63
4 Органозоль арқылы алдын ала өңдеу
Ерітіндімен экстракциялау әдісі алдын ала өңдеудің перспективалы стратегиясы және ол көп назар
өзіне аудартты және лигноцеллюлозаны алдын ала өңдеу кезінде пайдалану мүмкіндігін көрсетті [49].
Қоспаларды пайдалану органикалық еріткіш немесе су ерітіндіні жағу қажеттілігін болдырмайды
және лигниндерді бөлуге мүмкіндік береді. Ерітіндімен экстракциялау барысында органикалық
немесе сулы органикалық еріткіштердің органикалық емес қышқыл катализаторлары бар қоспасы
(HCl немесе H
2
SO
4
) лигнин мен гемицеллюлозаның ішкі байланыстарын үзу үшін пайдаланылады.
Метанол, этанол, сірке қышқылы, пермуравин қышқылы, перуксус қышқылы және ацетон лигнинді
жою үшін пайдалануға болатын басқа да түрлі органикалық еріткіштер болып табылады [50].
4.2.1.4 Биологиялық алдын ала өңдеу
Лигноцеллюлозалық биомассаны физикалық, физикалық-химиялық және химиялық алдын ала
өңдеу қымбат және қоршаған ортаға теріс әсер етеді. Атап айтқанда, физикалық және термохимиялық
процестер биомассаны түрлендіру үшін энергияның көп мөлшерін талап етеді. Ферменттерді
пайдалану негізіндегі биологиялық әдістер тиімді болып табылады.
Лигноцеллюлозаның табиғи
бұзылуы және қолданылуы лигноцеллюлолитикалық организмдердің (әсіресе сүректі бұзатын
саңырауқұлақтар мен бактериялар) ерекше ферменттерінің көмегімен жүзеге асырылады.
Биомассаны түрлендіретін ферменттер жоғары ерекшелікті, энергияны немесе химикаттарды төмен
тұтынуды немесе қоршаған ортаның ластануының төмен деңгейін қамтамасыз етуі мүмкін.
Лигноцеллюлозаны алдын ала биологиялық өңдеу процесінде биомассаны түрлендіретін ферменттер
гемицеллюлозаны және лигнинді ыдыратады және гидролиз үшін целлюлозаның қарапайым қантқа
қолжетімділігін арттырады, содан кейін бағалы отынға микроорганизмдермен ферменттелуі мүмкін.
Гемицеллюлоза-әртүрлі глико-буындармен және гликозидті байланыстармен түзілген күрделі
полисахаридтер тобы. Гемицеллюлозаның бұзылуы целлюлаз үшін целлюлозаны (босатып қана
қоймай), гемицеллюлозаны құнды сахаридтерге айналдырады. Гемицеллюлозалар гетерополимерлер
болып табылады және
-гликан, ксилан, ксилоглюкан, арабиноксилан, маннан, галактоманнан,
арабинан, галактан, полигалактуронан және т. б. тұрады оларға өз кезегінде
-глюканаза, ксиланаза,
ксилоглюканаза, маннаназа, арабиназа, галактаназа, полигалактуроназа, глюкуронидазалар,
ацетилксиланэстераза және басқа да ферменттер әсер етеді [51, 52]. Гемицеллюлоза-биомассаны
түрлендіру үшін өзара әрекеттестікте жұмыс істейтін ферменттер тобы. Әртүрлі гемицеллюлаз
функциялары 4. 2.-кестеде келтірілген. Лигнинді бұзатын микробтар, негізінен ақ шірік
саңырауқұлақтар оларда лигноцеллюлозаны ыдыратуға арналған оксидоредуктаза ферменттер бар
[53]. Бұл оксидоредуктаздың негізгі міндеттері гемицеллюлоза немесе целлюлоза байланысты
лигнинді, жоғары гетерогенді және қиын еритін хош иісті полимерді ыдыратуға бағытталған болуы
мүмкін. Лигниннің ыдырауы ферментативті биомассаның өнеркәсіптік конверсиясы үшін міндетті
шарт болып табылады, өйткені ол целлюлаза үшін (геми) целлюлозаның қол жетімділігін (геми)
арттырып қана қоймай, лигниннің абсорбциясынан туындаған целлюлазаның инактивациясын (геми)
азайтады. Лигниннің пероксидазасы, mn пероксидазасы және еркін түрдегі пероксидазасы-лигнинді
ыдыратуға жоғарғы қышқылдану қабілеті бар клеткадан тыс гем пероксидазалар болып табылады.
H2O2-мен өзара әрекеттескен кезде, бұл ферменттер лигнинді тікелей немесе mn (III) бөлшектері
арқылы тотықтырып Fe (V) немесе Fe (IV) -оксо жоғары реакциялық қабілетті түрлерді құрайды.
Лакказа - оксид мыс ол көптеген лигноцеллюлолитикалық саңырауқұлақдан бөлінеді. Бұл фермент
лигниннің фенолды бөліктерін тікелей тотықтырады немесе тотығу-қалпына келе алатын қолайлы
делдалының көмегімен лигниннің фенолды емес бөліктерін жанама тотықтырады. Арил спирттерінің
оксидазасы, глиоксалоксидаза және түрлі көмірсулар да лигноцеллюлозаның табиғи ыдырауына
қатысады. Оларға химиялық заттар қажет емес, бірақ гидролиздің төмен жылдамдығы және төмен
шығуы олардың іске асырылуын қиындатады [31, 38,]. Биологиялық алдын ала өңдеудің кемшілігі-
биологиялық алдын ала өңдеуде және гидролиздің көп жағдайларында бұл процесс өте баяу және
биоделигнификация әдетте ұзақ уақыт кезеңін талап етеді.
Достарыңызбен бөлісу: