний матеріал містить натуральний каучук з термофільним грибом, а саме Тпегптотусев5 Іапидіпоз5и5. Зазначена заявка на патент також відноситься до способу оцукрювання лігноцелюлозної біомаси, який включає наступні стадії: а) одержання водного розчину або зависі (суспензії), який містить лігноцелюлозний рослинний матеріал; б) інокулювання зазначеного водного розчину або зависі (суспензії) ефективною кількістю ТПпегтотусе5 Іапидіпозхи5 або одного, або кількох його похідних; с) інкубування зазначеного водного розчину або зависі (суспензії) з ефективною кількістю Тпеппотусев5
Іапидіпози5 або одного, або кількох похідних; а) витягання ферментувальних цукрів, одержаних із зазначеного водного розчину або зависі (суспензії) після стадії інкубації. Цукри, одержані після інкубації, являють собою в основному мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5), такі як-от ксилоза (42,62 95) і арабіноза (595), тоді як мономерні цукри з б-ма атомами (Сб) одержують у невеликих кількостях (5,91 95 глюкози).
Також відомі попередні обробки лігноцелюлозної біомаси лігнінолітичними грибами, які викликають так звану білу гнилизну, відому як "гриби білої гнилизни" (М/КЕ). Фактично, зазначені гриби, на відміну від менш селективних "грибків коричневої гнилизни", здатні селективно гідролізувати лігнін і, отже, робити полісахариди, які містяться в біомасі, більш доступними і більш придатними для подальшого гідролізу, або хімічного/ллермічного типу або ферментативного типу, і, отже, для покращення кінцевого виробництва мономерних цукрів з 5- ма атомами вуглецю (С5) і мономерних цукрів з б6-ма атомами вуглецю (Сб).
Наприклад, Тапідиспі М. еї а!., В статті: "ЕмаІчайоп ої ргейгеайтепі м/п Ріеигоїши5 О5ігеацив5 Тог еплутаїййс Пуагоїувів ої гісе 5ігам/", опублікованій в "Чоигпа! ої Віозсіепсе апа Віоепдіпеегіпод" (2005), МоІ.100, Івзие 6, рду.637-643, описує попередню обробку рисової соломи грибами білої гнилизни (М/КЕ) Ріеигоїи5 Об5ігеай5 перед тим, як піддати її ферментативному гідролізу.
Зазначена попередня обробка привела до деградації лігніну після 60 днів інкубації, що дорівнює бо 41 95. Однак наприкінці зазначеної попередньої обробки одержання мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5) або мономерних цукрів з б-ма атомами вуглецю (Сб) не було продемонстровано.
Ма Р. еї аІ,, В наступній статті: "СотрБіпайоп ої ріоіодіса! ргеїгеайтепі м/йй тій асіа ргеїгеайтепі їог епгутаїйіс Ппуагоїузіз апа еїйапої, ргодисіоп їтот магег пуасіпій", опублікованій в "Віогезошцгсе Тесппоіоду" (2010), Мої. 101, руд. 9600-9604, описують процес покращення гідролізу і виробництва етанолу з біомаси, одержаної з водяного гіацинта (з особливо низьким вмістом лігніну, рівним приблизно 2,895). З цією метою зазначену біомасу попередньо обробляли грибами білої гнилизни (МУКЕ) Еспіподопіїшт їаходії і через 10 днів обробляли розведеною сірчаної кислотою (0,25 95 об./06. розчином): одержаний залишок піддавали ферментативному гідролізу з одержанням цукрів, які згодом використовуються при зброджуванні дріжджів
Засспаготусев сегемізіае для одержання етанолу. Комбінація попередньої обробки з грибами білої гнилизни (М/КЕ) ЕсПіподопіїшт їаходії і розведеної сірчаної кислотою володіє синергетичним ефектом і дозволяє збільшити вихід цукрів в 1,13-2,11 рази по відношенню до виходу цукрів, одержаних при попередній обробці тільки розведеною сірчаною кислотою. Те саме справедливо для подальшого виробництва етанолу, яке показує збільшений вихід у 1,34 рази вище, ніж вихід етанолу, одержаного у попередній обробці тільки розведеною сірчаною кислотою.
Івікпиетпнеп 0. 5. еї а!., В наступній статті: "Віодедгадайноп апа 5идаг КеїІеазе їот Сапоїа
Ріапі Віотав5 Бу 5еїєсівд М/піе Вої ЕРипаї", риріїзнед іп "Адмапсез іп Віоіодіса! Спетівігу" (2014 року), Мої. 4, руд. 395-406, описують використання шести різних білих грибків гнилизни (МУКЕ) для попередньої обробки рослини канолі. Спостерігалося, що мономерні цукри, включаючи глюкозу, вивільняються у культуральні середовища разом з екзополісахаридами: кількість одержаних мономерних цукрів в середньому становила 2-3 г на 100 г біомаси.
Міжнародна патентна заявка М/О 2016/062753 на ім'я заявника відноситься до інтегрованого способу переробки і використання кожної частини рослини гвайюла, який включає наступні послідовні стадії: - відділення стебла від листя зазначеної рослини шляхом механічної обробки; - обробку листя для одержання воску і ефірних масел і фракції, яка включає целюлозу, геміцелюлозу і в меншій мірі солі, органічні сполуки і лігнін;
Зо - витягнення із стебла і гілок рідкої фази, утворюючи таким чином перший твердий деревний залишок, позначений як багаса; - обробка зазначеного першого твердого деревного залишку з утворенням цукрів, целюлози, геміцелюлози і лігніну.
Вважається, що вищезгаданий інтегрований спосіб може додатково використовувати рослину гвайюла, додаючи до виробництва латексу, каучуку, смоли і багаси, також виробництво зброджувальних цукрів: зазначена експлуатація особливо важлива у разі біопереробки органічних речовин, призначених для виробництва органічних проміжних сполук, відмінних від етанолу, наприклад, для одержання 1,3-бутандіолу, який може бути перетворений після його подвійної каталітичної дегідратації на біобутадієн. Виробництво зброджувальних цукрів здійснюється з допомогою процесу оцукрювання в два етапи: на першому етапі проводиться кислотний гідроліз для перетворення лігніну на мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5), а на другому етапі - ферментативний, хімічний або термохімічний гідроліз проводиться з метою одержання мономерних цукрів з б6-ма атомами вуглецю (Сб). Не робиться ніяких посилань на будь-які біологічні попередні обробки біомаси, одержаної з рослин гвайюли.
Біопереробка органічних речовин, заснована на використанні всіх компонентів, які одержуються з рослини гвайюли, буде тим більш обгрунтованою, чим більше буде можливості переробити залишкову лігноцелюлозну біомасу, одержану після екстракції основних компонентів, тобто латексу, смоли і каучуку (тобто багаси) на мономерні цукри з п'ятьма атомами вуглецю (С5) або в мономерні цукри з шістьма атомами вуглецю (Сб) (тобто цукри вторинної переробки).
Відомо, що, хоча застосування мономерних цукрів з б-ма атомами вуглецю (Сб) для одержання органічних сполук (наприклад, етанолу) не викликає особливих проблем, цього не можна сказати у разі мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5). Причину можна знайти в тому факті, що мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) метаболічно менш ефективні, ніж мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), оскільки вони слідують катаболічним шляхом, які частково відрізняються. Мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), такі як глюкоза, катаболізуються відповідно гліколітичним шляхом, тоді як мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5), такі як ксилоза, вступають в метаболізм клітин відповідно із шляхом фосфатпентози і тільки згодом приєднуються до заключної частини гліколітичного шляху: 60 зазначене розходження в катаболічних шляхах призводить до споживання мономерних цукрів з
5Б-ма атомами вуглецю (С5) багатьма мікроорганізмами з явно більш повільною кінетикою, ніж спостережувані при споживанні мономерних цукрів з б-ма атоми вуглецю (Сб). Мікроорганізми навіть існують і використовуються в мікробіологічній промисловості, які не можуть використовувати мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5).
Тому, як правило, суміші цукрів, одержані в багатьох процесах гідролізу біомаси, які включають як мономерні цукри з б6-ма атомами вуглецю (Сб), так і мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5), не є придатною подачею для багатьох ферментацій, за винятком традиційної спиртової ферментації, яка проводиться у присутності штамів Засспаготусев5 сегемізіае, відповідним чином генетично модифікованих, з метою одержання етанолу і, як відомо, досить толерантних по відношенню до якості харчування.
Отже, одержання гідролізатів з переважним вмістом мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5) являє собою проблему, зокрема, у разі біопереробки органічних речовин, призначених для одержання органічних проміжних сполук, відмінних від етанолу, наприклад, для одержання 1,3-бутандіолу, який може бути перероблений, після подвійної каталітичної дегідратації на біобутадієн.
Тому заявник вирішив вирішити проблему збільшення кількості цукрів, одержаних при обробці біомаси, одержуваної з рослин гвайюла, зокрема кількості мономерних цукрів з б-ма атомами вуглецю (Сб) для одержання органічних проміжних сполук, відмінних від етилового спирту.
В цей час заявник виявив, що кількість цукрів, одержаних при обробці біомаси, одержаної з рослин гвайюла, зокрема кількість мономерних цукрів з б-ма атомами вуглецю (Сб), може бути збільшена шляхом попередньої обробки біомаси, одержаної з рослин гвайюли, у присутності щонайменше одного лігнінолітичного гриба з одержанням рідкої фази, яка містить цукри і перший твердий залишок; піддання зазначеного першого твердого залишку гідролізу у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти з одержанням першого гідролізату, який містить цукри і другий твердий залишок; піддання зазначеного другого твердого залишку ферментативному гідролізу з одержанням другого гідролізату, який містить цукри і третій твердий залишок. Одержані в такий спосіб цукри можуть бути переважно використані як джерела вуглецю в процесах ферментації для одержання спиртів (наприклад,
Зо етанолу, бутанолу), ліпідів, діолів (наприклад, 1,3-пропандіолу, 1,3-бутандіолу, 1,4-бутандіолу, 2,3-бутандіолу) або в процесах хімічного синтезу для одержання інших проміжних продуктів або хімічних продуктів (наприклад, фурфуролу). Зазначені спирти і ліпіди можуть бути переважно використані в свою чергу у виробництві біопалива (наприклад, біодизелю або "зеленого дизелю"), яке може бути використане само по собі або змішано з іншими видами палива для транспортування, тоді як зазначені діоли можна використовувати у виробництві таких продуктів, як-от біобутадієн, які, в свою чергу, можуть бути використані для виробництва каучуку (наприклад, полібутадієн або його кополімери). Зазначені види застосування особливо важливі у разі біопереробки.
Завдяки способу відповідного цьому винаходу одержані численні переваги, як-от, наприклад: - біологічна попередня обробка щонайменше одним лігнінолітичним грибом, зокрема грибом, обраним з грибів білої гнпилизни (М/КЕ), дозволяє вивільняти мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб) в культуральне середовище, головним чином глюкозу, одержану в результаті метаболічної трансформації здійснюваної зазначеним лігнінолітичним грибом з деяких компонентів біомаси безпосередньо на розчинні мономерні цукри, зокрема, глюкоза може бути одержана у кількості, що дорівнює 28 г/100 г багаси (як зазначено в наступних прикладах); - гідролізна обробка першого твердого залишку, щонайменше, однією розведеною неорганічною кислотою, зокрема розведеною сірчаною кислотою, дозволяє одержати майже кількісний гідроліз геміцелюлози, яка міститься у біомасі в основному з одержанням мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5) більш конкретно, зазначений кількісний вихід одержують з використанням половини кількості розведеної неорганічної кислоти по відношенню випадку, коли біологічна попередня обробка біомаси не проводиться; - ферментативний гідроліз другого твердого залишку дозволяє гідролізувати целюлозу, яка все ще міститься, переважно одержуючи мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), зокрема глюкозу, причому зазначений вихід вищий, ніж у разі, якщо біологічна попередня обробка біомаси не виконується; - зазначений спосіб дозволяє одержати мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) і мономерні цукри з 6-ма атомами вуглецю (Сб) приблизно 50 г/100 г багаси (суха маса), причому зазначений вихід явно вищий, ніж одержаний без попередньої біологічної обробки багаси, рівній 22 г/100 г багаси (суха маса) (як зазначено в наступних прикладах).
Отже, цей винахід відноситься до способу виробництва цукрів з біомаси, одержуваної з рослин гвайюла, який включає: - піддання зазначеної біомаси біологічній попередній обробці у присутності щонайменше одного лігнінолітичного гриба з одержанням рідкої фази, яка містить цукри і перший твердий залишок; - піддання зазначеного першого твердого залишку гідролізу у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти з одержанням першого гідролізату, який містить цукри і другий твердий залишок; - піддання зазначеного другого твердого залишку ферментативному гідролізу з одержанням другого гідролізату, який містить цукри і третій твердий залишок.
Для цілей цього опису і подальшої формули винаходу визначення числових діапазонів завжди включають крайні значення, якщо не вказано інше.
Для цілей цього опису і подальшої формули винаходу термін "який містить" також включає терміни "який по суті складається з" або "який складається 3".
Для цілей цього опису і наступної формули винаходу "рослина гвайюла" зазвичай означає як види Рагіпепішт агдепіайшт, так і рослини типу гвайюли перерахованих вище видів.
Для цілей цього опису і наступної формули винаходу "мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5)» означають пентозні цукри або, простіше кажучи, пентози, які являють собою моносахариди, які містять п'ять атомів вуглецю і мають хімічну формулу С5Ніоб5. Аналогічно, для цілей цього опису і подальшої формули винаходу "мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб)» означають сгексозні цукри або, простіше, гексози, які являють собою моносахариди, які містять шість атомів вуглецю і мають хімічну формулу СевНігОв.
Для цілей цього опису і подальшої формули винаходу термін "біомаса, одержана з рослин гвайюла" означає будь-яку форму (наприклад, цілу рослину, частини рослини, включаючи коріння, гілки і/або стебла, листя, будь-яку кору, фрагменти рослин, одержані шляхом рубки, розмелювання тощо, брикети і пелети, одержані шляхом пресування фрагментів рослин), в яких рослина гвайюла використовується для одержання, з допомогою хімічних і/або фізичних
Зо методів, латексу, каучуку, смоли, багаси, цукру і інших компонентів, присутніх в самій рослині.
Для цілей цього опису і подальшої формули винаходу термін "багаса" означає залишкову частину рослинного матеріалу, одержану в результаті процесів екстракції, яким можуть бути піддані рослини гвайюла. Багаса може також містити в собі деякі кількості не рослинного матеріалу, наприклад грунту, піску тощо), зазвичай пов'язаного з корінням рослин і одержаного з оброблюваної землі.
Для цілей цього опису і подальшої формули винаходу термін "місцела" означає розчин, суспензію або емульсію, яка складається з латексу, каучуку і/або смоли, води і/або органічних розчинників, в яких здійснюється процес екстракції, одержаний після відділення багаси.
Згідно з переважним варіантом здійснення цього винаходу зазначена біомаса, одержана з рослин гвайюли, являє собою багасу, одержану в результаті процесів екстракції, яким піддаються зазначені рослини гвайюла.
Процеси екстракції, яким рослини гвайюла можуть бути піддані для одержання багаси, відомі в цій області техніки. Для цілей цього винаходу, переважно, зазначена багаса може бути одержана за допомоги процесу, описаного в міжнародній заявці на патент УМО 2016/062753 на ім'я заявника, про яку повідомлялося вище, включеної в цей документ для довідкових цілей.
Згідно з переважним варіантом здійснення цього винаходу зазначений щонайменше один лігнінолітичний гриб може бути обраний, наприклад, з грибів білої гнилизни (МУРЕ), які належать до штаму Ріешигоїи5 о5ігеайи5, Боптйрогіа теайегтапеа.
Відповідно до особливо переважного варіанта здійснення цього винаходу зазначений
БО лігнінолітичний гриб може бути обраний, наприклад, з: Ріеигоїш5 о5ігеайиє МИСІ 29420,
Еогтійрогіа теайегтапеа МОСІ. 45670, одержаного від ВССМ (ВЕ) Веїдіап Соогаїпаїеа СоПесійп ої Містоогдапібт, Адго-їооа 5 Епмігоптепіа! тТипда! соПесіоп МОСС. (Бельгійської координованої колекції мікроорганізмів, Сільськогосподарська і Екологічна грибкова колекція МОСІ.
Для цілей цього винаходу інокулят готують із зазначеним лігнінолітичним грибом відповідно зі способами, відомим в цій галузі техніки, у присутності живильних середовищ, які містять глюкозу і різні поживні речовини, такі як-от, наприклад, азот, фосфат калію, магній, солі, вітаміни, поступово переходячи до все більш і більш мінімальним культуральним середовищам (тобто, які містять ще більш низьку концентрацію макронутрієнтів, які можуть бути легко асимільовані лігнінолітичним грибом, такі як-от, наприклад, вуглець, азот, фосфор), при бо переході від однієї субкультури до наступної. Потім аліквоту (5 мл) одержаної таким чином культури переносять, працюючи в стерильних умовах, в колбу на 500 мл, яка містить 100 г зерен м'якої пшениці, яку витримують при перемішуванні доки грибний міцелій не вкриє всю масу зерен пшениці. Потім колбу поміщають в умови шафи з ламінарним потоком з метою висушування одержаної маси, яку потім тонко подрібнюють, одержуючи пшеничне борошно, забруднене грибами, і використовують для попередньої обробки біомаси (як зазначено в наступних прикладах).
Відповідно до переважного варіанта здійснення цього винаходу, зазначену біологічну попередню обробку можна проводити при температурі в діапазоні від 20 до 40 "С, переважно в діапазоні від 23 до 35 "С.
Відповідно до переважного варіанта здійснення цього винаходу, зазначена біологічна попередня обробка може проводитися протягом періоду часу від 5 днів до 25 днів, переважно від 10 днів до 20 днів.
Відповідно до переважного варіанта здійснення цього винаходу, зазначену біологічну попередню обробку можна проводити з рН в діапазоні від 4,5 до 7, переважно в діапазоні від 5 до 6,7.
В результаті біологічної попередньої обробки зазначеної біомаси одержують суспензію, яка містить тверду фазу (тобто перший твердий залишок) і водну фазу (тобто рідку фазу, яка містить цукри). Зазначену суспензію піддають фільтрації або центрифугуванню для одержання твердої фази, тобто першого твердого залишку, який містить лігнін, целюлозу і клітини лігнінолітичного гриба (міцелій), і водної фази, тобто рідкої фази, яка містить цукри.
Слід зазначити, що цукри, які містяться у зазначеній рідкій фазі, зокрема мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), зокрема глюкоза, походять від метаболічної активності лігнінолітичного гриба.
Відповідно до переважного варіанта здійснення цього винаходу, зазначена розбавлена неорганічна кислота може бути обрана, наприклад, з сірчаної кислоти, фосфорної кислоти або їх сумішей. Переважно зазначена розбавлена неорганічна кислота являє собою розбавлену сірчану кислоту, ще більш переважно вона являє собою 2,5 мас. 96 водний розчин сірчаної кислоти.
Відповідно до переважного варіанта здійснення цього винаходу, вказаний гідроліз у
Зо присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти можна проводити протягом часу в діапазоні від ЗО хв. до 120 хв., переважно в діапазоні від 45 хв. до 90 хв.
Відповідно до переважного варіанта здійснення цього винаходу, вказаний гідроліз у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти може проводитися при температурі в діапазоні від 110 до 160 "С, переважно в діапазоні від 110 до 130 "С.
Відповідно до переважного варіанта здійснення цього винаходу, вказаний гідроліз у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти можна проводити з рН в діапазоні від 0,05 до 2, переважно в діапазоні від 0,08 до 1,0.
В результаті гідролізу зазначеного першого твердого залишку одержують суміш, яка містить тверду фазу (тобто другий твердий залишок) і водну фазу (тобто перший гідролізат). Зазначену суміш піддають фільтрації або центрифугуванню для одержання твердої фази, тобто другого твердого залишку, який містить лігнін і целюлозу, і водної фази, тобто першого гідролізату, який переважно містить мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5).
Слід зазначити, що цукри, які містяться в зазначеному першому гідролізаті, зокрема мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5), зокрема ксилоза, утворюються в результаті гідролізу геміцелюлози, яка міститься в зазначеному першому твердому залишку.
Ферментативний гідроліз зазначеного другого твердого залишку, який містить лігнін і целюлозу, може бути здійснений відповідно з методиками, відомими в цій галузі техніки, як описано, наприклад, в патентах 05 5628830, 05 5916780 ії 05 6,090,595, з використанням комерційних ферментів, таких як-от: Сепія СТес2 від Момогутевз Віоепегду, СейПисіаві 1,5 л (Момогутевз), Есопазе СЕ (Копт Епгутевз), Зрегуте (Сепесог), Момогут 188 (Момо2гутев), які використовуються індивідуально або змішані разом. В результаті гідролізу зазначеного другого твердого залишку одержують суміш, яка містить тверду фазу (тобто третій твердий залишок) і водну фазу (тобто другий гідролізату. Зазначену суміш піддають фільтрації або центрифугуванню для одержання твердої фази, тобто третього твердого залишку, який містить лігнін ії целюлозу, і водної фази, тобто другого гідролізату, який переважно містить мономерні цукри з 6б-ма атомами вуглецю (Сб), зокрема глюкозу, одержаний в внаслідок гідролізу целюлози.
Одержані в такий спосіб цукри можуть бути переважно використані як джерела вуглецю в процесах ферментації для одержання спиртів (наприклад, етанолу, бутанолу), ліпідів, діолів 60 (наприклад, 1,3-пропандіолу, 1,3-бутандіолу, 1,4-бутандіолу, 2,3-бутандіолу) або в процесах хімічного синтезу для одержання інших проміжних продуктів або хімічних продуктів (наприклад, фурфуролу). Зазначені спирти і ліпіди можуть бути переважно використані в свою чергу у виробництві біопалива (наприклад, біодизелю або "зеленого дизельного пального"), яке можна використовувати само по собі або змішувати з іншими видами палива для транспортування, тоді як зазначені діоли можна використовувати у виробництві таких продуктів, як біобутадієн, які, в свою чергу, можуть бути використані для виробництва каучуку (наприклад, полібутадієну або його кополімерів). Зазначені види застосування особливо важливі у разі біопереробки.
Лігнін може використовуватися в якості палива або для приготування композиційних матеріалів (наприклад, після тонкого помелу лігнін може бути диспергований у відповідні синтетичні полімери, такі як-от, наприклад, поліетилен, полістиролу або у вигляді біонаповнювачів (наприклад, після тонкого подрібнення, лігнін може бути диспергований в гумових сумішах).
Кількості цукрів, одержаних після гідролізу, можуть бути визначені з допомогою методів, відомих в цій галузі техніки, таких як-от, наприклад, високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ) або іонообмінна хроматографія.
Цей винахід тепер буде проілюстрований більш детально з допомогою варіанта здійснення з посиланням на Фіг. 1, описану нижче.
Фіг. 1 зображує варіант здійснення способу відповідно цьому винаходу. Для цієї мети від рослини гвайюла (1) гілки, стебла і листя (100) відокремлюють, наприклад, шляхом механічної обробки. Гілки, стебла і листя (100) піддають екстракції, наприклад, у присутності основного водного розчину (не показаний на Фіг. 1) з одержанням першої місцели, з якої екстрагується латекс (101), і перша багаса без латексу (не показано на фіг. 1). Зазначена перша багаса без латексу піддається екстракції, наприклад, у присутності системи полярних розчинників (не показано на Фіг. 1), одержуючи другу місцелу, з якої витягується смола (103), і друга багаса без латексу і без смоли (не показані на Фіг. 1). Зазначена друга багаса без латексу і без смоли піддається екстракції, наприклад, у присутності системи неполярних розчинників (не показані на
Фіг. 1) з одержанням третьої місцели, з якої витягується каучук (102), і третя багаса без латексу, без смоли і без каучуку (110). Багаси (110) піддають біологічній попередній обробці у присутності щонайменше одного лігнінолітичного гриба, обраного з грибів білої гнилизни (М/РЕ), які належать до штаму Ріешигоїи5 о5ігеай5 або ЕРоптійрогіа теайеггапеа, з одержанням рідкої фази (111), яка містить мономерні цукри з б6-ма атомами вуглецю (Сб), зокрема глюкозу, і перший твердий залишок (120). Зазначений перший твердий залишок (120) піддають гідролізу у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти (наприклад, у присутності розведеної сірчаної кислоти) з одержанням першого гідролізату (121), який переважно містить мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) і другий твердий залишок (130). Зазначений другий твердий залишок (130) піддають ферментативному гідролізу з одержанням другого гідролізату (131), який переважно містить мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), зокрема глюкозу, і третій твердий залишок (140) (позначений як лігнін на Фіг. 1). Лігнін (140) може бути зручно використаний для приготування композиційних матеріалів або біонаповнювачів (400). Гідролізати, які містять мономерні цукри (111), (121) ї (131), можуть бути використані при одержанні шляхом ферментації біопродуктів (300) (таких як-от, наприклад, біобутандіоли) або біопалива (такі як-от, наприклад, мікробні масла або етанол) (300) або при одержанні за допомоги хімічного синтезу хімічних продуктів (200) (таких як-от, наприклад, фурфурол).
Більш детальну інформацію про одержання зазначених різних типів багаси, як-от, наприклад, про одержання латексу, смоли, каучуку, ефірних масел з рослин гвайюла, можна знайти, наприклад, в міжнародній заявці на патент МО 2016/062753 на ім'я згаданого вище заявника, або в італійській патентній заявці ІТ 2015000082659 на ім'я заявника, включеної в цей документ для довідкових цілей.
Багаса, одержана з рослин гвайюла, використана в наступних прикладах, містила: 18 мас. 9о целюлози (глюкану), 11,6 мас. 95 ксилану, 5,5 мас. 95 арабінану, 1,5 мас. 95 галактану і 31 мас. 95 лігніну по відношенню до загальної маси (сухої маси) багаси. Склад багаси, одержаної з рослин гвайюла, визначали відповідно до міжнародного стандартного методу, визначеним МКЕГ, США (А. Бішнег єї аі., МАЕ /ТР-510-42618, переглянутий у липні 2011 р. "Визначення структурних вуглеводів і лігніну у Біомасі").
Для кращого розуміння винаходу і його практичного застосування, нижче наведені деякі ілюстративні і не обмежувальні приклади.
Приклад 1 (порівняльний)
Ферментативний гідроліз багаси, одержаної з рослин гвайюла
200 г багаси, одержаної з рослин гвайюла (Рагіпепішт агдепіайшт), промивали водою, сушили в печі при 60 "С протягом однієї ночі і подрібнювали (діаметр частинок « 2 мм).
Потім в колбі на 500 мл була приготовлена 10 9Ф5-на за масою суспензія у воді вищевказаної багаси по відношенню до загальної маси суспензії, до якої була додана ферментна суміш
Сеїїсе СТес2 (Момогутез Віоепегду) в кількості 10 95 за масою по відношенню до завантаженої багаси (суха маса) і 100 мл 50 мМ вихідного розчину цитратного буфера з рН 5: все залишали при перемішуванні (150 об/хв) при 50 С протягом 72 год., одержуючи суміш, яка містить твердий залишок, що містить лігнін і целюлозу, і гідролізат, який містить цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб). Після того як все охололо до кімнатної температури (25 "С), вказаний твердий залишок, що містить лігнін і целюлозу, і зазначений гідролізат, який містить мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), відокремлювали фільтруванням.
Зазначений гідролізат, що містить мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), після випарювання під вакуумом (40 мбар, 40 "С) містив 2,05 г глюкози/100 г багаси (суха маса).
Вміст цукру визначали за допомоги іонообмінної хроматографії (НРАЕ-РАБ), використовуючи хроматографічну систему Ріопех, забезпечену колонкою Сагрорас РА 100, з градієнтом гідроксиду натрію і ацетатом натрію в якості протиіона.
Приклад 2 (винахід)
Попередня біологічна обробка Ріеийгоїш5 о5ігеай5 багаси, одержаної з рослин гвайюла 200 г багаси, одержаної з рослин гвайюла (Рагіпепішт агдепіайшт), промивали водою, сушили в печі при 60 "С протягом однієї ночі і подрібнювали (діаметр частинок « 2 мм). 20 г (суха маса) вищевказаної багаси, 1 г/л нітрату амонію (МНАМОЗз), 1 г/л дріжджового екстракту і 400 мл 0,1 М вихідного розчину фосфатного буфера з рН 5,5 завантажували в скляний біореактор місткістю 500 мл, герметично закритий, з двома входами для відбирання проб і подачі газів. Одержану суміш стерилізували в автоклаві при 121 "С протягом 10 хв. Після стерилізації додавали 1 г інокуляту Ріеигоїй5 о5ігеайи5 (пшеничне борошно, забруднене грибами, які містять близько 106 КУО/г): одержану суспензію витримували при перемішуванні (250 об/хв) при кімнатній температурі (25 "С) протягом 18 днів. Протягом цього періоду чистим киснем продували біореактор (1 мл/хв) протягом приблизно 60-90 хв. кожні 2-3 дні, і зразки брали в різні дні після інокуляції: 0,4, 9, 14 і 18 відповідно. Кожен тест був проведений три рази.
Зо Спостерігалося, що мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), включаючи в основному глюкозу, поступово накопичувалися в культуральному середовищі (рідка фаза) відповідно до дзвонеполібної кінетики. Максимальна величина накопичення глюкози, відповідна 14 дням культивування, становила 28 г глюкози/100 г завантаженої багаси (суха маса). Вміст цукру визначали, як описано у прикладі 1.
Перший твердий залишок, що містить лігнін, целюлозу і клітини лігнінолітичного гриба (міцелію) Ріеигоїи5 о5ігеайш5, був відокремлений від суспензії шляхом фільтрації і підданий аналізу з використанням методу міжнародного стандарту, визначеного за допомоги МКЕЇГ, зазначеного вище. Зазначені аналізи підтвердили, що кількість целюлози, яка міститься в одержаному твердому залишку, була лише трохи нижче, ніж кількість, яка міститься в багасі (зниження на 2 95), завантажене під час біологічної попередньої обробки: враховуючи, що кількість одержуваної глюкози вище, ніж теоретично одержана з целюлози, яка міститься у вихідній біомасі (див. Приклад 1), можна зробити висновок, що глюкоза, яка міститься в культуральному середовищі, утворилася через метаболічні активності лігнінолітичного гриба
Ріевшоїшв5 озігєеаїив5.
Приклад З (винахід)
Біологічна попередня обробка ЕБоптіїїрогіа теайкегтапеа багаси, одержаної з рослин гвайюла 200 г багаси, одержаної з рослин гвайюла (Рагіпепішт агдепіайшт), промивали водою, сушили в печі при 60 "С протягом однієї ночі і подрібнювали (діаметр частинок « 2 мм).
Завантажували 20 г (суха маса) вищевказаної багаси, одержаної з рослин гвайюла, 1 г/л (МНАМО»), 1 г/л дріжджового екстракту і 400 мл 0,1 М вихідного розчину фосфатного буфера з рН 5,5, в скляний біореактор місткістю 500 мл, герметично закритий, забезпечений двома входами для відбирання проб і подачі газів. Одержану суміш стерилізували в автоклаві при 121 "С протягом 10 хв. Після стерилізації додавали 1 г інокуляту Ботіїрогіа теайегтапеа (пшеничне борошно, забруднене грибами, які містять близько 106 КУО/г/): одержану суспензію зберігали при перемішуванні (250 об/хв) при кімнатній температурі (25 "С) протягом 18 днів.
Протягом цього періоду чистим киснем продували біореактор (1 мл/хв) протягом приблизно 60- 90 хв. кожні 2-3 дні, і зразки брали в різні дні після інокуляції: 0,4, 9, 14 і 18 відповідно. Кожен тест був проведений три рази.
Спостерігалося, що мономерні цукри з б6-ма атомами вуглецю (Сб), включаючи глюкозу, бо поступово накопичувалися в культуральному середовищі (рідка фаза) відповідно до дзвонеподібної кінетики. Максимальна величина накопичення глюкози, відповідна 14 дням культивування, становила 14 г глюкози/100 г завантаженої багаси (суха маса). Вміст цукру визначали, як описано у прикладі 1.
Перший твердий залишок, що містить лігнін, целюлозу і клітини лігнінолітичного гриба (міцелій) ЕРоптйрогіа теайегтапеа, відокремлювали від суспензії фільтруванням і піддавали аналізу за методом міжнародного стандарту, визначеного МКЕЇГЇ., вказаного вище. Зазначені аналізи підтвердили, що кількість целюлози, яка міститься в одержаному твердому залишку, була лише трохи нижче, ніж кількість, яка міститься в багасі (зниження на 1,5 95), завантаженої під час біологічної попередньої обробки. Можна зробити висновок, що глюкоза, яка міститься в культуральному середовищі, походить від метаболічної активності лігнінолітичного гриба
Еотйірогіа теаіетапеа.
Приклад 4 (порівняльний)
Ферментативний гідроліз першого твердого залишку, одержаного після біологічної попередньої обробки Ріешигоїи5 о5ігеайи5 багаси, одержаної з рослин гвайюла
Перший твердий залишок, одержаний після біологічної попередньої обробки Ріеигоїи5 озігеайй5 (приклад 2), промивали водою, сушили у печі при 60 "С протягом однієї ночі і, наприкінці, піддавали ферментативному гідролізу.
Потім в колбі на 500 мл була приготовлена 5 55-на за масою суспензія у воді зазначеного першого твердого залишку по відношенню до загальної маси суспензії, в яку була додана суміш ферментів СейПйсФ СТес2 (Момогутевз Віоепегуду), у кількості 10 мас. 96 по відношенню до першого завантаженого твердого залишку (суха маса) і 100 мл 50 мМ маточного розчину цитратного буфера з рН 5: все залишали при перемішуванні (150 об/хв) при 50 "С, протягом 72 годин, з одержанням суміші, яка містить твердий залишок, який містить лігнін і целюлозу, і гідролізат, який містить мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб). Після того як все охололо до кімнатної температури (25 "С), вказаний твердий залишок, що містить лігнін і целюлозу, і зазначений гідролізат, який містить мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), відокремлювали фільтруванням.
Зазначений гідролізат, який містить мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), після концентрування в вакуумі (40 мбар, 40 "С) містив 2,8 г глюкози/100 г багаси (суха маса). Отже,
Зо одержаний результат свідчить про те, що лінгнінолітична активність гриба Ріеигоїи5 о5ігеайи5 (приклад 2) приводила лише до часткового руйнування завантаженої багаси, доступ до якої збільшився по відношенню до багаси як такої (приклад 1), але вона все ще залишається неповною.
Приклад 5 (порівняльний)
Ферментативний гідроліз першого твердого залишку, одержаного після біологічної попередньої обробки Еопійрогіа теайегтапеа багаси, одержаної з рослин гвайюла
Перший твердий залишок, одержаний після біологічної попередньої обробки з допомогою 60 "С (приклад 3), промивали водою, сушили у печі при 60 "С протягом однієї ночі і, наприкінці, піддавали ферментативному гідролізу.
Потім в колбі на 500 мл була приготовлена 5 95-на за масою суспензія у воді зазначеного першого твердого залишку по відношенню до загальної маси суспензії, в яку була додана суміш ферментів СеїПст?Ф СТес2 (Момолуте5 Віоепегду), у кількості 10 мас. 9ю по відношенню до першого завантаженого твердого залишку (суха маса) і 100 мл 50 мМ маточного розчину цитратного буферу з рН 5: все залишали при перемішуванні (150 об/хв) при 50 "С, протягом 72 год., з одержанням суміші, що містить твердий залишок, який містить лігнін і целюлозу, і гідролізат, який містить мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб). Після того як все охололо до кімнатної температури (25 С), вказаний твердий залишок, що містить лігнін і целюлозу, і зазначений гідролізат, який містить мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), відокремлювали фільтруванням.
Зазначений гідролізат, який містить мономерні цукри з б6-ма атомами вуглецю (Сб), після концентрування через випарювання під вакуумом (40 мбар, 40 "С) містив 3,0 г глюкози/100 г багаси (суха маса). Таким чином, одержаний результат свідчить про те, що лігнінолітична активність гриба Ботіїрогіа теакетапеа (приклад 3) приводила лише до часткового руйнування завантаженої багаси, доступність якої підвищена по відношенню до багаси як такої (приклад 1), але вона все ще залишається неповною.
Приклад 6 (порівняльний)
Гідроліз розведеною сірчаною кислотою (5 мас. 95 водний розчин) багаси, одержаної з рослин гвайюла 200 г багаси, одержаної з рослин гвайюла (Рагіпепішт агдепіайшт), промивали водою, бо сушили в печі при 60 "С протягом однієї ночі і подрібнювали (діаметр частинок « 2 мм).
Потім 2 г вищевказаної багаси і 20 мл 5 55-го за масою водного розчину сірчаної кислоти завантажували в скляну пляшку об'ємом 100 мл з герметичним ущільненням, одержуючи суспензію з рН, що дорівнює 0,1: пляшку поміщали в автоклав, при 121 "С, протягом 1 год., з одержанням суміші, яка містить твердий залишок, який містить лігнін і целюлозу, і гідролізат, який переважно містить мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) і менші кількості мономерних цукрів з б6-ма атомами вуглецю (Сб). Після того як все охололо до кімнатної температури (25 "С), вказаний твердий залишок, який містить лігнін і целюлозу, і зазначений гідролізат, який переважно містить мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) і менші кількості мономерних цукрів з б6-ма атомами вуглецю (Сб), відділяли з допомогою фільтрації.
Зазначений гідролізат, переважно містить мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) і менші кількості мономерних цукрів з б-ма атомами вуглецю (Сб), після концентрування в вакуумі (40 мбар, 40 "С) містив 3,5 г глюкози/100 г завантаженого багаси (суха маса) і 8,2 г ксилози/100 г багаси (суха маса).
Приклад 7 (винахід)
Гідроліз розведеною сірчаною кислотою (2,5 мас. 96 водним розчином) першого твердого залишку, одержаного після біологічної попередньої обробки багаси Ріецигоїи5 ов5ігеайив5, одержаної з рослин гвайюла
Перший твердий залишок, одержаний після біологічної попередньої обробки Ріеигоїи5 озігеайй5 (приклад 2), промивали водою, сушили у печі при 60 "С протягом однієї ночі і, наприкінці, піддавали ферментативному гідролізу.
Потім 2 г вищевказаної багаси і 20 мл 2,5 95-го за масою водного розчину сірчаної кислоти завантажували в скляну пляшку об'ємом 100 мл з герметичним ущільненням, одержуючи суспензію з рН, рівним 0,3: пляшку поміщали в автоклав, при 121 "С, протягом 1 год., з одержанням суміші, що містить другий твердий залишок, який містить лігнін і целюлозу, і перший гідролізат, який переважно містить мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) і менші кількості мономерних цукрів з б-ма атомами вуглецю (Сб). Після того як все охололо до кімнатної температури (25 С), зазначений другий твердий залишок, який містить лігнін і целюлозу, і вказаний перший гідролізат, який переважно містить мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) і менші кількості мономерних цукрів з б-ма атомами вуглецю (Сб), були
Зо відокремлені фільтрацією.
Зазначений перший гідролізат, переважно містить мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) і менші кількості мономерних цукрів з б6-ма атомами вуглецю (Сб), після концентрування вакуумним випаровуванням (40 мбар, 40 "С) він містить 3,8 г глюкози/100 г завантаженої багаси (суха маса) і 6,4 г ксилози/100 г завантаженої багаси (суха маса). Отже, були одержані результати, аналогічні одержаним у прикладі 6 (порівняльному), але з використанням більш розведеної сірчаної кислоти (2,5 мас. 95 водного розчину замість 5 маб. Об).
Приклад 8 (порівняльний)
Ферментативний гідроліз твердого залишку, одержаного з багаси, одержаної з рослин гвайюла, після гідролізу розведеною сірчаною кислотою (5 95 за масою водний розчин)
Твердий залишок, одержаний після гідролізу водним розчином 5 95-0ї за масою сірчаної кислоти (приклад 6), промивали водою, сушили у печі при 60 "С протягом однієї ночі і, наприкінці, піддавали ферментативному гідролізу.
Потім в колбі на 500 мл готували 5 мас. 95 суспензію у воді зазначеного твердого залишку по відношенню до загальної маси суспензії, до якої додавали ферментну суміш СейПст СТес2 (Момогутез Віоепегду) у кількості 10 мас. 95 по відношенню до завантаженого твердого залишку (суха маса) і 100 мл 50 мМ вихідного розчину цитратного буфера з рН 5: все залишали при перемішуванні (150 об/хв) при 50 "С, протягом 72 год. одержують суміш, яка містить твердий залишок, що який містить лігнін ії целюлозу, і гідролізат, який переважно містить мономерні цукри з б6-ма атомами вуглецю (Сб) і менші кількості мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5). Після того як все охололо до кімнатної температури (25 "С), вказаний твердий залишок, який містить лігнін і целюлозу, і зазначений гідролізат, який переважно містить мономерні цукри з 6-ма атомами вуглецю (Сб) і менші кількості мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5), розділяли за допомоги фільтрації.
Зазначений другий гідролізат, який містить мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) |і переважно мономерні цукри з б-ма атомами вуглецю (Сб), після концентрування випаровуванням у вакуумі (40 мбар, 40 "С) містив 6,0 г глюкози/100 г завантаженої багаси (суха маса) і 0,7 г ксилози/100 г завантаженої багаси (суха маса).
Приклад 9 (винахід)
Ферментативний гідроліз другого твердого залишку, одержаного з багаси, одержаної з рослин гвайюла, після біологічної попередньої обробки Ріеигоїйи5 о5ігеайи5 і гідролізу розведеною сірчаною кислотою (2,5 95 за масою водний розчин)
Другий твердий залишок, одержаний після обробки водним розчином 2,5 мас. 95 сірчаної кислоти (приклад 7), промивали водою, сушили у печі при 60 "С протягом однієї ночі і, наприкінці, піддавали ферментативному гідролізу.
Потім в колбі на 500 мл готували 5 мас. 95 суспензію у воді зазначеного твердого залишку по відношенню до загальної маси суспензії, до якої додавали ферментну суміш СеїїсСя СТес2 (Момогутез Віоепегду) у кількості 10 мас. 95 по відношенню до завантаженого твердого залишку (суха маса) і 100 мл 50 мМ вихідного розчину цитратного буфера з рН 5: все залишали при перемішуванні (150 об/хв) при 50 "С, протягом 72 год. одержують суміш, яка містить твердий залишок, що містить лігнін і целюлозу, і другий гідролізат, який переважно містить мономерні цукри з 6-ма атомами вуглецю (Сб) і менші кількості мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5). Після того як все охололо до кімнатної температури (25 С), зазначений третій твердий залишок, який містить лігнін і целюлозу, і вказаний другий гідролізат, який переважно містить мономерні цукри з б6-ма атомами вуглецю (Сб) і менші кількості мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5), були відокремлені фільтрацією.
Зазначений другий гідролізат переважно містить мономерні цукри з б6-ма атомами вуглецю (Сб) і менші кількості мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5), після концентрування вакуумним випаровуванням (40 мбар, 40 "С) він містить 6,4 г глюкози/100 г завантаженої багаси (суха маса) і 0,7 г ксилози/100 г завантаженої багаси (суха маса). Отже, були одержані виходи, аналогічні одержаним у прикладі 7 (порівняльному), але з використанням розведеної сірчаної кислоти (2,5 мас. 9о водного розчину замість 5 маб. 9б).
З наведених вище прикладів можна вивести кількості мономерних цукрів з 5-ма атомами вуглецю (С5) і мономерних цукрів з б-ма атомами вуглецю (Сб), одержаних при роботі відповідно до процесу оцукрювання відповідно до об'єкту способу винаходу (приклад 2, приклад 7 і приклад 9) з біологічною попередньою обробкою і відповідно з обробкою оцукрювання у відповідності з попереднім рівнем техніки (приклад 6 і приклад 8) без біологічної попередньої обробки. Як можна побачити, якщо проводиться біологічна попередня обробка у присутності
Зо щонайменше одного лігнінолітичного гриба, набір мономерних цукрів, який містить як мономерні цукри з 5-ма атомами вуглецю (С5) (наприклад, ксилозу, арабінозу, галактозу), які походять від деградації геміцелюлози, так і мономерні цукри з б6-ма атомами вуглецю (Сб), зокрема глюкозу, які утворюються в результаті розкладання целюлози або безпосередньо виробленої лігнінолітичним грибом, відповідає 49,6 г/100 г завантаженої багаси (суха маса), з яких 38,2
Г/100 г завантаженої багаси (суха маса) містять глюкозу. У разі, якщо біологічна попередня обробка не проводиться, набір мономерних цукрів, який включає в себе як мономерні цукри з 5- ма атомами вуглецю (С5) (наприклад, ксилозу, арабінозу, галактозу), які походять від розкладання геміцелюлози, так і мономерні цукри з б6-ма атомами вуглецю атоми (Сб), зокрема глюкоза, відповідає 22,6 г/100 г завантаженої багаси (суха маса), з яких 9,5 г/100 г завантаженої багаси (суха маса) містять глюкозу.
Claims (10)
1. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, який включає: піддавання зазначеної біомаси біологічній попередній обробці у присутності щонайменше одного лігнінолітичного гриба, вибраного з грибів білої гнилі (М/КЕ), що належать до штаму Ріешойих5 о5ігтеайшв5, з одержанням рідкої фази, яка містить цукри і перший твердий залишок; піддавання зазначеного першого твердого залишку гідролізу у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти з одержанням першого гідролізату, який містить цукри і другий твердий залишок; піддавання зазначеного другого твердого залишку ферментативному гідролізу з одержанням другого гідролізату, який містить цукри і третій твердий залишок.
2. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, за п. 1, в якому зазначена біомаса, одержана з рослин гваюли, являє собою багасу, одержану в результаті процесів екстракції, яким піддаються зазначені рослини гваюли.
3. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, за п. 1 або 2, в якому зазначений щонайменше один лігнінолітичний гриб є Р/еигоїше ов5ігеаїше МОСІ 29420.
4. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, за будь-яким з попередніх пунктів, в якому зазначену біологічну попередню обробку проводять: бо при температурі в діапазоні від 20 до 40 "С і/або протягом періоду часу від 5 до 25 днів, і/або з рН від 4,5 до 7.
5. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, за будь-яким з попередніх пунктів, в якому зазначену біологічну попередню обробку проводять: при температурі в діапазоні від 23 до 35 "С і/або протягом періоду часу від 10 до 20 днів, і/або при рН від 5 до 6,7.
6. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, за будь-яким з попередніх пунктів, в якому зазначену розбавлену неорганічну кислоту вибирають з сірчаної кислоти, фосфорної кислоти або їх сумішей.
7. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, за п. 6, в якому зазначена неорганічна розведена кислота являє собою розведену сірчану кислоту.
8. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, за п. 7, в якому зазначена неорганічна розведена кислота являє собою 2,5 мас. 95 водний розчин сірчаної кислоти.
9. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, за будь-яким з попередніх пунктів, в якому вказаний гідроліз у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти проводять: протягом часу від 30 до 120 хвилин і/або при температурі в інтервалі від 110 до 160 "С, і/або з рН в діапазоні від 0,05 до 2.
10. Спосіб виробництва цукрів з біомаси, одержаної з рослин гваюли, за п. 9, в якому зазначений гідроліз у присутності щонайменше однієї розведеної неорганічної кислоти проводять: протягом часу від 45 до 90 хвилин і/або при температурі в інтервалі від 110 до 130 "С, і/або при рН у діапазоні від 0,08 до 1. - ГВАКЮЛА З ою ПИЛКИ СТЕВПИНИ ПИСТЯ Я нев СК і А виоуюцна 0 цУкли З ше кВ ХІМІЧНЕ - ин ПРОДУ 0 ЗАЛИШОК СИНА я СКК пдеола -е щ мопомерн | и ЗАПИЩОК ТЕРМЕНІКЯ бе . жк І що ; я пн с Іон. БОНАПОВНЮВАЧІ
Фіг. 1
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102017000123012A IT201700123012A1 (it) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Procedimento per la produzione di zuccheri da biomassa derivante da piante di 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 (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA127923C2 true UA127923C2 (uk) | 2024-02-14 |
Family
ID=61526983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA202003236A UA127923C2 (uk) | 2017-10-30 | 2018-10-29 | Спосіб виробництва цукрів із біомаси, одержаної з рослин гваюли |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11041178B2 (uk) |
| EP (1) | EP3704258A1 (uk) |
| JP (1) | JP7262456B2 (uk) |
| CN (1) | CN111465698B (uk) |
| BR (1) | BR112020008677A2 (uk) |
| IT (1) | IT201700123012A1 (uk) |
| SA (1) | SA520411877B1 (uk) |
| UA (1) | UA127923C2 (uk) |
| WO (1) | WO2019087031A1 (uk) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5628830A (en) * | 1979-03-23 | 1997-05-13 | The Regents Of The University Of California | Enzymatic hydrolysis of biomass material |
| US5865898A (en) * | 1992-08-06 | 1999-02-02 | The Texas A&M University System | Methods of biomass pretreatment |
| JPH0889274A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-09 | Nippon Paper Ind Co Ltd | セロビオースの製造方法 |
| AU2011213271B2 (en) * | 2010-02-03 | 2014-05-22 | Archer Daniels Midland Company | Method of producing sugars using a combination of acids to selectively hydrolyze hemicellulosic and cellulosic materials |
| IT1403244B1 (it) * | 2010-10-22 | 2013-10-17 | Eni Spa | Procedimento per la produzione di lipidi da biomassa. |
| JP2014064493A (ja) | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Ajinomoto Co Inc | 新規リグニン分解性担子菌株とその利用 |
| MY189269A (en) * | 2014-10-22 | 2022-01-31 | Versalis Spa | 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 |
-
2017
- 2017-10-30 IT IT102017000123012A patent/IT201700123012A1/it unknown
-
2018
- 2018-10-29 US US16/760,473 patent/US11041178B2/en active Active
- 2018-10-29 BR BR112020008677-0A patent/BR112020008677A2/pt unknown
- 2018-10-29 EP EP18800772.8A patent/EP3704258A1/en active Pending
- 2018-10-29 CN CN201880069899.9A patent/CN111465698B/zh active Active
- 2018-10-29 JP JP2020524210A patent/JP7262456B2/ja active Active
- 2018-10-29 WO PCT/IB2018/058426 patent/WO2019087031A1/en unknown
- 2018-10-29 UA UAA202003236A patent/UA127923C2/uk unknown
-
2020
- 2020-04-30 SA SA520411877A patent/SA520411877B1/ar unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021500910A (ja) | 2021-01-14 |
| CN111465698B (zh) | 2024-02-13 |
| IT201700123012A1 (it) | 2019-04-30 |
| US11041178B2 (en) | 2021-06-22 |
| JP7262456B2 (ja) | 2023-04-21 |
| US20200347421A1 (en) | 2020-11-05 |
| SA520411877B1 (ar) | 2022-11-03 |
| CN111465698A (zh) | 2020-07-28 |
| WO2019087031A1 (en) | 2019-05-09 |
| EP3704258A1 (en) | 2020-09-09 |
| RU2020117689A3 (uk) | 2021-12-15 |
| RU2020117689A (ru) | 2021-12-01 |
| BR112020008677A2 (pt) | 2020-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2004295648B2 (en) | Fermentation process, starter culture and growth medium | |
| Souza et al. | Bioethanol from fresh and dried banana plant pseudostem | |
| Nutongkaew et al. | Bioconversion of oil palm trunk residues hydrolyzed by enzymes from newly isolated fungi and use for ethanol and acetic acid production under two-stage and simultaneous fermentation | |
| Devi et al. | Lignocellulolytic enzymes and bioethanol production from spent biomass of edible mushrooms using Saccharomyces cerevisiae and Pachysolen tannophilus | |
| Sidana et al. | Assessment of the ability of Meyerozyma guilliermondii P14 to produce second-generation bioethanol from giant reed (Arundo donax) biomass | |
| KR101449552B1 (ko) | 목질계 바이오매스로부터 발효당을 제조하는 방법 | |
| CN105670966A (zh) | 一株耐高温园林废弃物分解菌st4及其应用 | |
| US9885027B2 (en) | Process for the production of an enzymatic cocktail using solid residues from a process for the biochemical coversion of lignocellulosic materials | |
| KR102102063B1 (ko) | 고정화 효소 칵테일을 사용한 바이오매스의 당화 및 발효 방법 | |
| KR101504197B1 (ko) | 목질계 바이오매스로부터 바이오에탄올을 제조하는 방법 | |
| UA127923C2 (uk) | Спосіб виробництва цукрів із біомаси, одержаної з рослин гваюли | |
| RU2772346C2 (ru) | Способ производства сахаров из биомассы, полученной из растений гваюла | |
| CN107164246A (zh) | 一种耐高温酵母菌及其应用 | |
| WO2017183110A1 (ja) | バイオガス製造方法および装置 | |
| FR3000106A1 (fr) | Procede de production d'oligosaccharides a partir de biomasse lignocellulosique | |
| Valamonfared et al. | Bioethanol production using lignocellulosic materials and thermophilic microbial hydrolysis | |
| CN111837808B (zh) | 一种高效回收处理松材线虫病疫木的方法 | |
| Afolabi et al. | Isolation and screening of cellulolytic fungi from cocoa pod husks and optimization conditions for cellulase production | |
| CN103755976A (zh) | 一种有利于杜仲胶提取的杜仲翅果壳处理方法 | |
| KR102096445B1 (ko) | 미세조류를 이용한 바이오당 제조방법 | |
| Anushya et al. | Bioprocessing of cassava stem to bioethanol using soaking in aqueous ammonia pretreatment | |
| CN112980698B (zh) | 微生物发酵碳源及其制备方法 | |
| US11492674B2 (en) | Process for the production of sugars from biomass derived from guayule plants | |
| Sidana et al. | Exploration of Hemicellulosic Hydrolysates Derived from Arundo Donax and Cynodon Dactylon as Potential Substrates for Microbial Protein Production by Candida Tropicalis | |
| CN114262246A (zh) | 秸秆堆肥启爆剂及其制备方法 |