Ежегодная Международная конференция "Сотрудничество для решения проблемы отходов"


Главная страница
Сведения об авторах

Зависимость роста редуцирующих веществ от продолжительности ферментации обогащенных отходов переработки злаков

Будаева В. В., Эолотухин В. Н., Митрофанов Р. Ю., Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук, Бийск, Алтайский край, Россия

Поиск путей эффективного использования недревесного целлюлозосодержащего сырья (ЦСС) в биотехнологическом производстве весьма актуален.

Cообщение, сделанное на конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов» в 2010 г., было посвящено разработке способов обогащения целлюлозой ЦСС и исследованию реакционной способности продуктов, полученных из плодовых оболочек овса, к ферментативному гидролизу.

Цель данной работы — изучение зависимости роста редуцирующих веществ от продолжительности ферментации отходов переработки злаков, обогащенных целлюлозой.

Объектами исследования служили два вида недревесного концентрированного ЦСС: плодовые оболочки овса и солома овса.

Способы химического обогащения отходов переработки злаков:

   окислительная (азотной кислотой) делигнификация при атмосферном давлении;

   комбинация щелочной (гидроокисью натрия) и окислительной (азотной кислотой) делигнификации при атмосферном давлении;

   натронная (гидроокисью натрия) варка в автоклаве и отбелка перекисью водорода в ще­лочной среде при атмосферном давлении.

Ферментацию исходного и обогащенных целлюлозой продуктов проводили в колбах на перемешивающей платформе при температуре 50 °С в течение 72 ч. В каждую колбу поместили навеску исследуемого субстрата и ацетатный буфер (рН = 4,7), в котором растворен ферментный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» (производство — г. Бердск). Через определенные промежутки времени отбирали пробу и спектрофотометрическим методом с использованием 3,5-динитросалициловой кислоты измеряли в фильтрате концентрацию редуцирующих веществ (РВ) в пересчете на глюкозу. По окончании ферментации гравиметрическим методом определяли убыль массы субстрата, а методом Бертрана — концентрацию редуцирующих веществ после инверсии гидролизата в фильтрате.

Зависимости концентрации РВ в пересчете на глюкозу от продолжительности ферментации исходного сырья и продуктов переработки представлены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимости концентрации РВ в пересчете на глюкозу от продолжительности ферментации для исходного сырья и продуктов переработки плодовых оболочек (а) и соломы (б) овса

В обоих случаях исходное сырье подвергается ферментации в наименьшей степени. Это обусловлено и высоким содержанием лигнина, который экранирует действие ферментов, и прочностью лигноцеллюлозной матрицы. Тем не менее за 16—24 ч концентрация глюкозы достигает 1 г/дм3. Наибольшее содержание глюкозы получено при ферментации образца измельченной беленой целлюлозы, что связано с максимальным удалением лигнина и разрыхлением ее структуры под действием химической и механической предобработок. Промежуточные величины получены для лигноцеллюлозного материала и волокнистого продукта.

Физико-химические свойства субстратов соломы овса и результаты ферментации исходной соломы и обогащенных целлюлозой продуктов ее переработки приведены в таблице.

Физико-химические свойства субстратов соломы овса и результаты ферментации исходной соломы и обогащенных целлюлозой продуктов ее переработки

Показатель

Солома овса

Беленая целлюлоза

Лигноцеллюлозный материал

Волокнистый продукт

Влажность, %

5,00

4,30

5,50

5,20

Зольность, %

5,60

2,50

5,40

0,60

Остаточный лигнин, %

18,80

3,95

10,57

2,53

Убыль по массе, г

0,30

1,00

1,65

2,30

Выход (по убыли массы), %

6,00

20,00

33,00

46,00

Концентрация, г/дм3

глюкозы

1,32

3,73

3,09

2,69

РВ после инверсии

1,46

8,70

8,47

12,71

Выход на навеску субстрата, %

глюкозы

2,90

8,21

6,80

6,51

РВ после инверсии

3,21

19,14

18,64

27,96

Полученные результаты ферментации позволяют выявить следующие закономерности. По убыванию концентрации глюкозы субстраты следуют в ряд: беленая целлюлоза; лигноцеллюлозный материал; волокнистый продукт; исходная солома. По уменьшению концентрации РВ после инверсии субстраты располагаются в следующем порядке: волокнистый продукт; беленая целлюлоза; лигноцеллюлозный материал; исходная солома.

На рис. 2 для сравнения результатов ферментации соломы и плодовых оболочек овса приведена диаграмма выхода РВ после инверсии для всех изученных продуктов (с учетом наших предыдущих исследований).

Таким образом, установлено, что зависимости способности к ферментации отходов переработки овса от условий обогащения сырья аналогичны, хотя плодовые оболочки имеют несколько лучшие показатели.

The Dependence of Reducing Substance Growth upon the Duration of Fermentation of Enriched Cereal Processing Waste

Budaeva V. V., Zolotukhin V. N., Mitrofanov R. Yu., Institute for Problems of Chemical and Energy Technologies, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Byisk, Altai Krai, Russia

The experiments have been carried out for oat hulls and oat straw. These experiments have established these materials show similar dependence in their fermentation ability upon the processing conditions, with oat hulls showing a slightly better performance.

Главная страница

Сведения об авторах

Будаева Вера Владимировна, канд. хим. наук, руководитель группы биоконверсии, Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН, ул. Социалистическая, 1, Бийск, Алтайский край, 659322, Россия. Тел. (3854) 30-59-85, факс: (3854) 30-17-25, 30-30-43. E-mail1, e-mail2
Золотухин Владимир Николаевич,
канд. техн. наук, ст. науч. сотр., группа биоконверсии, Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН, ул. Социалистическая, 1, Бийск, Алтайский край, 659322, Россия. Тел. (3854) 30-14-73, факс: (3854) 30-17-25, 30-30-43. E-mail
Митрофанов Роман Юрьевич, канд. хим. наук, науч. сотр., группа биоконверсии, Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН, ул. Социалистическая, 1, Бийск, Алтайский край, 659322, Россия. Тел. (3854) 43-53-05, факс: (3854) 30-17-25, 30-30-43.E-mail


© Независимое агентство экологической информации
Последние изменения внесены 29.03.11