评论文章

前面。化学。Eng。,17 August 2022
秒。环境化学工程
卷4 - 2022 | https://doi.org/10.3389/fceng.2022.926400

Bio-Conversion废纸为可发酵糖的审查

Modupe大肠Ojewumi ¹*, www.雷竞技rebatfrontiersin.org

摩西大肠Emetere²,

Oyinlola r . Obanla ¹, www.雷竞技rebatfrontiersin.org

Damilola大肠Babatunde¹和 www.雷竞技rebatfrontiersin.org

Ebuka g . Adimekwe¹

¹约大学化学工程系,尼日利亚
²大学机械工程系科学,约翰内斯堡,南非约翰内斯堡

固体废弃物造成的污染已成为世界关注的巨大来源产生的废物量已成为压倒性的。废纸大大有助于整个固体废物产生日报和控制方法,也同样对环境不利或仅仅是无效的;更好的、有效的和环保的需要控制的解决方案。本研究回顾了使用各种微生物,因为他们帮助控制浪费报纸以环保的方式。除了环保解决方案纸固体废物污染的问题,这也是一个著名的可再生能源来源的纸转化为可发酵糖生物乙醇的生产。本文探讨了至关重要的革命在纸的酶法水解糖。突出的挑战,涉及生物转化是强调并提出了一些解决方案。

1介绍

文献表明,一些种类的废物可以转化成有用的产品,包括厨房和有机废物,金属,玻璃,塑料和纸(Ojewumi et al ., 2019 a;Ojewumi et al ., 2019 b;Ojewumi et al ., 2019 c;Ojewumi et al ., 2020)。他们也可以基于多危险分类一般人口(Wanjohi 2018;Subedi 2019;Ursua 2019),这包括但不限于,放射性废弃物,易燃材料,材料暴露在人类造成致命的后果。

固体废物及其管理的挑战是著名的在发展中国家,因为他们的人口,这些国家的政府无力应对废弃物管理的高成本,以及缺乏合格的人员很好地理解不同的因素导致不同程度的浪费控制(格雷罗州et al ., 2012;格雷罗州et al ., 2013)。Wanjohi (2018)建议大部分的废物(80%)是用于垃圾填埋场,10%燃烧,只有另外10%是重用。该数据显示环境废物未经处理的速度增加,也就是说,如果没有可行的进行更改。垃圾填埋场是当今世界气候变化的部分原因是一吨生物可降解废弃物已经知道产生超过400 - 500立方米的垃圾填埋气。研究显示,大约四分之一的家庭单位的废弃物包括纸,和这么多的一半是归因于期刊和杂志。雷竞技电竞体育竞猜平台大多数这倾倒或燃烧量显著增加环境污染的速度(Ojewumi et al ., 2018)。甚至在回收的情况下,大量的纸张材料从处女纤维使生产质量好的纸但回收的纸会导致低质量的纸,纸和增加使用,出现一个巨大的需求环境的处理越来越多的废纸(范Wyk et al ., 1999;范Wyk Mohulatsi, 2003)。为了控制这几个替代了,发明了纸可能转换的纤维素含量和其他废料转化为可发酵糖,如葡萄糖(Ojewumi et al ., 2018;Ojewumi et al ., 2019 d)。这一过程提供了一个替代的方法来节约燃料的可发酵糖转化为生物乙醇(Varotkar et al ., 2016)。回收废弃物污染环境限制成可用的物品并不是唯一的好事回收带给表也有助于保护和保护我们的自然资源。环保实现这一目的的方法是酶催化的自然派生浪费纸等材料为可发酵糖,例如,葡萄糖(范Wyk et al ., 1999)。

纤维素的过程中使用各种形式的木质纤维原料水解他们称为酶法水解。酶法水解的速度发生显著影响酶的起源和各种酶组件不同的程度(曼斯菲尔德et al ., 1999;杨et al ., 2011)。废纸多年来已成为越来越关心各种来源的发展中国家和整个世界;与不断增长的对纸的需求,平均个人每年消耗几磅的纸,并添加不同的机构和企业统计显著增加纸张消耗的总量(曼斯菲尔德et al ., 1999)。目前的方法用于管理和控制不可避免的废纸产品生成的已被证明是无效的,效率低下,或对环境有害。利用生物转化这些废物转化为可发酵糖应该被视为一个更有效的和环保的方式来控制废纸产品。在这项研究中,生物转化通过酶法水解,其历史和发展多年来一直在讨论细节,包括其优缺点和建议如何改善(2011年柯和白色;马歇尔和Farahbakhsh, 2013年)。

这项工作的范围涵盖了木质生物质利用废纸生产可发酵糖通过酶法水解的过程。评论还包括使用几种预处理技术以及它们是如何影响的易感性的废纸酶法水解木质纤维素的内容。未来的工作范围是废纸酶法水解的,因为它可能是另一种方法处理固体废物材料和由此产生的葡萄糖。本研究旨在研究生物转化的垃圾文件通过酶法水解成可发酵糖的过程。论文是由不同类型的生物量;因此,他们转换浪费很难不考虑初始纸生产过程。

2废纸回收的挑战:固有的成分

可再生的自然资源提供给我们地球上的木质生物质(钱,2014)。纤维素、木质素和半纤维素是植物的各个部分用于生产纸(Ojewumi et al ., 2018)。这个过程包括所有上述组件被共价键,紧紧地抱着坚定和几个分子间的桥梁,和范德华力。所有这些结合在一起使它对酶法水解发生极其困难的,因为这是非常强大的,因此,不容易(Adeeyo et al ., 2015)。它包括植物细胞壁含有所有上述异构酚醛聚合物为基本部分。微生物的基本部分由木质纤维素含有半纤维素(15% - -35%),纤维素(25% - -50%),和木质素(10% - -20%)可分为这三个在相应的百分比。近70%的总生物量是纤维素和半纤维素,木质素紧密相连的共价连接和氢使结构非常强烈,因此,适应治疗(Fatma et al ., 2018)。

2.1纤维素

超细纤维的纤维素具有高稳定性,使纤维素的降解非常困难。也可以规定围绕纤维素多糖涂料,(Kucharska et al ., 2018)。亚原子氢键的形成主要是因为β-1,4-glycosidic连接导致当地非常强烈和纤维素晶体使催化剂活性无懈可击。无定形区域(可以在某些情况下是不可预测的定义)作为分隔符之间的植物细胞壁具有非凡的结晶度(Fatma et al ., 2018)。

2.2半纤维素

半纤维素可以被定义为一个分叉杂聚合物,由己糖、戊糖,D-glucuronic酸、乙酰化糖。己糖可以更好地定义为D-galactose, L-galactose, D-mannose,和L-fructose L-rhamnose戊糖,阿拉伯糖、木糖。半纤维素的化学水解纤维素已经发现当比作发生在一个更简单的方式。半纤维素的主观内容依赖于从它起源的材料。一个典型的例子是稻草或草(半纤维素可以获得),实质上是由二甲苯的基本上是针叶树,主要包括葡甘露聚糖(Kalpana et al ., 2009;Kucharska et al ., 2018)。

2.3木质素

除了纤维素材料,木质素被描述为第二个生物量的主要组成部分。尽管木质素被称作五聚合物(Fatma et al ., 2018),完整的木质素去除增加生物量对消化率的能力。木质素的存在干扰的能力生物质水解因为毒性和非特异性水解质吸附的木质纤维素结构。木质素的提取原料。生物量的增加是木质素的结构组成的变化,导致该区域的纤维制成的木质纤维素(表1)提交给扩大纤维素化合物(Kucharska et al ., 2018)。木质素也可以被描述为强原子重量,不溶性聚合物,和这些聚合物具有截然不同的和非常复杂的结构成分。这些被子植物和裸子植物之间不同的大小和不同植物(燕et al ., 2015;Mashadi et al ., 20162016;Ponnusamy et al ., 2019)。

表1

表1。木质纤维素的原料的例子及其化学成分(%干重)(Fatma et al ., 2018)。

phenylpropanoid醇出现在结构的方式展示了醚联系和碳碳键是主导,也明显是几上羟基的存在,可以起到强烈的参与使交联聚合物(多糖和蛋白质)。苯环上也指出主要的(Kucharska et al ., 2018),(Vanholme et al ., 2010;雷诺et al ., 2019;Ojewumi et al ., 2021)。

2.4市政固体废物:原材料

城市固体垃圾(垃圾)可以被定义为不同的组合产生的固体废物材料从不同的家庭活动在城镇和城市。这可能包括废物在以下类别:可降解垃圾,复合废料,废料从电气和电子产品,危险废物材料,和医疗垃圾;其他形式的废物包括可回收材料,惰性废物和有毒废物(Brethauer和、2015)。

然而,城市化的速度,加上人口的稳定和指数上升导致增加生成的浪费(Exposito Velasco, 2018)。地球的能力把这个生成的垃圾已经攻下了30%,预测,这导致了废物的积累在不同领域(Jouhara et al ., 2017)。垃圾已经显示出显著的能力恢复能源和材料,通常被称为“城市矿石”,及其资源生产潜力正在研究和大量的资源被投入搜索如何利用资源(Jain et al ., 2012)。

2.5生物转化的废纸

图1显示的过程的流程图几种形式的木质纤维素的废料转化为减少或可溶性糖。废纸是一种木质纤维素的大量材料,可用在许多国家不考虑气候条件,这使得他们的廉价和容易得到的原料生产乙醇以可持续的方式,对环境友好。

图1

图1。还原糖的生产所涉及的过程通过框图(Ojewumi et al ., 2018)。

2.6酶水解

植物半纤维素和纤维素含量由木质纤维原料的主要成分转化为还原糖通过酶法水解过程。酶法水解可以达到利用微生物分泌降解酶分解木质纤维素的生物质在媒体开发或购买使用现成的酶(Fatma et al ., 2018)。纤维素酶,存在于一些真菌和细菌的来源,展品适度纤维素高的活动。当发生水解时,糖的生产,其中一些包括葡萄糖和纤维二糖(范Wyk et al ., 1999)。

水解是最重要的步骤在生物转化过程中,或者可以使用化学方法进行。这个化学过程包括水解纤维素材料通过使用无机酸如硫酸或盐酸。这个过程是不划算的,也不是对环境有益,因为它产生的酸性溶液很难回收,不能再次被重用在其他纤维素材料(Ojewumi et al ., 2018;Ojewumi et al ., 2019 d)。木质生物质生物转化过程依赖的可发酵糖酶水解和发布的转换所需的最终产品由不同的微生物(Brethauer和、2015)。

3预处理过程重要航线浪费财富

水解的效率在生物转化受阻的半纤维素和木质素含量的生物,因为它们阻碍原位行动的酶。遏制这一挑战,各种预处理方法使用纤维素材料增强其酶消化率(Yanez et al ., 2003)。预处理通常是执行改变细胞壁的布局,提高访问通过水解酶糖聚合物。通常,大部分半纤维素的水解是由水和酸性预处理方法,而部分单体的糖是增加预处理降低pH值。Lignin-carbohydrate酯组合是针对碱性预处理和结果部分提取的木质素。此外,脱去乙酰基半纤维素已被证明有效的在追求酶水解(Brethauer和、2015)。

纤维素的主要组件包括细胞壁和这些墙壁负责纤维素的刚性性质;半纤维素组件也起到了很重要的作用,因为它是植物的物质结构和备份。从文学不同的技术,如物理、生物或化学技术用于预处理(Ruiz et al ., 2008;El-Zawawy et al ., 2011;Łukajtis et al ., 2018 a)。Ohgren et al . (2007提出以下需求需要考虑预处理方法:

1)流程必须引起的增加材料的能力用于生成糖水解后;

2)流程必须回避任何形式的恶化或消耗的碳水化合物;

3)过程不能产生任何产品或副作用,最终阻碍了前方的流程进行;

4)最重要的是,它必须有成本效益的和有效的。

几项研究都集中在预处理,因为它可以帮助使整个过程更划算(Ohgren et al ., 2007;埃尔南德斯et al ., 2015;Łukajtis et al ., 2018 b)

3.1化学预处理

化学预处理,顾名思义,指的是类型的预处理技术,利用化学反应改变困难的生物量的木质纤维素的结构(Brodeur et al ., 2011;文德兰花和贾斯瓦尔,2016;泰勒et al ., 2019)。讨论了预处理的类型如下。

3.1.1预处理与酸

酸性预处理被描述为最成功的技术之一,半纤维素溶解使得纤维素更可用(•塞曼,2009年;赵et al ., 2012)。进行酸处理,主要涉及的反应是水解半纤维素,木质素沉淀,随后的凝结。现在,在轻微的温度水平,强酸的使用预处理产生高收益的糖的水解纤维素内容继续(Asgher et al ., 2014)。的危险有毒的本质反应介质需求的必要性反应堆抵抗这些攻击和健壮。这影响的成本处理生物质。在考虑所有这些,这个过程需要做成本效益是不会丢失,可以通过复苏,水解后,酸浓度(Balat 2011;Modenbach nok, 2012)。

的研究Foyle et al。(2007)显示有效的硫酸是比其他酸。Idrees et al . (2013);清水et al . (2018);和费雷拉da Silva et al . (2020)表明,葡萄糖生产香蕉分之一叶酶水解硫酸浓度的影响产品的化学结构。溶解糖苷连接随机造成的硫酸和高效的半纤维素增加了摘要的纤维素和木质素含量的产品。

在处理高成本的问题,使用稀释酸已被证明大大有助于在不影响流程效率。稀酸水解也被用于材料的有效治疗之前进行水解。预处理使用稀释H₂所以₄很能达到令人印象深刻的反应率也显著改善纤维素水解(蒙特et al ., 2011)。与令人印象深刻的反应速率,利用稀酸预处理方法有助于限制一代的抑制剂可以阻碍前进的过程(金正日,2018;Arora et al ., 2020)。

3.1.2碱性预处理

参与碱性水解机理是皂化的使用技术来处理分子间酯债券纠缠木聚糖和其他一些元素(宫野真守et al ., 2013;Ballesteros et al ., 2018)。

碱预处理的木质纤维原料基地如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和经常使用,甚至在某些情况下,氨(NH)₃)。反应在碱性生物质预处理增加表面的面积,降低纤维素的结晶度和聚合的程度(赵et al ., 2012)。碱性预处理更有效的材料与低木质素含量和主要优势包括节约成本,因为便宜的化学物质的使用,non-hard反应条件下,木质素的和有效的消除,木聚糖,生物质分离概率。预处理过程的缺点包括长周期的持续时间和强度中和治疗后的混合物。

3.1.3去木质素与氧化剂的使用

这种治疗方法对木质纤维原料预处理技术,它使用一个代理的基础上氧化,如臭氧、过氧化氢、氧气或空气,在某些情况下。的过程主要包括提取生物结构、木质素,提高纤维素的可访问性(Rochefort et al ., 2002;郑et al ., 2014;文德兰花和贾斯瓦尔,2016)。这种预处理方法进行甘蔗蔗渣使用过氧化氢,这强烈增加了酶法水解的难易程度(阿赞1989)。Bjerre et al . (1996),施密特et al . (1996)也进行湿法氧化和碱性水解小麦秸秆(20 g稻草/ l, 170°C, 5 - 10分钟),使葡萄糖产生率85%。

3.1.4酸水解

在这个技术,生物质处理干,但是在H₂啊,和降低酸性介质,温度控制是用于一段时间。预处理的解决方案还用于隔离的酒精不水解的底物。然后,洗之前可能平衡进行糖化,把糖,并消除酸。正常情况下,粒子的焦点是连接在一个简单的方式与一个稳定的水解反应;因此,pKa估计越消极,水解周期将更强大的(双人雪橇,1994)。硫酸(H₂所以₄)和磷酸(H₃阿宝₄)酸通常是使用,因为他们的温和的性质和生产力率水解木质纤维素,尽管后者产生温和的影响和更环保。盐酸是更加不稳定,而且,更容易恢复并产生更好的结果比H₂所以₄。硝酸(HNO₃)也产生明显的糖从纤维素的质量。在任何情况下,这两个比硫酸酸是昂贵的。在酸性介质中,无形的半纤维素在磅进行水解速度可溶解的糖(撒母耳et al ., 2010)和一些低聚物,尤其是处于温和状态因为扰动传播的xylosidic债券和减少乙酰酯的串和木质素的持有贬值通过置换反应和断开的连接与累积反应防止解体。纤维素经过一种特殊腐败的模糊语言环境促使增强纤维素总量与扩大材料的结晶度文件进行预处理。这个周期通常是影响分子大小、响应时间、酸性固定,fluid-to-strong比例,和温度。

3.1.5稀酸预处理

在弱酸,温度在120°C - 210°C和重量是用来完成立即响应时间或在很短的时间内;因此,他们适合不间断的过程(道et al ., 2011)。低酸性的使用是一个重要的空间有关的成本和严重性测量(Galbe Zacchi, 2002)。许多周期需要两个预处理阶段:在第一阶段,大部分半纤维素是可溶性的弱酸性基质;第二,一个更强的酸固定使用的纤维素和剩下的半纤维素水解(Anex et al ., 2010)。在大多数情况下,扩大预处理可以导致更高程度的葡萄糖增加,但条件导致血糖升高增加不本质上导致高浓度的木糖。发现葡萄糖产生更多的取决于酸性固定和蛋白质堆积比反应温度。

3.1.6浓酸预处理

该预处理品种使用浓硫酸w / v(65 - 86%),盐酸(41%)、或磷酸(85% w / w)酸撤退干(湿5 - 10%),捣碎的生物量在低温下(30 - 60°C)和压力。使用物质与去离子水削弱糖化发生在中等温度下(70 - 121°C),隔离成强和流体的部分,之后洗和强劲的基质进行平衡(Foyle et al ., 2007)。另一个品种包括天然溶剂的扩张,例如,(CH₃)₂公司添加到药物预处理后热敷的混合停止响应和隔离来自上层清液的固体(含木质素)进一步洗酶法水解前(Asgher et al ., 2014)。周期的能力受到酸性焦点,酸性/生物量比例,测量温度和时间。两个授权周期安排总是参与者——Arkenol和Biosulfurol措施取决于H的浓度₂所以₄。Arkenol周期包括预处理(去晶生物质能)在温度低于50°C在酸性(70 - 77%)/生物质(10%的潮湿,< 1毫米分子大小)的比例1.25 (范Groenestijn et al ., 2006)。Biosulfurol周期,生物质流在酸性介质中(70%)的干有限公司₂从发酵罐紧随其后进行预处理的削弱与水泥浆。酸性介质主要是孤立于生物质浆层之前使用的老化和老化后的厌氧消化池。的一般福利Biosulfurol周期(范Groenestijn et al ., 2006),将缺乏催化剂,要求低温治疗,低创造一些产品,并能够分离不同的生物量中收益率高的乙醇。

3.2物理预处理

预处理通常使用这种方法显示了关于改善表面的面积大小的粒子,结晶度指标,或生物聚合标准。物理预处理可以防止不必要的化学使用可能导致弊大于利,因此消除浪费的副产品和抑制剂产生反应。

3.2.1机械过程

木质纤维原料为粒子的减少可能会应用于降低纤维素结晶度共同合作的过程包括凿、铣削和磨削。材料尺寸post-chipping通常是10 - 30毫米0.2 - 2毫米后的磨铣。使用振动球减少纤维素被认为比正常的球的使用更有效,并帮助其消化率(格雷罗州et al ., 2012)。图2显示各种机械预处理过程在预处理过程中所示表2。研究了机械过程考虑以下优点和缺点:

图2

图2。各种机械预处理技术(Iswanto et al ., 2010;杨et al ., 2011;Onumaegbu et al ., 2018)。

表2

表2。预处理过程(Kumar和Wyman 2009;Karmakar 1999;穆勒,2001;穆勒et al ., 2004)。

3.2.1.1缺点

能源消费的增加率是唯一的缺点之一机械预处理的木质生物质处理导致高成本的。

3.2.1.2优势

1)消耗的粒子尺寸。

2)体积密度扩张和比表面积增加。

3)总值减少化学废物产生的大小(Ballesteros et al ., 2018)。

3.3预处理使用生物方法

生物治疗是一种安全、环保的过程,它使用不同类型的腐真菌。这种从木质生物质中提取木质素的方法也越来越多地使用,因为它不需要高能量,尽管大量的木质素的降解。在生物预处理过程中,微生物如棕色、白色,和软腐真菌降解木质素和半纤维素废料。白色和软腐烂主要集中在木质素和纤维素,而布朗腐烂主要只集中在纤维素。介绍了白腐菌降解木质素降解是由各种酶造成的降解木质素过氧化物酶、漆酶等(Kumar和Wyman 2009)。生物预处理低消耗能源的好处与轻微的限制,尽管水解率很小的预处理流程(田et al ., 2012;Kondusamy Kalamdhad, 2014;Pramanik et al ., 2019)。

4生物转化从纸到糖:进展和局限性

基于前面的话题初始流程纸生产,这部分解释了常见困难纸可发酵糖的生物转化。综述了常见问题提供被认为是更专心和建议。

Foyle et al。(2007)和田et al。(2018)进行了小麦秸秆的生物转化和废纸。涉及到的废纸包括报纸和办公纸;他们是唯一两个生物量中用来进行研究。如上所述的工作,不同的宪法不同的木质纤维原料的使用需要使用抗酸技术。调整后的版本的Bio-Rad Aminex hpx - 87 c高效液相色谱柱用于糖浓度的推导过程,熟悉变更被应用到Grohmann的方法水解时间和停留时间延长。这个变更证明是成功的,因为它导致增加生产葡萄糖。然而,结果三氟乙酸方法很穷;这是有关小体重开始时使用的木质生物质。从这个研究中,可以看出使用硫酸导致一个有效的水解率和更多的研究应该进入它的使用。

范Wyk et al。(2003)在废纸的纤维素酶的生物降解木霉。各种纸张材料用于生物降解包括办公室用纸,滤纸,用大裁纸,纸板,和报纸。他们收集后,他们都准备好,切成0.5厘米×0.5厘米。在这项研究中,t . viride派生的纤维素酶溶解在1.0毫升的50 mM /氢氧化钠乙酸钠缓冲,缓冲了0.2毫克/毫升的浓度和pH值4.5,2分钟的时间——8 h,并孵化与各种大量的纸张样品。

从这一工作的一个主要的观测是锋利的追溯浪潮后的生物转化的有效性;指出,这可能是由于一个低废纸酶比例下降时注意到的瓦解所有纸质材料的进展。最高的生物转化速率在圆锥形的注意到,办公室用纸在10.0毫克/孵化,滤纸和纸板在20.0毫克,和报纸率最低为7.5毫克。最后,纸板被证明有最高的效率与办公室用纸第二其次是圆锥形的。唯一保留在这个工作是严格限制在某种意义上,只有一个纤维素酶的使用限制的能力考虑更广泛的可能性。未来的工作应该腾出空间让更多的问题被要求通过使用不同的纤维素从不同来源的影响可以学习和研究进展(Ojewumi et al ., 2018)。

Mtui和中村(2005)在木质纤维素的生物转化的废物倾倒地。这里所用的研究是独一无二的工作还包括转换成乙醇的发酵过程;在这个工作中,木质纤维素的浪费也是组合作为一个整体,不同于以往的作品,他们是有区别的。在这里,他们只是叫木质生物质与生物量中唯一的区别是垃圾场,他们收集从每一个收集从一个不同的位置。出问题的地方包括达累斯萨拉姆大学(UDSM) Ubungo, Mwenge, Sinza, Manzense;这些位置位于市面积Kinondoni,坦桑尼亚达累斯萨拉姆地区。废料分类在木质纤维素的浪费在这个研究包括废纸、蔬菜水果浪费,干草,甘蔗渣和锯末。然后他们被粉碎成粉状形式使用研磨机。这样做是为了增加废物的化学预处理的脆弱性。总共20毫升的硫酸(0.5)添加到1克每个样本的每个网站后在980毫升蒸馏水液化。 Then, 50 ml of the mixture was autoclaved at 120°C for 15 min at 1 atm; this was done by pipetting it into a 100-ml conical flask. The cellulase enzyme obtained from木霉属reesei被用来孵化8 h混合物的55°C。这样做是在2 h优惠可发酵糖的浓度被发现通过使用dinitrosalicylic技术(DNSA)。由此产生的混合发酵利用酿酒酵母用已知的孵化温度35°C。乙醇的浓度是由使用120/80 6.6%聚乙二醇列。

在整个过程中,有一个初始增加糖化时间也增加了,但他们在6小时孵化时间达到最大。最后,葡萄糖的浓度决定,倾倒地点至少Ubungo有数字(0.05 g / L) Manzese有0.07 g / L, Mwenge 0.06 g / L。Sinza来到了0.1 g / L,峰值达累斯萨拉姆大学的血糖水平,而最集中的0.13 g / L。这个结果,正如报告中提到的,可以是一种验证表明类型的木质生物质生物转化的过程也很重要,与浓度最高的区域是一个大学(其主要木质纤维素的废弃物将纸),使用纸作为这个过程支持的优质原料。

Ikeda et al。(2006)在生物转化工作办公室纸张的浪费。葡糖酸合成的各种文化黑曲霉(a .尼日尔)研究利用办公室用纸浪费的水解酶(普通纸副本)。文化研究包括使用重复的批处理使用烧瓶,使糖化的解决方案的一个涉及媒介和其他媒介的葡萄糖。葡糖酸产量基于消耗的葡萄糖溶液介质中约91%和80%的葡萄糖培养基。发现纤维二糖和木糖出现在解决方案中扮演重要角色的发展葡糖酸的水解酶的废纸(纸副本)可能是一个强大的碳替代葡糖酸的发展的文化答:尼日尔。第三批文化的复制之前,几乎没有多样性之间的各种媒介用于处理酸,和观察葡糖浓度为110 g / L在这两种媒介甚至72 h后。结果断言酶水解物对葡糖酸的生产没有不利影响的文化答:尼日尔和可以作为替代来源的碳。

的纯氧酸产量翻了两番,而不是空气。的形态答:尼日尔解决方案的干电池的体重和血糖含量被发现。不同形态导致减少氧气传输介质和葡糖酸的输出的减少,尤其是在解决方案中(在电子扫描显微镜,是更大的和蓬松的)。这是一个很大的侵犯,因此,改善氧转移,因为葡萄糖媒体应该用于生产葡糖酸。葡糖酸的生产答:尼日尔强烈依赖于氧气的过渡的速度自葡萄糖氧化实际上是生产机制。还必须有连续的氧气供应增产率。除了这项工作中使用的纸副本,酶水解物可用于其他几个废纸样本。几项研究已经进行这个角度来看;一些涉及四个独立垃圾论文检查在相同的温度条件下观察糖化。

除了已知的化学方法、生物预处理已提前考虑到巨大的酶法水解的结果。Van et al ., 2003在酶浓度在生物转化过程的作用。在这项研究中,青霉菌funiculosum(p . funiculosum)是用于生产纤维素酶用于研究样品的浪费圆锥形,办公室用纸,滤纸,纸板,报纸作为衬底。在这项研究中使用的纤维素酶(σ;e·c·3.2.1.4)获得p . funiculosum如前所述,制定内部浓度为20.0 mg / ml的缓冲区乙酸钠(50毫米)pH值为4.5,通过用盐酸调节它。本文样本都切成块的0.5厘米到0.5厘米,然后不同的大小(2.5,5.0,7.5,10.0,20.0,40.0,和60.0毫克),和他们孵化1.0毫升的纤维素酶解50°C的持续时间2 h。一个常数的纸张大小40毫克也使用,但在这种情况下,纤维素酶的浓度增加,不同从0.2到0.8毫克/毫升。

酶的浓度是通过使用Lowry方法而使用BSA作为标准;使用DNS方法生成的糖量推导与葡萄糖作为标准,利用浓度恒定(和纸张大小增加)。圆锥形、办公纸和纸板都表现出一个初始增加代糖,直到他们达到峰值10.0毫克;报纸,另一方面,达到生物转化的峰值为7.5毫克,滤纸没有达到高峰,而是表现出越来越上进。然而,随着酶的浓度增加为0.8毫克/毫升酶的浓度最大,报纸在6050µg糖/毫升孵化体积显示生物转化的最大收益,之后是滤纸在5700年µg糖/毫升。纸板和办公纸产生的糖含量小于50%的滤纸和报纸圆锥形显示最大的反对甚至生物转化与酶浓度。圆锥形的阻力可能归因于缺乏预处理垃圾论文在水解治疗有助于提高木质纤维原料的易感性。

尽管使用废纸的类型多种多样,使用只有一个纤维素酶酶提供了同样的挑战,只有一个酶被使用,我们不能与他人比较在相同条件下确定酶的木质纤维素的内容将是最容易的。这是一个问题,不同的垃圾论文可能需要不同的纤维素酶成分有效地分解。

Varotkar et al。(2016)检查了废纸酶生物转化为生物乙醇。在这项研究中,野生株曲霉属真菌sp。青霉菌sp。木霉属sp.用于废纸的糖化,即滤纸(绘画纸1号),报纸,和办公室。这些真菌材料的使用原因如上所述的研究木霉属sp.是最有效的发电机的酶(细胞外),这可以归因于这样一个事实:许多不同种类的上述真菌能够降解纤维素,因为它们含有大量的纤维素酶降解纤维素强烈。曲霉属真菌sp.是一种最常用的真菌模具工业规模。聚合物分解成更简单的分子利用酸和酶分布在整个气氛。曲霉属真菌提取营养物质的降解机制。青霉菌sp.可以位于死木头等各种类型的腐烂的植物。他们(青霉菌sp)。提供各种已知的细胞外酶降解的纤维素底物起着至关重要的作用。真菌样本孤立的一般程序后,他们收集到无菌容器等不同位置与锯末木码,爪子尘埃,腐烂的木头片。然后他们被培养在Czapek阿霉素琼脂(CDA) Sabouraud葡萄糖琼脂(SDA)和马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)媒体。收集的样本被减少到粒子和表面洒下媒体的阴影位置和在环境温度到可见的殖民地开始形成(经过一段时间的4天)。使用搅拌机磨床磨削进行了组件切成小部件。接地纸被用作糖化的基质。水解后,研究者记录以下发现:全面使用的真菌(曲霉属真菌sp,木霉属sp。青霉菌sp)、办公纸显示最敏感青霉菌sp. 2.6毫克/毫升,木霉属在3.26毫克/毫升sp.,最伟大的曲霉属真菌sp.在3.76毫克/毫升。

类似的工作Rathnan和Balasaravanan (2014)使用t . viride,米曲霉,青霉菌citrinum使类似的结果作为办公室用纸显示强易水解的过程,虽然高磁化率率显示了吗p . citrinum而不是曲霉属真菌正如前面提到的,这是其次是报纸和,最后,滤纸。答:oryzae也产生高最高的还原糖来自报纸随后办公纸上,然后,最后,滤纸。这差异是指办公室用纸和不同的菌株曲霉属真菌可能是由于操作条件、温度、pH值和孵化的时间都不同。它可以得出在这项工作的不同菌株曲霉属真菌,青霉菌,和木霉属表现出强烈的糖化废纸,办公室用纸是最容易水解释放还原糖的最高金额。

Rocha-Martin et al。(2017)在生物转化酶的作用。在他们的工作,一些添加剂的影响在专心地研究了酶法水解的收益率;玉米秸秆(pc)、甘蔗秸秆(已经)和微晶纤维素水解过程中使用。这项研究旨在减少生产成本和提高水解收益率,这可以通过增加酶的效率鸡尾酒。为此,提高酶水解收益率,添加剂的使用非离子表面活性剂和非催化蛋白质等一直是一个可行的选择。

与这个特定的研究中,大多数的工作都是获得可靠的载荷较低,与实验室基质或特定的酶在非工业的合适的因素;这项工作,另一方面,在工业条件下(50°C,初始pH值5.5),研究了各种添加剂的影响在商业开发的鸡尾酒Myceliophthora thermophila使用预处理玉米秸秆等著名饲料股票,和甘蔗秸秆(pc和已经)。

来确定他们的能力已经提高酶水解和电脑,渐变,渐变80年玻雷吉35岁,和特里同x - 100,也被称为表面活性剂,聚合物之一(PEG4000)也称为poly-ethylene醇,和牛血清白蛋白(BSA)被研究者评估。添加剂,如表面活性剂和聚合物被认为形状木质素表面的水化层,阻碍了非生产纤维素分解酶。

PEG4000往往有一个小的提高酶水解在所有材料比大多数添加剂(血糖水平上升了7.5%,个人电脑和已经被水解为10.5%,分别)。相比之下,即使在低浓度,BSA对水解的影响。在电脑的水解,减少大约15%。PEG4000允许血糖水平在三个材料增加了10、7.5和32%,分别。

Ojewumi et al。(2018)重新检验的工作Rocha-Martin et al。(2017)在生物转化酶的作用。本研究显示详细演示废纸是如何转化为可发酵糖(减少)使用纤维素在不同温度;这两个答:尼日尔和铜绿假单胞菌用于酶水解过程吗。工作还保密废纸的类型,表现出最大可发酵糖生产。答:尼日尔和铜绿假单胞菌是来自植物的地区。Sabouraud葡萄糖琼脂(SDA)偏一直存放在隔离。隔离种植在SDA和培养3 - 5天27°C。SDA是无菌的。每个隔离修改和麦克法兰用于矫正到0.5。这些研究人员使用金属线(循环),他们每次使用前消毒迅速通过加热火焰;介绍了这些培养液的培养介质(答:尼日尔和铜绿假单胞菌)。酶解(100毫升)被混合使用文件(如报纸、局文件,和圆锥形的论文)然后在25°C和37°C的环境基质答:尼日尔酶解和在37°C和42°C的基质铜绿假单胞菌酶解。样本每周和检查使用dinitrosalicyclic酸过程中删除测试减少糖。在研究结束后,发现可发酵糖浓度最高的是来自大裁纸为486.66 mg / L铜绿假单胞菌在37°C 2周。温度效应,被大多数研究者所忽视,也被认为是在这个工作,和办公室,在一个理想的温度25°C,生产可发酵糖的最高浓度处理时(365 mg / L)答:尼日尔。做了一些工作在垃圾文件转换成可发酵糖使用不同微克。表3给以前工作的总结的转换比例分别产糖量。

表3

表3。总结之前的工作进行废纸还原糖Van Wyk和Mohulatsi (2003)。

5的结论

报告数据来自不同的论文引用先前已经表明,废纸可发酵糖生产材料是一个可靠的来源,尽管明显受到两个因素的影响,也就是说,生物量的耐性质和初始流程纸生产。最好是观察到的知识,控制各种元素之间的交互木质生物质预处理和酶会好基本的识别和酶系统来降低成本的生物质转换和满足工业需求。废纸的酶法水解是相当重要的,因为它可能是另一种方法处理固体废物材料和产生的葡萄糖和,此外,生物乙醇的处理。建议因为健康含义的一些酶,至关重要的是,卫生部门应加强与业界,以避免危险。同时,混合预处理方法建议在水解完全分解的抗结构生物量。

作者的贡献

MEO是写作的主要因素的手稿。MEO编辑手稿,OO DB, EA整理以前的作品。所有作者阅读和批准最终的手稿。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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资金

这项研究的作者承认为约大学研究中心,创新和发现(CUCRID),在线旅行社,Ogun州,尼日利亚。

引用

Adeeyo, O。,Oresegun, O. M., and Oladimeji, T. E. (2015). Compositional Analysis of Lignocellulosic Materials: Evaluation of an Economically Viable Method Suitable for Woody and Non-woody Biomass.Ame j·英格。研究》(aj)(4)14。

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