Wpływ fazy krystalicznej celulozy siarczanowej na proces hydrolizy enzymatycznej

• Autorzy: Bialachowski R. , Paukszta D. , Lewandowicz G.

Warianty tytułu

EN

Effect of crystalline phase of sulphate (Kraft) cellulose on enzymatic hydrolysis process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy podjęto próbę oceny wpływu obecności frakcji krystalicznej celulozy siarczanowej na efektywność hydrolizy z zastosowaniem różnych komercyjnych preparatów enzymów celulolitycznych. W pierwszym etapie porównano wydajność procesu katalizowanego za pomocą celulazy z Aspergillus sp. oraz celulazy z Trichoderma reesei ATCC 26921. Oceniono także wpływ dodatku β-glukozydazy (Novozym 188) na stopień konwersji celulozy. Stwierdzono, że celulaza z T. reesei jest znacznie bardziej efektywnym preparatem enzymatycznym niż enzym pochodzący z Aspergillus sp. Najwyższy stopień konwersji, równy 50%, uzyskano po 48 h z zastosowaniem 0,075 ml/g s.m. celulazy z T. reesei i 0,025 ml/g s.m. β-glukozydazy. W wyniku analizy metodą szerokokątowej dyfraktometrii rentgenowskiej stwierdzono, że frakcja celulozy pozostała po hydrolizie enzymatycznej ma wyższy stopień krystaliczności niż surowiec. Wskazuje to na większe powinowactwo stosowanych enzymów do amorficznej frakcji celulozy.

EN

The influence of cellulose crystalline structure occurrence on effectiveness of the commercial cellulolytic enzyme preparations for the hydrolysis of sulphate (Kraft) cellulose was investigated. In the first step, efficiency of the process catalysed by the cellulase from Aspergillus sp., as well as from Trichoderma reesei ATCC 26921, was compared. The effect of the addition of the β-glucosidase (Novozym 188) on the conversion of the substrate was also investigated. It was found that cellulase from T. reesei ATCC 26921 is significantly more effective than cellulase from Aspergillus sp. The highest conversion was obtained by the use of 0.075 ml/g d.m. of cellulase from T. reesei and 0.025 ml/g d.m. of β-glucosidase from A. niger. X-ray diffraction experiment proved that the residue after enzymatic hydrolysis reveals higher crystallinity than the raw material. This fact indicates greater ability to hydrolysis of amorphous fraction of cellulose by used cellulases.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Nauka Przyroda Technologie. Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
• Rocznik: 2012
• Tom: 06
• Numer: 2
• Opis fizyczny: http://www.npt.up-poznan.net/pub/art_6_29.pdf

Twórcy

autor

Bialachowski R.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul.Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań

autor

Paukszta D.

• Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Politechnika Poznańska, Poznań

autor

Lewandowicz G.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul.Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań

Bibliografia

• BALAT M., BALAT H., OZ K., 2008. Progress in bioethanol processing. Prog. Energ. Combust. Sci. 34: 551-573.
• BERLIN A., MAXIMENKO V., GILKES N., SADDLER J., 2006. Optimization of enzyme complexes for lignocelluloses hydrolysis. Biotechnol. Bioeng. 97, 2: 287-296.
• BORYSIAK S., DOCZEKALSKA B., 2005. X-ray diffraction study of pine wood treated with NaOH. Fibres Text. East. Eur. 13: 87-89.
• CONVERSE A., MATSUNO R., TANAKA M., TANIGUCHI M., 1988. A model of enzyme adsorption and hydrolysis of microcrystalline cellulose with slow deactivation of the adsorbed enzyme. Biotechnol. Bioeng. 32, 1: 38-45.
• DASHTBAN M., SCHRAFT H., QIN W., 2009. Fungal bioconversion of lignocellulosic residues; opportunities & perspectives. Int. J. Biol. Sci. 5: 578-595.
• DOMAŃSKI M., DZURENDA L., JABŁOŃSKI M., OSIPIUK J., 2007. Drewno jako materiał energetyczny. Wyd. SGGW, Warszawa.
• GHOSE A., DAS K., 1971. Advances in biochemical engineering. Vol. 1. Springer, Berlin.
• GÓRECKA D., PACHOŁEK B., DZIEDZIC K., GÓRECKA M., 2010. Raspberry pomace as a potential fiber source for cookies enrichment. Acta Sci. Pol. Technol. Aliment. 9, 4: 451-462.
• GUMIENNA M., LASIK M., CZARNECKI Z., SZAMBELAN K., 2009. Applicability of inconventional energy raw materials in ethanol production. Acta Sci. Pol. Technol. Aliment. 8, 4: 17-24.
• HALL M., BANSAL P., LEE J.H., REALFF M.J., BOMMARIUS A.S., 2010. Cellulose crystallinity – a key predictor of the enzymatic hydrolysis rate. FEBS J. 277: 1571-1582.
• HAMELINCK C., HOOIJDONK G., FAAIJ A., 2005. Ethanol from lignocellulosic biomass: techno-economic performance in short-, middle- and long term. Biomass Bioenergy 28: 384-410.
• HINDELEH A.M., JOHNSON D.J., 1971. The resolution of multipeak data in fiber science. J. Phys. D Appl. Phys. 4: 259-263.
• HINDELEH A.M., JOHNSON D.J., 1974. Crystallinity and crystallite size measurement in cellulose fibres: 2. Viscose rayon. Polymer 15: 697-705.
• ITAVAARA M., SIIKA-AHO M., VIIKARI L., 1999. Enzymatic degradation of cellulose-based materials. J. Environ. Polymer Degrad. 7: 67-73.
• KADAR ZS., SZENGYEL ZS., RECZEY K., 2004. Simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of industrial wastes for the production of ethanol. Ind. Crops Prod. 20: 103-110.
• KOZŁOWSKA M., 2007. Struktura i funkcjonowanie rośliny. W: Fizjologia roślin. Od teorii do nauk stosowanych. Red. M. Kozłowska. PWRiL, Poznań: 26-35.
• KUMAR R., SINGH S., SINGH O.V., 2008. Bioconversion of lignocellulosic biomass: biochemical and molecular perspectives. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 35, 5: 377-391.
• OHGREN K., VEHMAANPERA J., SIIKA-AHO M., GALBE M., VIIKARI L., ZACCHI G., 2007. High temperature enzymatic prehydrolysis prior to simultaneous saccharification and fermentation of steam pretreated corn stover for ethanol production. Enzyme Microb. Technol. 40: 607-613.
• PAUKSZTA D., BORYSIAK S., 2006. Structural modification of natural lignocellulosic materials caused by alkali treatment. e-Polymers P15. [www.e-polymers.org].
• PN-75/C-04616.01. Woda i ścieki. Badania specjalne osadów. Oznaczanie zawartości wody, suchej masy, substancji organicznych i substancji mineralnych w osadach ściekowych. PKNMiJ, Warszawa.
• PROSIŃSKI S., 1984. Chemia drewna. PWRiL, Warszawa.
• PRZYGOCKI W., WŁOCHOWICZ A., 2006. Uporządkowanie makrocząsteczek w polimerach i włóknach. WN-T, Warszawa.
• RABIEJ S., 1991. A comparison of two X-ray diffraction procedures for crystallinity determination. Eur. Polymer J. 27: 947-954.
• RODRIGUES J., FAIX O., PEREIRA H., 1999. Improvement of the acetylbromide method for lignin determination within large scale screening programmes. Holz Roh- u. Werkst. 57: 341-345.
• SUN Y., CHENG J., 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Biosource Technol. 83: 1-11.
• YOSHIDA M., LIU Y., UCHIDA S., KAWARADA K., UKAGAMI Y., ICHINOSE H., KANEKO S., FUKUDA K., 2008. Effects of cellulose crystallinity, hemicellulose, and lignin on the enzymatic hydrolysis of Miscanthus sinensis to monosaccharides. Biosci. Biotechnol. Biochem. 72: 805-810.