Комплексная переработка лигносульфоната из нейтрально-сульфитного щелока с получением биопродуктов кормового назначения

При производстве целлюлозы из древесины березы нейтрально-сульфитным способом образуются щелока, которые содержат органические и минеральные вещества. В настоящее время присутствующие в нейтрально-сульфитных щелоках минеральные вещества не регенерируются. Органические вещества и, прежде всего, олигомеры углеводов также не используются. Единственный способ утилизации этих щелоков на предприятии – это получение лигносульфонатов, что указывает на экономическую нерациональность использования ресурсов. В работе рассматривалась возможность разделения лигнина и углеводов лигносульфонатов из нейтрально-сульфитных щелоков биокаталитическим способом с образованием простых сахаров с последующим микробиологическим синтезом молочной кислоты мицелиальным грибом Rhizopus oryzae F-1030. После отделения молочной кислоты также остаются вторичные ресурсы – культуральная жидкость на основе ферментолизата лигносульфоната и биомасса гриба – которые предложено утилизировать. В качестве возможного пути утилизации предлагается использование нерастворимой фракции лигнина и биомассы гриба R. oryzae F-1030, в состав которой входит хитин-глюкан, для получения кормовых добавок для сельскохозяйственных животных, обладающих адсорбционными свойствами по отношению к микотоксинам. Показано, что обработка лигносульфоната ферментными препаратами Accellerase XC и Accellerase XY приводит к увеличению содержания в гидролизатах простых сахаров, которые могут быть использованы микроорганизмами в качестве источников углерода. Установлено, что при культивировании на ферментолизатах лигносульфоната из нейтрально- сульфитных щелоков гриб R. оryzae F-1030 синтезирует молочную кислоту в среднем в концентрации 42,0±4,0%, при этом производя 1,8±0,2 г/дм³ сухой биомассы. Доказана возможность использования лигнина лигносульфонатов из нейтрально-сульфитных щелоков и хитин-глюкана из биомассы гриба R. Oryzae F-1030 в соотношении 1:1 для получения кормовой добавки, обладающей адсорбционной способностью к микотоксинам.

1. Борщевская Л.Н., Гордеева Т.Л., Калинина А.Н., Синеокий С.П. Спектрофотометрическое определение молочной кислоты // Журнал аналитической химии. 2016. Т. 71. № 8. С. 787–790.

2. Костина А.М., Бабицкая В.Г., Лобанок А.Г. Хитин мицелиальных грибов рода Penicillium // Прикладная биохимия и микробиология. 1978. Т. ХLV. Вып. 4. С. 586–593.

3. Мингазова Л.А., Канарская З.А., Семенов Э.И., Канарский А.В. Биосорбент из биомассы гриба Rhizopus oryzae F-1030 // Современные проблемы экспериментальной и клинической токсикологии, фармакологии и экологии : Междунар. науч.-практ. конф. Казань, 2021. С. 230–232.

4. Мингазова Л.А., Крякунова Е.В., Канарская З.А., Канарский А.В. Сравнительный анализ адсорбционных характеристик биосорбентов, полученных последовательной двухстадийной обработкой биомассы гриба Rhizopus oryzae F-1030 // Научное обеспечение технологического развития и повышения конкурентоспособности в пищевой и перерабатывающей промышленности : Междунар. науч.-практ. конф. Краснодар, 2020. С. 270–273.

5. Мингазова Л.А., Канарский А.В., Крякунова Е.В., Канарская З.А. Исследование адсорбционных характеристик биосорбента, полученного трехстадийной обработкой биомассы гриба Rhizopus oryzae F-1030” // Современная биотехнология: актуальные вопросы, инновации и достижения: Всерос. онлайн конференция с междунар. участием. Кемерово, 2020. С. 107–108.

6. Морозова Ю.А., Скворцов Е.В., Алимова Ф.К., Канарский А.В. Биосинтез ксиланаз и целлюлаз грибами рода Trichoderma на послеспиртовой барде // Вестник технологического университета. 2012. Т. 15. № 19. С. 120–122.

7. Пат. № 2593584 С1 Российская Федерация МПК A61K 31/19, A61K 9/20, A61P 1/00. Средство для восстановления кишечного микробиоценоза при дисбиозах / Чичерин И.Ю.; заявитель Чичерин И.Ю. Бюл. № 2015130077/15: заявл. 22.07.2015; 11 с. опубл. 10.08.2016.

8. Galbe M., Wallberg O. Pretreatment for biorefineries: A review of common methods for efficient utilisation of lignocellulosic materials // Biotechnology for Biofuels. 2019. No. 12. P. 1–32.

9. Kucharska K., Rybarczyk P., Hołowacz I., Łukajtis R., Glinka M., Kamiński M. Pretreatment of Lignocellulosic Materials as Substrates for Fermentation Processes // Molecules. 2018. No. 10. P. 1–32. DOI: 10.3390/molecules23112937.

10. Scelsi E., Angelini A., Pastore C. Deep Eutectic Solvents for the Valorisation of Lignocellulosic Biomasses towards Fine Chemicals // Biomass. 2021. No. 1. P. 29–59. Doi.Org/10.3390/Biomass1010003.

11. Zoghlami A., Paës G. Lignocellulosic Biomass: Understanding Recalcitrance and Predicting Hydrolysis // Frontiers in Chemistry. 2019. Vol.7, no. 874. P. 1–32. DOI: 10.3389/fchem.2019.00874.