Kinetics of the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic materials at different concentrations of the substrate


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The kinetics of the enzymatic hydrolysis of two substrates—lignocellulosic materials from Miscanthus and oat hulls—in an acetate buffer is studied at different concentrations of the substrates. The substrates are obtained via single-step treatment with a dilute solution of nitric acid. The content of a nonhydrolyzable component—acid-insoluble lignin—for Miscanthus and oat hulls was 11 and 14%, respectively. A multi-enzyme composition of commercially available enzyme preparations CelloLux-A and BrewZyme BGX was used as a catalyst. It is shown that treatment with the nitric acid solution produces reactive substrates for the enzymatic hydrolysis. The innovative science of the results is confirmed by Russian patent 2533921. Kinetics of the enzymatic hydrolysis of these substrates in an acetate buffer can be described by a mathematical model based on a modified Michaelis–Menten equation. The main kinetic constants for both substrates are determined from the experimental data. The equilibrium concentrations of reducing substances (RSes) for the substrates are calculated from the initial substrate concentrations. It is found that within the studied range of substrate concentrations (33.3–120.0 g/L), the initial rate of enzymatic hydrolysis for the lignocellulosic material from oat hulls is higher than that for the lignocellulosic material from Miscanthus by 1 g/(L h). It is shown that the yield of RS depends of the initial concentration of the substrates: as the concentration rises from 33.3 to 120 g/L, the yield of RS falls 1.5–2.0 times, due to substrate inhibition. At low initial concentrations, the yields of RS are similar for the substrates from Miscanthus and oat hulls. When the initial concentration of the substrate reaches 120 g/L, the yield of reducing substances for the lignocellulosic material from Miscanthus is approximately 20% higher than that for the lignocellulosic material from oat hulls. The established dependences and the proposed mathematical model allow us to optimize the initial concentration of the substrate for efficient enzymatic hydrolysis.

Об авторах

V. Budaeva

Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies, Siberian Branch

Автор, ответственный за переписку.
Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Biisk, 659332

E. Skiba

Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies, Siberian Branch

Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Biisk, 659332

O. Baibakova

Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies, Siberian Branch

Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Biisk, 659332

E. Makarova

Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies, Siberian Branch

Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Biisk, 659332

S. Orlov

Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies, Siberian Branch

Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Biisk, 659332

A. Kukhlenko

Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies, Siberian Branch

Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Biisk, 659332

E. Udoratina

Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies, Siberian Branch

Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Biisk, 659332

T. Shcherbakova

Institute of Chemistry

Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Syktyvkar, 167982

A. Kuchin

Institute of Chemistry

Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Syktyvkar, 167982

G. Sakovich

Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies, Siberian Branch

Email: budaeva@ipcet.ru
Россия, Biisk, 659332

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2016

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».