Влияние различных кислотных катализаторов на выход редуцирующих веществ гидролизатов растительной биомассы

Вторичные лигноцеллюлозные ресурсы, представляют собой отходы, образующиеся в лесном, сельском и агропромышленном хозяйствах с ежегодным накоплением в значительных объемах. Эти материалы включают три основных типа компонентов: целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. Целлюлоза и гемицеллюлоза содержат большое количество сахаров, что делает их перспективным ресурсом для биотехнологических процессов. В статье рассматривается использование серной и сернистой кислот в качестве гидролизующих агентов при переработке вторичных лигноцеллюлозных ресурсов, таких как древесные отходы. Проведены исследования по изучению гидролиза древесины сосны и березы при различной концентрации кислот (2, 3, 4 и 6 мас.%) и температуре 170 °C. Определена кинетика накопления редуцирующих веществ в гидролизате, выявлены рациональные условия для максимального выхода моносахаридов. Установлено, что наиболее рациональная концентрация сернистой кислоты для гидролиза древесины составляет 4 мас.%, поскольку при таких условиях обеспечивается высокая стабильность процесса и минимальное образование побочных продуктов. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологий получения углеводосодержащих субстратов для биотехнологических применений. 

Ключевые слова: кислотный гидролиз, древесное сырье, редуцирующие вещества, серная кислота, сернистая кислота.

INFLUENCE OF VARIOUS ACID CATALYSTS ON THE YIELD OF REDUCING SUBSTANCES OF PLANT BIOMASS HYDROLYSATES

Secondary lignocellulosic resources are waste generated in forestry, agriculture and agro-industrial sectors with annual accumulation in significant volumes. These materials include three main types of components: cellulose, hemicellulose and lignin. Cellulose and hemicellulose contain a large amount of sugars, which makes them a promising resource for biotechnological processes. The article discusses the use of sulfuric and sulfurous acids as hydrolyzing agents in the processing of secondary lignocellulosic resources, such as wood waste. Studies were conducted to study the hydrolysis of pine and birch wood at different acid concentrations (2, 3, 4 and 6 wt.%) and a temperature of 170 °C. The kinetics of accumulation of reducing substances in the hydrolyzate was determined, rational conditions for the maximum yield of monosaccharides were identified. It has been established that the most rational concentration of sulfurous acid for wood hydrolysis is 4 wt.%, since under such conditions high process stability and minimal formation of by-products are ensured. The results obtained can be used in the development of technologies for obtaining carbohydrate-containing substrates for biotechnological applications.

Keywords: acid hydrolysis, wood raw materials, reducing agents, sulfuric acid, sulfurous acid.