9(4)08
Nauka innov. 2013, 9(4):55-69
https://doi.org/10.15407/scin9.04.055
С.П. Циганков1, О.І. Володько1, А.І. Ємець1, Г.В. Лантух1, Д.І. Литвин1, К.М. Лукашевич1, А.Г. Новак1, С.П. Ожерєдов1, Д.Б. Рахметов2, C.І. Співак1, Я.Б. Блюм1
1 Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Київ
2 Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, Київ
Розроблення та випробування технології комплексного трансформування вуглеводного складу рослинної сировини у біоетанол
Розділ: Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Мова статті: українська
Анотація: Описані результати розробки та випробування дослідної технології переробки цукрового сорго та пальчастого проса у біоетанол. Визначено вміст та спектр вуглеводів біомаси досліджуваної рослинної сировини. Визначений потенційний вихід біоетанолу з вуглеводного складу рослинної сировини цукрового сорго та пальчастого проса. Одержані основні технологічні параметри підготовки обох видів рослинної сировини до спиртового ферментування. Запропонована концепція дослідної технології отримання біоетанолу з вуглеводної сировини першого та другого поколінь. Проведено випробування технології комплексного трансформування вуглеводів рослинної сировини в біоетанол.
Ключові слова: біоетанол, вуглеводна сировина, цукрове сорго, пальчасте просо, гідроліз лігноцелюлози, ферментування.
Повний текст (PDF)
Література:
1. OECD/FAO (2012) Chapter 3. Biofuels. In: OECD-FAO Agricultural Outlook 2012-2021 (DOI: 10.1787/agr_outlook 2012-en). — OECD Publishing and FAO, 2012. —P. 77–117.
2. Калетник Г.М., Циганков С.П., Володько О.І. Новітні технології біоенергоконверсії і перспективи використання паливного біоетанолу в Україні // Збірник наукових праць Вінницького національного аграрного університету. Серія: Економічні науки. — Вінниця, 2011. — Випуск 1(48). — Т. 2 — С. 109-112.
3. Цыганков С. П. Биоэтанол. — К.: НПП «Интерсервис», 2010. — 160 с.
4. Кухаренко А.А., Винаров А.Ю. Безотходная биотехнология этилового спирта. — М.: Энергоатомиздат, 2001. — 272 с.
5. Блюм Я.Б., Гелетуха Г.Г., Григорюк І.П. та ін. Біологічні ресурси і технології виробництва біопалива. — К.: Аграр Медіа Груп, 2010. — 408 с.
6. Fairley P. Next generation biofuels. — Nature. — 2011. — 474. — P. S2-S5.
7. Stephen J.D., Mabee W.E., Saddler J.N. Will secondgeneration ethanol be able to compete with first-generation ethanol? Opportunities for cost reduction. — Biofuels, Bioprod. Bioref. — 2012. — V. 6. — P. 159-176.
8. Володько А.И., Новак А.Г., Цыганков С.П. Сахарное сорго — энергетическая культура для производства биоэтанола в Украине // Відновлювана енергетика. — 2012. — T. 29, № 2. — C. 87-92.
9. Almodares A., Hadi M.R. Production of bioethanol from sweet sorghum: A review. — African J. Agricultural Res. — 2009. — V. 4, № 9. — P. 772-780.
10. Han K.-J., Pitman W.D., Kim M. et al. Ethanol production potential of sweet sorghum assessed using forage fiber analysis procedures. — GCB Bioenergy. — 2012. — doi: 10.1111/j.1757-1707.2012.01203.x.
11. Kim M., Han K.-J., Jeong Y., Day D.F. Utilization of whole sweet sorghum containing juice, leaves, and bagasse for bio-ethanol production. — Food Sci. Biotechnol. — 2012. — V. 21, № 4. — P. 1075-1080.
12. Володько О.І., Циганков С.П. Розробка біотехнології отримання паливного етанолу із цукрового сорго // Біотехнологія ХХІ століття: Тези доповідей IV Всеукраїнської науково-практичної конференції. — Київ, 5 квітня 2012 р. — Національний технічний університет «Київський політехнічний інститут». —2012. — C. 27-28.
13. Блюм Я., Рахметов Д., Стаднийчук Н. Пальчатое просо, или элевсина: находка для небольших хозяйств // Зерно. — 2012. — T. 72, № 4. — C. 66-72.
14. Reddy V.D., Rao K.V., Reddy T.P., Kishor P.B.K. Finger millet // In: Compendium of Transgenic Crop Plants: Transgenic Cereals and Forage Grasses (Eds Kole C. and Hall T.C.). — 2008. –Blackwell Publishing Ltd. — P. 191-198.
15. Ковальчук В.П., Григоренко Н.О., Костенко О.І. Цукрове сорго — цукровмісна сировина та потенційне джерело енергії // Цукровi буряки. — 2009. — № 6. — С. 6-7.
16. Баер Г.Я., Емець А.И., Стадничук Н.А. и др. Сомаклональная вариабельность у Eleusine coracana (L.) Gaertn. как источник для создания новых сортов // Цитология и генетика. — 2007. — T. 41, № 4. — C. 9-14.
17. Баер Г.Я., Рахметов Д.Б., Стадничук Н.А. и др. Использование культуры in vitro для получения селекционного материала пальчатого проса Eleusine coracana (L.) Gaertn // Физиология и биохимия культурных растений. — 2009. — Т. 41, № 2. — C. 140-145.
18. Емец А.И., Баер Г.Я., Климкина Л.А. и др. Введение в культуру in vitro и регенерация растений дагуссы Eleusine coracana (L.) Gaertn. cорта Тропиканка // Физиол. биохим. культ. растений. — 2003. — Т. 35, № 2. — C. 1-8.
19. Рахметов Д.Б., Стаднічук Н.О., Блюм Я.Б. та ін. Методика проведення експертизи сортів елевсини (дагуси) (Eleusine coracana (L.) Gaertn.) на відмінність, однорідність і стабільність // Офіційний бюлетень «Охорона прав на сорти рослин»: Методики проведення експертизи рослин на відмість, однорідність і стабільність. — 2007. — Ч. 2, № 3. — С. 197–209.
20. Radchuk V., Radchuk R., Pirko Y. et al. A somaclonal line SE7 of finger millet (Eleusine coracana) exhibits mo di fied cytokinin homeostasis and increased grain yield // J. Exp. Bot. — 2012. — Vol. 63, № 15. — P. 5497-5506.
21. Рахметов Д.Б., Мартинюк Г.М., Блюм Я.Б. Заявка № 10472003 від 03.11.2010 р. про авторство на сорт рослин «Ботанічний» Сорго цукрове Sorghum saccharatum (L.) Pers. Державна служба з охорони прав на сорти рослин, 2013.
22. Блюм Я.Б., Ємець А.І., Рахметов Д.Б., Стаднічук Н.О. Свідоцтво № 120109 про авторство на сорт рослин «Євгенія» Пальчасте просо (Дагуса) Eleusine coracana (L.) Gaertn. Заявка № 10344001 від 03.11.2010 р. Державна служба з охорони прав на сорти рослин, 2012.
23. Стаднічук Н.О., Баєр Г.Я., Ємець А.І. та ін. Свідоцтво № 09551 про авторство на сорт рослин «Ярослав-8» Елевсина (Дагуса) Eleusine coracana (L.) Gaertn. Заявка № 08324001 від 03.11.2008 р. Державна служба з охорони прав на сорти рослин, 2009.
24. Циганков С.П., Володько О.І., Новак А.Г., Агарков М.М. Цукрове сорго — перспективна сировина для виробництва біоетанолу // Збірник наукових праць Вінницького національного аграрного університету. —2010. — Т. 2 — Вип. 42. — С. 88-91.
25. Jiang S.-Y., Ma Z., Vanitha J., Ramachandran S. Genetic variation and expression diversity between grain and swe et sorghum lines // BMC Genomics. — 2013. — № 14. — 18 doi:10.1186/1471-2164-14-18.
26. Блюм Я.Б., Гелетуха Г.Г., Григорюк І.П. та ін. Новітні технології біоенергоконверсії. — К.: Аграр Медіа Груп, 2010. — 326 с.
27. McDonald P., Edwards R.A., Greenhalgh J.F.D., Morgan C.A. Animal nutrition // England: Longman Scientific & Technical. — 1995. — № 5. — P. 465-480.
28. Sipos B., Réczey J., Somorai Z. et al. Sweet sorghum as feedstock for ethanol production: enzymatic hydrolysis of steam-pretreated bagasse. — Appl Biochem Bio technol. — 2009. — № 153. — P. 151-162.
29. Antongiovanni M., Sargentini C. Variability in chemical composition of straws // Options Méditerranéennes — Série Séminaires. — 1991. — № 16. — P. 49-53.
30. Wiselogel A., Tyson S., Johnson D. Biomass feedstock resources and composition. — In: Handbook on bioethanol: Production and utilization C. E. Wyman (Ed.), Washington, DC: Taylor & Francis. — 1996. — Р. 105-119.
31. Kim M., Day D.F. Composition of sugar cane, energy cane, and sweet sorghum suitable for ethanol production at Louisiana sugar mills. — J. Ind. Microbiol. Biotechnol. — 2011. — 38. — P. 803-807.
32. Stevens G., Holou R., Dunn D., Wrather A. Switchgrass and sweet sorghum fertilization for bioenergy feedstocks // In: Proc. Southern Plant Nutrition Management Conf. 6 — 7 Oct. Olive Branch, MS. — 2009. — P. 38-45.
33. Heredia-Olea E., Pérez-Carrillo E., Serna-Saldívar S.O. Production of ethanol from sweet sorghum bagasse pretreated with different chemical and physical processes and saccharified with fiber degrading enzymes // Bioresource Technol. — 2013. — http://dx.doi.org/10.1016/ j.biortech.2013.01.162.
34. Goshadrou A., Karimi K., Taherzadeh M.J. Bioethanol production from sweet sorghum bagasse by Mucor hiemalis // Industrial Crops and Products. — 2011. — V. 34, № 1. — P. 1219-1225.
35. Wankhede D.B., Shehnaj A., Raghavendra M.R. Carbohydrate composition of finger millet (Eleusine coracana) and foxtail millet (Setaria italica) // Plant Foods for Human Nutrition. — 1978. — V. 28, № 4. — P. 293-303.
36. Subba Rao M.V.S.S.T., Muralikrishna G. Structural analysis of arabinoxylans isolated from native and malted finger millet (Eleusine coracana, ragi) // Carbohydr. Res. — 2004. — V. 14, № 339. — P. 2457-2463.
37. Subba Rao M.V.S.S.T., Muralikrishna G. Hemicelluloses of ragi (finger millet, Eleusine coracana, Indaf-15): Isolation and purification of an alkali-extractable ara binoxylan from native and malted hemicellulose B. // J. Agricult. Food Chem. — 2006. — № 54. — P. 2342-2349.
38. de S. Thiago L.R.L., Kellaway R.C. Botanical composition and extent of lignification affecting digestibility of wheat and oat straw and paspalum hay // Anim. Feed Sci. Technol. — 1982. — № 7. — P. 71-81.
39. Chen Y., Sharma-Shivappa R.R., Keshwani D., Chen C. Potential of agricultural residues and hay for bioethanol production // Appl. Biochem. Biotechnol. — 2007. — V. 142, № 3. — P. 276-290.
40. Сhang V.S., Holtzapple M.T. Fundamental factors affecting enzymatic reactivity // Appl. Biochem. Biotechnol. — 2000. — № 84-86. — P. 5-37.
41. Larsson S., Palmqvist E., Hahn-Högerdal B. et al. The generation of fermentation inhibitors during dilute acid hydrolysis of softwood // Enzyme Microb. Technol. —1999. — № 3-4. — P. 151-159.