Enzymatic conversion of wood materials from the pulp and paper industry

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The reactivity during enzymatic hydrolysis of 8 industrially produced samples of pulps and semi-chemical pulps by enzyme preparations of glycosyl hydrolases B151 and F10 produced by a strain of ascomycete fungus Penicillium verruculosum has been determined. It is shown for the first time that among fibrous pulps available on the market of pulp and paper industry in Russia, the highest level of yield of glucose from the initial wood during biocatalysis using cellulases and hemicellulases is characteristic of semi-chemical pulps obtained after cooking of hardwood with green liquor. A high degree of enzymatic conversion of softwood bleached kraft pulp has been established, which in combination with the possibility of obtaining modified polysaccharide materials from non-hydrolysable residue makes this cellulosic substrate the most promising for the development of biological processes at pulp and paper industries. It is shown that drying of pulp negatively affects the efficiency of cellulose hydrolysis, while mechanical milling improves the performance of the enzymatic saccharification process.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

A. Aksenov

Northern (Arctic) federal university named after M. V. Lomonosov

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Arkhangelsk

I. Sinelnikov

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology”, Russian Academy of Sciences

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Moscow

A. Shevchenko

Northern (Arctic) federal university named after M. V. Lomonosov

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Arkhangelsk

K. Mayorova

Northern (Arctic) federal university named after M. V. Lomonosov

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Arkhangelsk

D. Chukhchin

Northern (Arctic) federal university named after M. V. Lomonosov

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Arkhangelsk

D. Osipov

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology”, Russian Academy of Sciences

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Moscow

M. Semenova

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology”, Russian Academy of Sciences

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Moscow

O. Sinitsyna

Chemical Department, Lomonosov Moscow State University

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Moscow

A. Rozhkova

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology”, Russian Academy of Sciences

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Moscow

E. Novozhilov

Northern (Arctic) federal university named after M. V. Lomonosov

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Arkhangelsk

A. Sinitsyn

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology”, Russian Academy of Sciences; Chemical Department, Lomonosov Moscow State University

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
Ресей, Moscow; Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Braghiroli F.L., Passarini L. // Current Forestry Reports. 2020. V. 6. P. 172–183. https://doi.org/10.1007/s40725-020-00112-9
  2. Gonçalves M.C.P., Romanelli J.P., Cansian A.B.M., Pucci E.F.Q., Guimaraes J.R., Tardioli P.W., Saville B.A. // Ind. Crop. Prod. 2022. V. 186. 115213. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115213
  3. Семёнова М.В., Гусаков А.В., Телицин В.Д., Синицын А. П. // Прикл. биохимия и микробиология. 2021. Т. 57. № 5. С. 477–484. https://doi.org/10.31857/S0555109921050147
  4. Синицын А.П., Синицына О.А., Зоров И.Н., Рожкова А.М. // Прикл. биохимия и микробиология. 2020. Т. 56. № 6. С. 551–560. https://doi.org/10.31857/S0555109920060161
  5. Zhou B., Wang Y., Jiang Z., Salam A., Li K. // J. Wood Chem. Technol. 2021. V. 41. № 4. P. 150–159. https://doi.org/10.1080/02773813.2021.1938130
  6. Kumar B., Verma P. // Fuel. 2021. V. 288. 119622. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119622
  7. Rabinovich M. L. // Cell. Chem. Tech. 2010. V. 44. № 4. P. 173–186.
  8. Alvira P., Tomás-Pejó E., Ballesteros M., Negro M.J. // Biores. Technol. 2010. V. 101. № 13. P. 4851–4861. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.11.093
  9. Zhu J.Y., Pan X.J. // Biores. Tech. 2010. V. 101. № 13. P. 4992–5002. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.11.007
  10. Hendriks A.T.W.M., Zeeman G. // Biores. Technol. 2009. V. 100. № 1. P. 10–18. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2008.05.027
  11. Kucharska K., Rybarczyk P., Hołowacz I., Łukajtis R., Glinka M., Kamiński M. // Molecules. 2018. V. 23. № 11. 2937. https://doi.org/10.3390/molecules23112937
  12. Asada C., Sasaki C., Uto Y., Sakafuji J., Nakamura Y. // Biochem. Eng. J. 2012. V. 60. P. 25–29. https://doi.org/10.1016/j.bej.2011.09.013
  13. Pielhop T., Amgarten J., von Rohr P.R., Studer M.H. // Biotech. Biofuels. 2016. V. 9. № 1. P. 1–13. https://doi.org/10.1186/s13068-016-0567-1
  14. Doménech P., Manzanares P., Álvarez C., Ballesteros M., Duque A. // Holzforschung. 2020. V. 75. № 3. P. 250–259. https://doi.org/10.1515/hf-2020-0068
  15. Vaidya A.A., Murton K.D., Smith D.A., Dedual G. // Biomass conv. Bioref. 2022. V. 12. № 11. P. 5427–5442. https://doi.org/10.1007/s13399-022-02373-9
  16. Xu X., Wang K., Zhou Y., Lai C., Zhang D., Xia C., Pugazhendhi A. // Fuel. 2023. V. 338. Р. 127361. https://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2022.127361
  17. Zhao X., Zhan Y., Han L., Sun X., Zhang T., Zhao Z. // Processes. 2023. V. 11. № 4. P. 1293. https://doi.org/10.3390/pr11041293
  18. Yin X., Wei L., Pan X., Liu C., Jiang J., Wan. K. // Front. Plant Sci. 2021. V. 12. 670061. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.670061
  19. Moniruzzaman M., Goto, M. // Appl. Ionic liq. Biotech. 2019. P. 61–77. https://doi.org/10.1007/10_2018_64
  20. Wu W., Li P., Huang L., Wei Y., Li J., Zhang L., Jin Y. // Biomass. 2023. V. 3. № 1. P. 96–107. https://doi.org/10.3390/biomass3010007
  21. Przybysz Buzała K., Kalinowska H., Małachowska E., Boruszewski P., Krajewski K., Przybysz P. // Energies. 2019. V. 12. № 15. 2952. https://doi.org/10.3390/en12152952
  22. Cai C., Zhang C., Li N., Liu H., Xie J., Lou H., Pan X., Zhu J. Y., Wang F. // Renew. Sust. En. Rev. 2023. V. 183. 113445. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113445
  23. Van Wyk J.P.H. // Biomass Bioen. 1999. V. 16. № 3. P. 239–242.
  24. Jin Y., Jameel H., Chang H. M., Phillips R. // J. Wood Chem. Tech. 2010. V. 30. № 1. P. 86–104. https://dx.doi.org/10.1080/02773810903578360
  25. Buzała K., Przybysz P., Rosicka-Kaczmarek J., Kalinowska H. // Cellulose. 2015. V. 22. P. 663–674. https://doi.org/10.1007/s10570-014-0522-x
  26. Доценко Г.С., Чекушина А.В., Кондратьева Е.Г., Правильников А.Г., Андрианов Р.М., Осипов Д.О. и др. // Лес. Вест. 2012. Т. 8. № 91. С. 129–135.
  27. Синицын А.П., Синицына О.А., Зоров И.Н., Рожкова А.М. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2023. Т. 64. № 4. С. 312–333. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9384-2-2023-64-4312-333
  28. Новожилов Е.В., Аксенов А.С., Демидов М.Л., Чухчин Д.Г., Доценко Г.С., Осипов, Д.О., Синицын А.П. // Кат. Пром. 2014. Т. 4. С. 74–80. https://dx.doi.org/10.1134/S2070050414040138
  29. Новожилов Е.В., Синельников И.Г., Аксенов А.С., Чухчин Д.Г., Тышкунова И.В., Рожкова А.М. и др.// Кат. Пром. 2015. Т. 5. С. 78–83. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2015-5-78-83
  30. Aksenov A.S., Tyshkunova I.V., Poshina D.N., Guryanova A.A., Chukhchin D.G., Sinelnikov I.G. et. al. // Catalysts. 2020. V. 10. 536. https://doi.org/10.3390/catal10050536
  31. Shevchenko A.R., Mayorova K.A., Chukhchin D.G., Malkov A.V., Toptunov E.A., Telitsin V.D. еt al // Fermentation. 2023. V. 9. 936. https://doi.org/10.3390/fermentation9110936
  32. Saini J.K., Patel A.K., Adsul M., Singhania R.R. // Renewable Energy. 2016. V. 98. P. 29–42. https://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2016.03.089
  33. Cai C., Li J., Hirth K., Huber G. W., Lou H., Zhu J. Y. // ChemSusChem. 2020. V. 13. P. 4649–4659. https://doi.org/10.1002/cssc.202001120
  34. Brondi M.G., Elias A. M., Furlan F.F., Giordano R.C., Farinas C.S. // Sci. Rep. 2020. V. 10. 7367. https://doi.org/10.1038/s41598-020-64316-6
  35. Aldaeus F., Larsson K., Srndovic J. S., Kubat M., Karlström K., Peciulyte A., Olsson L., Larsson, P. T. // Cellulose. 2015. V. 22. P. 3991–4002. https://doi.org/10.1007/s10570-015-0766-0
  36. Huang C., Li R., Tang W., Zheng Y., Meng, X. // Fermentation. 2022. V. 8, 558. https://doi.org/10.3390/fermentation8100558
  37. Wang Z.J., Lan T.Q., Zhu J.Y. // Biotech. Biofuels. 2013. V. 6. 9. https://doi.org/10.1186/1754-6834-6-9
  38. Willför S., Pranovich A., Tamminen T., Puls J., Laine C., Suurnäkki A., Saake B., Uotila K., Simolin H., Hemming J., Holmbom B. // Ind. Crops Prod. 2009. V. 29. P. 571–580. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2008.11.003
  39. Ghose T.K. // Pure Appl. Chem. 1987. V. 59, P. 257–268. https://doi.org/10.1351/pac198759020257
  40. Nelson, N. // J. Biol. Chem. 1944. V. 153. № 2. P. 375–380. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)71980-7
  41. Lowry O.H., Roseborough N.J., Farr A.L., Randall R.J. // J. Biol. Chem. 1951. V. 193. P. 265–275. https://dx.doi.org/10.1016/S0021–9258(19)52451–6
  42. Mosier N., Wyman C., Dale B., Elander R., Lee Y.Y., Holtzapple M., Ladisch M. // Biores. Technol. 2005. V. 96. № 6. P. 673–686. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2004.06.025
  43. Sun S., Sun S., Cao X., Sun R. // Biores. Technol. 2016. V. 199. P. 49–58. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.08.061
  44. Холькин Ю.И. Технология гидролизных производств. М.: Лесная промышленность, 1989. 496 с.
  45. Ek M.; Gellerstedt G., Henriksson G. Pulping Chemistry and Technology. / Eds. M. Ek, G. Gellerstedt, G.r Henriksson. Berlin: Walter de Gruyter GmbH, 2009. V. 2. 471 p.
  46. Мингазова Л.А., Канарский А. В., Крякунова Е.В., Канарская З.А. // Лесн. Журн. 2020. Т. 2. № 374. С. 146–158. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-2-146-158
  47. Новожилов Е.В. // Лесн. Журн. 1999. Т. 2. № 3. С. 180–188.
  48. Ko C.H., Chen F.J., Lee J.J., Tzou D.L.M. // Cellulose. 2011. V. 18. P. 1043–1054. https://doi.org/10.1007/s10570-011-9534-y
  49. Laivins, G.V., Scallan, A.M. // Prod. Paper. 1993. V. 2. P. 1235–1260. https://doi.org/10.15376/frc.1993.2.1235
  50. Rebuzzi, F., Evtuguin, D.V. // Macromol. Symposia. 2005. V. 232. № 1. P. 121–128. https://doi.org/10.1002/masy.200551414
  51. Kamaya Y. // J. Ferm. Bioeng. 1996. V. 82. P. 549–553. https://doi.org/10.1016/S0922-338X(97)81250-0
  52. Garcia-Ubasart J., Torres A.L., Vila C., Pastor F.I.J., Vidal T. // Ind. Crop. Prod. 2013. V. 44. P. 71–76. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.10.019
  53. Shevchenko A.R., Tyshkunova I.V., Chukhchin D.G., Malkov A.V., Toptunov E.A., Telitsin V.D. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. № 1. 103. https://doi.org/10.3390/catal13010103
  54. Mayorova K., Aksenov A., Shevchenko A. // AIP Conf. Proc. 2023. V. 2931, P. 030005-1-030005-8 https://doi.org/10.1063/5.0178421

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Indicators of glucose yield from absolutely dry wood (%) used in technological processes for obtaining semi-finished products from deciduous (a) and coniferous trees (b): 1 – before drying; 2 – after grinding; 3 – after drying.

Жүктеу (26KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Electron micrographs of samples of original fibrous semi-finished products of the pulp and paper industry and partially hydrolyzed with carbohydrases of P. verruculosum: a - fibers of neutral sulfite semi-cellulose; b - fibers of semi-cellulose obtained by cooking with green liquor; c - fibers of bleached hardwood sulfate cellulose; g - fibers of bleached coniferous sulfate cellulose; d - fibers of bleached coniferous sulfite cellulose; e - fibers of neutral sulfite semi-cellulose after enzymatic treatment (48 h, conversion degree 34%); g - fibers of semi-cellulose obtained by cooking with green liquor after enzymatic treatment (48 h, conversion degree 39%); h - fibers of bleached hardwood sulfate cellulose after enzymatic treatment (22 h; conversion degree 50%); and – fibers of coniferous bleached sulphate cellulose after enzymatic treatment (24 h, conversion degree 62%); k – fibers of coniferous bleached sulphite cellulose after enzymatic treatment (24 h; conversion degree 48%). Scale bar – 10 µm.

Жүктеу (127KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».