Прямая конверсия лигноцеллюлозного сырья в биоэтанол с использованием базидиальных грибов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат наук Кожевникова Елена Юрьевна

• Кожевникова Елена Юрьевна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Кожевникова Елена Юрьевна

Введение

Благодарности

Глава 1 - Обзор литературы по технологиям производства биоэтанола из лигноцеллюлозного сырья с использованием базидиальных грибов

1. 1 Состояние производства биоэтанола в мире и в Российской Федерации

1.2 Характеристика лигноцеллюлозного сырья

1.2 Характеристика базидиальных грибов

1.2.1 Механизм действия целлюлаз базидиальных грибов

1.2.3 Механизм действия лигнинразрушающих ферментов

1.3 Характеристика существующих технологий произодства биоэтанола из

лигноцеллюлозного сырья

1.3.1 Предобработка лигноцеллюлозного сырья с использованием базидиальных грибов

1.3.2 Ферментативный гидролиз лигноцеллюлозного сырья

1.3.3 Конверсия лигноцеллюлозного сырья в биоэтанол

Выводы по главе

Глава 2 - Материалы и методы

2.1 Штаммы, питательные среды, культивирование и ферментация

2.2 Идентификация штаммов микроорганизмов

2.3 Определение концентрации биомассы

2.4 Определение концентрации редуцирующих сахаров

2.5 Определение концентрации глюкозы

2.6 Исследование целлюлазной активности чашечным методом

2.7 Определение фенолоксидазной активности чашечным методом (метод

Бавендамма)

2.8 Определение жизнеспособности штаммов базидиальных грибов в присутствии пероксида водорода

2.9 Определение концентрации этилового спирта

2.10 Оптимизация состава питательной среды для штаммов базидиальных грибов

2.11 Статистические методы

Выводы по главе

Глава 3 - Исследование штаммов базидиальных грибов в качестве перпективных продуцентов биоэтанола из лигноцеллюлозного сырья

3.1 Характеристика выделенных штаммов базидиальных грибов

3.2 Скрининг штаммов базидиальных грибов на способность продуцировать биоэтанол

3.3 Скрининг штаммов базидиальных грибов по критерию ферментативной активности

3.3.1 Исследование целлюлазной активности

3.3.2 Исследование фенолоксидазной активности

3.3.3 Температурная зависимость ферментативной активности штаммов базидиальных грибов

3.4 Исследование динамики накопления биомассы штаммов базидиальных грибов

3.5 Исследование динамики накопления целевого продукта и убыли исходного субстрата

3.6 Влияние концентрации исходного субстрата на жизнеспособность штаммов и на выход целевого продукта

3.7 Сравнение ээфективности исследуемых штаммов с известными ранее штаммами базидиалтных грибов

Выводы по Главе

Глава 4 - Определение дополнительных аспектов получения биоэтанола из лигноцеллюлозного сырья с использованием базидиальных грибов, учитываемых при разработке технологической схемы

4.1 Исследование жизнеспособности штамма T. versicolor It-1 в присутствии пероксида водорода

4.2 Исследование возможности многократного использования биомассы для продуцирования этанола

4.3 Исследование конверсии лигноцеллюлозных субтратов в биоэтанол

4.4 Оптимизация состава питательной среды для штамма T. versicolor It-1

4.4.1 Качественный подбор источников азота и углерода

4.4.2 Оптимизация количественного состава жидкой питательной среды методом математического планирования эксперимента

Выводы по главе

Глава 5 - Разработка технологии получения биоэтанола с использованием

базидиальных грибов

Выводы по главе

Выводы

Заключение

Список использованной литературы

97

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прямая конверсия лигноцеллюлозного сырья в биоэтанол с использованием базидиальных грибов»

Введение

Актуальность работы. В последние десятилетия одним из приоритетных направлений развития биоэнергетической отрасли как зарубежом, так и в Российской Федерации, является поиск новых экологически безопасных способов конверсии лигноцеллюлозного сырья с использованием биологических объектов, эффективно перерабатывающих растительную биомассу в жидкие высокоэнергетические альтернативные топлива. Биоэтанол является наиболее распространённым альтернативным топливом, объём его мирового производства достигает 86 млрд л в год [1]. Лигноцеллюлоза является наиболее доступным и дешевым сырьем для получения альтернативных топлив второго поколения. Использование непищевых продуктов в процессах производства биоэтанола имеет ряд преимуществ, в том числе, не оказывает влияние на продовольственный рынок. Кроме этого, использование отходов деревообрабатывающей, сельскохозяйственной и других отраслей промышленности способствует решению экологической проблемы, заключающейся в эффективной утилизации отходов. Одной из задач развития биоэнергетической отрасли является поиск новых производственных микроорганизмов, перерабатывающих растительное сырье в целевые продукты. В связи с этим, крупнейшие нефтяные компании мира - Exxon Mobil, British Petroleum, Royal Dutch Shell, Chevron Corporation, Petrobras, Total активно инвестируют средства в разработку технологий производства биотоплив (биоэтанол, биодизельное топливо). Начиная с 2006 года суммарные инвестиции этих компаний составили более 7 млрд $. Главным недостатком всех существующих в настоящее время технологий получения биоэтанола с использованием живых организмов является необходимость обязательной предобработки лигноцеллюлозного сырья для удаления лигнина. Давно известно, что базидиальные грибы являются природными деструкторами

лигноцеллюлозы, имеющими мощные ферментные системы (комплексы целлюлаз и лигниназ), однако исследования данных грибов в качестве продуцентов этанола активно проводятся только в последние несколько лет.

В связи с этим актуальным является поиск новых штаммов базидиальных грибов, способных утилизировать лигноцеллюлозное сырье и продуцировать биоэтанол.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации: соглашения №2 14.577.21.0070 от 05.06.2014 г., а также в рамках проектной части Государственного задания в сфере научной деятельности по Заданию № 10.14.2014/К от 17.07.2014г.

Цель и основные задачи работы. Цель работы - разработка основ одностадийной технологии производства биоэтанола из лигноцеллюлозного сырья без стадии делигнификации с использованием базидиальных грибов. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- поиск и выделение новых штаммов базидиальных грибов;

- скрининг штаммов по способности к продуцированию биоэтанола и оценке степени ферментативной активности;

- выявление температурной зависимости ферментативной активности штаммов базидиальных грибов;

- исследование динамики накопления этанола штаммами базидиальных грибов на модельных субстратах;

- исследование влияния концентрации исходного субстрата и целевого продукта на жизнеспособность штаммов базидиальных грибов;

- исследование возможности осахаривания лигноцеллюлозных субстратов при твердофазном культивировании;

- исследование возможности прямой конверсии субстратов в биоэтанол;

- разработка технологической схемы получения биоэтанола из лигноцеллюлозного сырья с использованием базидиальных грибов.

Научная новизна работы.

1. Выделены новые штаммы базидиальных грибов, являющиеся продуцентами биоэтанола (впервые получено значение выхода спирта 0,5 г этанола/1 г глюкозы по сравнению с описанными в литературе штаммами) и имеющие высокую степень ферментативной активности (полученные при оценке ферментативной активности чашечным методом данные превосходят описанные в литературе).

2. Предложен способ оценки количества продуцируемого этанола на единицу биомассы, позволяющий сравнивать штаммы с отличающимися выходом биомассы и количеством продуцируемого спирта.

3. Установлена температурная зависимость целлюлазной и фенолоксидазной активностей выделенных штаммов базидиальных грибов.

4. Показана возможность прямой конверсии лигноцеллюлозного сырья в биоэтанол с использованием базидиальных грибов, минуя стадии химической и биологической предобработки.

5. Предложена принципиальная схема безотходного производства биоэтанола из лигноцеллюлозного сырья, предполагающая использование штамма базидиального гриба Trametes versicolor It-1.

Теоретическая ценность работы. Выявлена высокая целлюлазная активность для штаммов Trametes versicolor It-1, Trametes hirsuta MT-24.24 и Trametes hirsuta MT-17.24, являющихся грибами белой гнили. Разработан комплексный подход к изучению базидиальных грибов - перпективных продуцентов биоэтанола.

Практическая значимость работы. Предложена принципиальная технологическая схема производства биоэтанола из лигноцеллюлозного сырья с использованием штамма Trametes versicolor It-1, позволяющая получать биоэтанол из лигноцеллюлозного сырья напрямую без стадии предобработки исходного субстрата. Создана коллекция штаммов базидиальных грибов, являющихся продуцентами биоэтанола и имеющих высокую степень

ферментативной активности. Показана возможность получения редуцирующих Сахаров при использовании штаммов базидиальных грибов в процессе осахаривания лигноцеллюлозного сырья.

Апробация результатов исследований. Основные положения и результаты работы доложены на четырех российских и международных конференциях: «Химические аспекты возобновляемой энергетики» (РФ, Москва, 22 октября 2014 г.), «III Международный микологический форум -2015» (РФ, Москва, 14-15 апреля 2015 г.), Международный молодежный научный форум «Ломоносов-2015» (РФ, Москва, 13-17 апреля 2015 г.), «Химические аспекты возобновляемой энергетики» (РФ, Москва, 21 сентября 2016 г.).

Личное участие автора в получении результатов. Все исследования, описанные в данной диссертации, были проведены при непосредственном участии автора, за исключением определения концентрации биоэтанола хроматографическим методом и секвенирования штаммов базидиальных грибов. Личный вклад автора состоит в постановке цели, задач, выделению штаммов базидиальных грибов и создании коллекции, проведении скрининга штаммов на способность продуцировать биоэтанол, целлюлазы и фенолоксидазы, проведении ряда экспериментов по исследованию динамики накопления целевого продукта и убыли исходного субстрата, изучению влияния концентрации исходного субстрата и целевого продукта на жизнеспособность штамма, исследованию возможности прямой конверсии лигноцеллюлозного сырья в биоэтанол, оптимизации состава питательных сред для исследуеммых грибных штаммов и разработке одностадийной принципиальной технологической схемы производства биоэтанола с использованием базидиальных грибов.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается учетом всех основных влияющих на результаты

исследования факторов, реальностью данных при расчетах, использованием традиционных современных методов измерения.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 7 публикациях, из них 3 статьи (3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 1 статья, индексируемая в базах данных Scopus и Web of Science), 2 тезисов докладов на конференциях, 2 патента на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы. Библиографический список состоит из 152 наименований. Диссертация содержит 20 таблиц и 29 рисунков.

Благодарности

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю профессору, д.х.н. Винокурову Владимиру Арнольдовичу за огромную помощь при выполнении работы и обсуждении полученных результатов.

Автор выражает особую благодарность старшему научному сотруднику кафедры физической и коллоидной химии к.вет.н. Баркову Артему Вадимовичу за ценные советы, консультации и рекомендации при написании работы, профессору кафедры альгологии и микологии МГУ имени М.В. Ломоносова д.б.н. Шныревой Алле Викторовне за любезно предоставленные штаммы базидиальных грибов и помощь в генетической идентификации штаммов, а также за ценные советы и замечания при написании статей.

Отдельная благодарность выражается сотрудникам Всероссийской Коллекции промышленных микроорганизмов, и, особенно, Рыбакову Юрию Александровичу за идентификацию и депонирование штаммов.

Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры физической и коллоидной химии: заведующему лабораторией биотехнологии к.х.н.

Новикову Андрею Александровичу, старшему преподавателю, к.х.н. Котелеву Михаилу Сергеевичу, инженеру, к.т.н. Зиангировой Майе Юрьевне,

аспирантам кафедры Бескоровайному Александру Васильевичу, Копицыну Дмитрию Сергеевичу, Голышкину Александру Васильевичу, Альмяшевой Наиле Рафиковне, Шариповой Дилбар Абдулгапуровне.

Особую благодарность автор выражает Петровой Дарье Андреевне за помощь в газохроматографическом определении концентраций целевых продуков и поддержку при написании диссертации.

Глава 1 - Обзор литературы по технологиям производства биоэтанола из лигноцеллюлозного сырья с использованием базидиальных грибов

1.1 Состояние производства биоэтанола в мире и в Российской

Федерации

Роль энергетики является определяющей в формировании экономического потенциала любой страны. Именно энергетика выступает в качестве важнейшей системообразующей и жизнеобеспечивающей отрасли экономики. [2]. Одним из важнейших страгетических объектов энергетики является биотопливо, среди многообразия которого стоит выделить биоэтанол. В настоящее время на биоэтанол приходится примерно 85% мирового производства жидкого биотоплива [3]. Биоэтанол по своей химической структуре - обычный этанол со структурной формулой С2Н5ОН, производимый из дешёвого и доступного растительного сырья. Ценность биоэтанола как компонента моторного топлива обусловлена следующими причинами: теплотворная способность биоэтанола составляет до двух третих от теплотворной способности бензина, биоэтанол смешивается с бензином и другими топливами, кроме этого, добавление до 10% биоэтанола к бензину не требует изменения конструкции двигателя. Немаловажным является тот факт, что биоэтанол способен повышать октановое число бензина [ 4, 5].

Стремительный рост цен на нефть, начавшийся в начале 2000-х годов, подтолкнул инвестиции в новые заводы топливного биоэтанола. Пик мощностей, находящихся в стадии строительства, приходится на 20072008 годы, когда цены на нефть достигли своего исторического максимума (рисунок 1) [6].

Рисунок 1 - Развитие мировых мощностей по топливному биоэтанолу (синяя шкала) и мощности, находящиеся в стадии строительства (красная линия)

В последние десятилетия крупнейшие нефтяные компании обращают особое внимание по поддержку и развитие проектов, посвященных поиску и исследованию возобновляемых источников энергии, среди которых центральное место занимает биоэтанол. Так, крупнейшая британская компания British Petroleum (BP) организовала предприятия по производству биоэтанола и биобутанола в Бразилии, США и Великобритании [7, 8]. Нидерландско-британская нефтегазовая компания Royal Dutch Shell также активна в области возобновляемой энергетики, имея бизнес по производству биотоплива в Бразилии. Shell не инверстирует в технологию как таковую, а осуществляет покупку биотоплива и последующее его смешивание с традиционным топливом. Shell один из крупнейших акционеров компании Raizen, совместного предприятия в Бразилии, которое производит биоэтанол из сахарного тростника [2, 7]. Американская нефтегазовая компания Chevron Corporation активно развивает технологии в области производства биотоплива второго и третьего поколения. Кроме этого, почти весь бензин, который компания продает в США, содержит этанол [7]. Бразильская компания Petrobras c помощью дочернего предприятия Biocombustivel осуществляет

переработку сахарного тростника. По данным 2010 года компания переработала 23 млн т сахарного тростника и произвела 942 тыс. куб. м и 1,55 млн тростникового сахара [7]. В 2016 году французская компания Total объявила об инвестировании $160 млн на преобразование нерентабельного нефтеперерабатывающего завода в завод по производству биотоплива [ 2].

Таким образом лидерами по производству биоэтанола являются Бразилия и Соединенные Штаты Америки, обеспечивающие почти 90% от совокупного производства биоэтанола, а остальная часть приходится главным образом на Канаду, Китай, ЕС (в основном на Францию и Германию) и Индию [3, 9-11]. С экономической точки зрения значение имеет не чистая производительность по спирту, а производительность с учётом урожайности на единицу посевных площадей. Главными сельскохозяйственными культурами с США и Бразилии являются кукуруза и сахарный тростник. С учётом этого, лидерство двух вышеупомянутых стран неудивительно. Однако структура мирового производства этанола меняется и страны Южной Азии заявляют о себе более уверенно (рисунок 2) [6].

Что касается ситуации в Российской Федерации, производство биоэтанола и жидких биотоплив в целом в нашей стране развито слабо [11-14]. Однако за советский период был накоплен значительный опыт производства моторных биотоплив из растительных культур и отходов лесопромышленного и агропромышленного комплексов - такими исследованиями занимались сотрудники государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт рапса» Российской академии сельскохозяйственных наук, сотрудники МГУ имени М.В. Ломоносова, и другие исследовательские лаборатории, и институты [11].

Рисунок 2 - Динамика производства топливного биоэтанола по регионам

мира в 2007-2013 гг.

Преимуществами производства биоэтанола в Российской Федерации являются наличие большого количества дешёвых и доступных отходов деревообрабатывающей, бумажной и других отраслей промышленности, развитая научно-техническая база, значительные объемы потенциального внутреннего потребления [15].

В 2004 году в РФ был принят ГОСТ Р 52201 -2004 [16] на моторные топлива с содержанием этанола 5-10%, однако к активному развитию технологии производства биоэтанола это не привело. Камнем предткновения, помимо всего прочего, является акцизное обложение данной продукции, которое не позволяет развивать данный сектор экономики. Данный факт ставит под сомнение тезис о достижении 10%-ной доли моторного биотоплива на российском рынке к 2020 году, согласно утвержденной в 2012 году

государственной «Комплексной программе развития биотехнологий в России». Крайне необходимо ввести в правовой реестр понятие о биоэтаноле как о топливном этаноле, что позволит вывести его за рамки акцизов на спирт и спиртосодержащую продукцию [17].

В настоящее время ОАО «Кировский биохимический завод» - пожалуй, единственное предприятие в России, которое производит биоэтанол из отходов древесины в промышленных объемах, для его дальнейшего применения в качестве компонентов моторного топлива. Начиная с 2007 года на предприятии производится биотопливо стандарта Е-85 [14, 18]. Сотрудниками завода разработан стандарт организации на данный вид топлива СТО 11605031-033-2009. Технология является многостадийной и полностью безотходной, а качество получаемого этанола соответствует ГОСТ 18300-87 [19].

Учитывая вышесказанное, производство биоэтанола в Российской Федерации имеет перспективы к развитию и тенденцию к росту в ближайшей перспективе.

1.2 Характеристика лигноцеллюлозного сырья

Лигноцеллюлоза является дешевым, доступным и возобновляемым сырьем для производства высокоэнергетических биотоплив, одним из которых является биоэтанол. Преимуществом использования лигноцеллюлозных субстратов является избегание конкуренции с пищевой промышленностью и решение важной экологической проблемы - утилизация отходов деревообрабатывающей, сельскохозяйственной и других отраслей промышленности [20-24]. Кроме, этого, для производства 1 тонны биоэтанола требуется гораздо меньше сырья, наряду с пищевым растительным сырьём (рисунок 3) [6].

Рисунок 3 - Расход природного сырья на производство 1 тонны биоэтанола

Лигноцеллюлозная биомасса состоит, преимущественно, из целлюлозы (30-50%), гемицеллюлоз (15-35%) и лигнина (10-20%), в меньших количествах также содержит пектин, белки, экстрактивные вещества и золу [25, 26].

Целлюлоза - наиболее распространенное в природе органическое соединение. Она является основным структурным компонентом растительной клеточной стенки и представляет собой линейный полисахарид со степенью полимеризации до 10000 единиц, мономерами которого являются остатки Э-глюкозы, связанные между собой в- 1,4-гликозидными связями. [27, 28]. На рисунке 4 приведен фрагмент молекулы целлюлозы.

Рисунок 4 - Фрагмент молекулы целлюлозы

Полимерные цепи целлюлозы закручены водородными связями в так называемые микрофибриллы, которые помещены в матрикс из гемицеллюлоз и лигнина [29].

Гемицеллюлозы - комплекс полисахаридов со степенью полимеризации до 200 единиц, мономерами которых являются, в основном, Э-глюкоза,

3-манноза, Э-ксилоза, Ь-арабиноза, Э-галактозой, Э-глюкуроновая кислота и

4-О-метил-Э-глюкуроновая кислота [26, 30, 31]. Структурные компоненты гемицеллюлозы представлены на рисунке 5. Полимерные цепи гемицеллюлоз могут быть сшиты поперечными связями с лигнином [32]. Будучи нековалентно связанными с целлюлозой, гемицеллюлозы создают эффективную оболочку для защиты целлюлозных волокон и укрепляют лигноцеллюлозные клеточные стенки растений. Гемицеллюлозы легче подвергаются гидролизу по сравнению с целлюлозой благодаря разветвленной аморфной структуре [33].

ОН

Рисунок 5 - Структурные компоненты гемицеллюлозы: а) Э-глюкоза; б) Э-манноза; в) Э-ксилоза; г) Ь-арабиноза; д) Э-галактоза; е) Э-глюконовая

кислота

Лигнин является природным гетерополимером, который осуществляет естественную защиту целлюлозы и гемицеллюлозы от химического и биологического воздействия [34]. Является вторым по распространенности компонентом лигноцеллюлозного сырья, его содержание в древесине колеблется от 15 до 30%. Лигнин крайне устойчив к химическим воздействиям [30]. Точное строение макромолекулы лигнина изучено недостаточно; кроме этого лигнины, получаемые из разных растений, значительно отличаются друг от друга по химическому составу. Элементарными звеньями в

нп пи

НООС

макромолекулах лигнина являются фенилпропановые структурные единицы Сб-Сз [35]. Предполагаемое строение лигнина приведено на рисунке 6.

Рисунок 6 - Предполагаемая структура лигнина [36]

Разветвленные молекулы лигнина построены, главным образом, из остатков замещенных фенолоспиртов: 3-метоксигидроксикоричного, или кониферилового, 3,5-диметокси-4-гидроксикоричного, или синапового и п-гидроксикоричного, или п-кумарового. Структурные формулы спиртов приведены на рисунке 7.

Рисунок 7 - Структурные формулы остатков спиртов, входящих в состав молекулы лигнина: а) конифериловый спирт; б) кумаровый спирт; в)

синаповый спирт

Лигнин, содержащийся в древесине хвойных пород деревьев, включает в свою структуру, в основном, остатки кониферилового спирта, лигнин лиственных пород деревьев - остатки синапового и кониферилового спиртов, травянистых растений и некоторых родов деревьев (например, Рори\и£) -остатки кумарового спирта. Лигнин обладает биологической активностью и проявляет пластические свойства при повышенном давлении и температуре, особенно во влажном состоянии.

Несмотря на доступность и низкую стоимость, использование лигноцеллюлозы для получения целевых продуктов затрудняется необходимостью ее предобработки с целью удаления лигнина. Кроме этого, стоит обратить внимание на то, что различные по структуре сахара (пентозы и гексозы), образующиеся в результате гидролиза целлюлоз и гемицеллюлоз, требуют различных ферментов для их гидролиза.

Основными продуктами, получаемыми из лигноцеллюлозных субстратов, в настоящее время являются биоэтанол, биобутанол, у-валеролактон, фурфурол, гидроксиметилфурфурол и др.

1.2 Характеристика базидиальных грибов

Базидиальные грибы, или Базидиомицеты (лат. Ва81Шотуео1а) - отдел царства грибов, насчитывающий порядка 30 000 видов, главным признаком видов которого служит образование спор в специализированных структурах -базидиях [37]. Второстепенным признаком, характерным для большинства

базидиальных грибов, является наличие на гифах мицелия специализированных структур - пряжек [38].

Вегетативное тело базидиальных грибов представлено септированным мицелием, состоящим из нитевидных образований - гиф, для некоторых видов характерен дрожжеподобный рост. Клеточная стенка грибов многослойная и электронопронецаемая, состоит из хитина и глюканов, у некоторых видов, имеющих дрожжеподобную стадию, в структуре присутствуют маннаны. Септы (перегородки) в гифах - долипоровые [39, 40]. Вегетативное размножение происходит фрагментацией таллома, бесполое размножение (анаморфа) не выражено (за исключением ржавчинных грибов). Половое размножение (телеоморфа) осуществляется в две стадии: половой процесс (соматогамия) и образование плодового тела (базидиомы) с базидиями. Соматогамия осуществляется путем слияния двух вегетативных клеток гаплоидного мицелия, прорастающего из базидиоспор. При этом происходит слияние цитоплазмы, а ядра объединяются в пары, называемые дикарионами, которые после этого синхронно делятся. У многих видов базидиальных грибов дикариотичный мицелий имеет особые клетки - пряжки, находящиеся у поперечных перегородок клеток мицелия. Пряжка восстанавливает двуядерность клетки, от которой отделилась материнская клетка базидии [37, 39, 41].

Базидиальные грибы, относятся к различным экологическим группам, но, в основном, это сапрофиты, ксилотрофы, то есть, они используют для роста и развития растительный материал: древесину и древесные остатки. Природная деструкция растительных остатков грибами осуществляется с помощью комплекса внеклеточных ферментов: лигниназ и целлюлаз. Особенности строения растительного субстрата определяют состав и свойства ферментного комплекса гриба-деструктора. В связи с этим базидиальные грибы делят на две условные группы: грибы бурой гнили и грибы белой гнили. К грибам бурой или деструктивной гнили относят грибы, утилизирующие,

преимущественно, целлюлозу, деструкция осуществляется за счет выделения целлюлаз: эндоглюканаз, целлобиогидралаз и в -глюкозидаз. Древесина теряет прочность и рассыпается на отдельные кубики. Примерами могут служить грибы Fomitopsis pinícola, Irpex lacteus, Sporotrichum pulverulentum, Stereum sanguinoleum и др. Среди грибов бурой гнили также хорошо изучены грибы родов Antrodia и Gloeophyllum. К грибам белой или коррозионной гнили относят организмы, деструктирующие субстраты с высоким содержанием фенилпропанового полимера - лигнина. Ферментный комплекс этих грибов включает лигнинпероксидазу, Mn-пероксидазу, лакказу и др. Древесина при этом расщепляется на отдельные волокна белого цвета. Представителями являются: Pleurotus ostreatus, Fomes fomentarius, Peniophora gigantea, виды рода Coriolus (Trametes) и др. [39, 42-45].

1.2.1 Механизм действия целлюлаз базидиальных грибов

Ферментативная деструкция целлюлозы происходит под действием комплекса целлюлаз, собранных в полиферментные системы, состоящие из экзо- и эндоферментов. Совместное функционирование этих ферментов позволяет с максимальной эффективностью превращать целлюлозу в мономерные единицы, которые затем служат основой для синтеза новых химических веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов [36, 46-48]. Целлюлазы относятся к классу карбогидролаз (О-гликозид-гидролаз, КФ 3.2.1) и включают комплекс ферментов, к которым в соответствии с номенклатурой и классификацией ферментов следует отнести следующие:

1) 1,4-Р-й-глюкан-глюканогидролаза (КФ 3.2.1.4) - эндоглюканаза, способная неупорядоченно гидролизовать в целлюлозе и других в-глюканах в-1-4-связи; помимо целлоолигосахаридов могут образовываться глюкоза и целлотриозы;

2)1,4-Р-0-глюкан-глюкогидролаза (КФ 3.2.1.74) - экзо-1,4-Р-глюкозидаза, гидролизующая 1,4-связи в 1,4-Р-О-глюканах с последовательным отщеплением глюкозных остатков;

3)1,4-Р-О-глюкан-целлобиогидролаза (КФ 3.2.1.91) - целлобиогидролаза, отщепляющая целлобиозу с нередуцирующих концов целлоолигосахаридов;

4) Р-О-глюкозид-глюкогидролаза (КФ 3.2.1.21) - Р-глюкозидаза, или целлобиаза, отщепляющая гидролитически концевые нередуцирующие остатки Р-О-глюкозы; может гидролизовать р -О-глюкозиды и целлобиозу [28].

Подробный механизм деструкции целлюлозы до глюкозы представлен

на рисунке 8.

Р-Глюкозидаза(целлобиаза)

Рисунок 8 - Схема ферментативного гидролиза целлюлозы

Учитывая то, что молекула природной целлюлозы состоит из нескольких тысяч остатков глюкозы, являющихся мономерами полимерной цепи, и количество концевых глюкозных остатков для действия экзоферментов в исходном полимере мало, сначала в процесс деградации целлюлозы вовлекаются эндоглюканазы. Каждая удачная атака фермента эндоглюканазы приводит к разрыву полимерной целлюлозной цепи и образованию двух новых концевых молекул целлюлозы, которые, в свою очередь, также могут быть атакованы экзоферментами. То есть, значение экзоферментов и скорость их действия возрастают при повышении степени деградации целлюлозы эндоферментами. Образующиеся в процессе разрыва полимеронй цепочки целлобиоза и целлотриоза расщепляются до двух и трех молекул глюкозы, соответственно под действием Р-глюкозидазы [49]. Обычно в лабораторных условиях микроорганизмы синтезируют эти ферменты только тогда, когда целлюлоза - единственный доступный субстрат. Их синтез подавляют не только другие субстраты, но и целлобиоза - продукт расщепления целлюлозы [49, 50]. Это связано с существованием двух, действующих по принципу обратной связи, регуляторных механизмов: активно накапливающаяся целлобиоза ингибирует гидролиз целлюлозы, а образующаяся глюкоза препятствует гидролизу целлобиозы. В подтвержение этого было показано, что 0,01 %-ный раствор целлобиозы ингибирует активность целлюлазы на 75% [50].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кожевникова Елена Юрьевна, 2018 год

Список использованной литературы

1. Chum, H. L. A comparison of commercial ethanol production systems from Brazilian sugarcane and US corn / H.L. Chum, E. Warner, J.E.A. Seabra, I.C. Macedo // Biofuels, bioproducts and biorefining. - 2014. - Vol. 8. - № 2. - Pp. 205-223.

2. Ермоленко, Г.В. Анализ деятельности ведущих нефтегазовых компаний в области возобновляемой энергетики / Г.В. Ермоленко. - [Электронный ресурс] - 2017. Режим доступа: https://energy.hse.ru/data/2017/10/25/ 1157689079.pdf

3. Отчёт «Анализ мирового рынка биоэтанола: 2005-2014 г.г.» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http//businesstat.ru

4. Аблаев, А. Биотопливо: мыслить за пределами нефтяной трубы / А. Аблаев // Российское экспертное обозрение. - 2007. - № 1-2. - С. 25-29.

5. Карпов, С. Автомобильные бензины с биоэтанолом / С. Карпов // Наука и жизнь. [Электронный ресурс]. - 2017. - № 12. - Режим доступа: https://www.nkj.ru/archive/articles/13679

6. Нефтехимические биотехнологии: вызовы и возможности для России [Электронный ресурс]. - 2014. - Режим доступа: https://www.rupec.ru

7. Бахтизина, Н.В. Альтернативная энергетика — тренд развития крупнейших нефтегазовых компаний мира / Н.В. Бахтизина // Контуры глобальных трансформаций: политика, экономика, право. - 2012. - Выпуск 2. - С. 6-16

8. Третьяков, Е. Передовая прогресса / Е. Третьяков // Сибирская нефть [Электронный ресурс]. - 2016. - № 136. - Режим доступа: http://www. gazprom-neft.ru/press-center/sibneft-online/archive/2016-november/1115344/

9. Василов, Р.Г. Перспективы развития производства биотоплива в России. Сообщение 2: биоэтанол / Р.Г. Василов // Вестник биотехнологии и физико -химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. -2007. -Т.3. -№2. - С. 50-60.

10. Карпов, С.А. Автомобильные топлива с биоэтанолом / С.А. Карпов, В.М. Капустин, А.К. Старков. - М.: КолосС, 2007. - 216 с.: ил. ISBN 978-5-953205850-6

11. Развитие рынка биотоплива в мире и в Российской Федерации // Российское энергетическое агентство [Электронный ресурс]. - 2012. - Режим доступа: http://www.biogas-rcb.ru/files/helpful/Biofuels-Market-Development-in-Russia-and-Worldwide. pdf

12. Овсянко, А. Биоэнергетика в России: потенциал и стратегия / А. Овсяненко // Новые химические технологии. Аналитический портал химической промышленности [Электронный ресурс]. - Режим доступа: newchemistry.ru

13. Басков, В. Биоэнергетика в России / В. Басков // Сайт ФГБОУ ДПО Федеральный центр сельскохозяйственного консультирования и переподготовки кадров агропромышленного комплекса [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mcx-consult.ru/page0215102009

14. Биоэнергетика в России в XXI веке // Российское энергетическое агентство [Электронный ресурс]. - 2012. - Режим доступа: http://www. biointernational. ru/sites/default/files/bioenergy.pdf

15. Биоэтанол: обзор мирового рынка и перспективы России [Электронный ресурс]. - 2007. - Режим доступа: http://www. abercade.ru/research/analysis/283. html

16. ГОСТ Р 52201-2004 Топливо моторное этанольное для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием. Бензанолы. Общие технические требования

17. Биоэтанол в России: «уйти» от акциза и расширить сырьевую базу [Электронный ресурс]. - 2015. - Режим доступа: http://rcc.ru/article/ bioetanol-v-rossii-uvti-ot-akciza-i-rasshirit-svrevuvu-bazu-48931

18. Сайт ОАО Кировский «Биохимзавод» Режим доступа: http://biochim.org

19. ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

20. Hamelinck, C. N. Ethanol from lignocellulosic biomass: techno-economic performance in short-, middle-and long-term / C. N. Hamelinck, G. Van Hooijdonk, A. P. C. Faaij // Biomass and bioenergy. - 2005. - Т. 28. - №. 4. - С. 384-410.

21. Balat, M., Progress in bioethanol processing / H. Balat., C. Oz // Progress in energy and combustion science. - 2008. - Vol. 34. - №. 5. - pp. 551-573.

22. Galbe, M. Pretreatment of lignocellulosic materials for efficient bioethanol production / M. Galbe, G. Zacchi // Biofuels. - Springer Berlin Heidelberg, 2007. - Pp. 41-65.

23. Sarkar, N. Bioethanol production from agricultural wastes: An overview / N. Sarkar, S.K. Ghosh, S. Bannerjee, K. Aikat // Renewable Energy. - 2012. - Vol. 37. - №. 1. - Pp. 19-27.

24. Шаймурадов, Р. Р. Оптимизация производства сухих кормовых дрожжей спиртовых заводов / Р.Р. Шаймурадов, И.В. Логинова, Р.Т. Валеева, М.В. Харина, С.Г. Мухачев // Аннотации сообщений «Научной сессии КГТУ» -Казань, 2011. - 2011.

25. Limayem, A. Lignocellulosic biomass for bioethanol production: current perspectives, potential issues and future prospects / A. Limayem, S.C. Ricke // Progress in Energy and Combustion Science. - 2012. - Vol. 38. - №2. 4. - pp. 449467.

26. J0rgensen, H. Enzymatic conversion of lignocellulose into fermentable sugars: challenges and opportunities / H. J0rgensen, J.B. Kristensen, C. Felby // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. - 2007. - Vol. 1. - №. 2. - pp. 119-134.

27. Sánchez, C. Lignocellulosic residues: biodegradation and bioconversion by fungi / C. Sánchez // Biotechnology advances. - 2009. - Vol. 27. - №. 2. - pp. 185194.

28. Билай, В.И. Основы общей микологии: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / В.И.Билай - Киев: Вища школа. Головное изд-во. -1980. -360 с.

29. Taherzadeh, M. J. Pretreatment of lignocellulosic wastes to improve ethanol and biogas production: a review / M.J. Taherzadeh, K. Karimi // International journal of molecular sciences. - 2008. - Vol. 9. - №. 9. - Pp. 1621-1651.

30. Alonso, D.M. Bimetallic catalysts for upgrading of biomass to fuels and chemicals / D.M. Alonso, S.G., Wettstein, J.A. Dumesic // Chemical Society Reviews. -2012. - Т. 41.- № 24. - Pp. 8075-8098.

31. Pierson, Y. Alcohol Mediated Liquefaction of Lignocellulosic Materials: A MiniReview / Y. Pierson, F. Bobbink, N. Yan // Chemical Engineering & Process Techniques. - 2013. - Т.2. - №1.- P.1014.

32. Ralph, J. Lignin-ferulate cross-links in grasses: active incorporation of ferulate polysaccharide esters into ryegrass / J. Ralph, J.H. Grabber, R.D. Hatfield // Carbohydrate Research. - 1995. - Т. 275. - №. 1. - Pp. 167-178.

33. Balat, M. Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: a review / M. Balat // Energy conversion and management. - 2011. - Vol. 52. - №. 2. - Pp. 858-875.

34. Zeng, Y. Lignin plays a negative role in the biochemical process for producing lignocellulosic biofuels / Y. Zeng, S. Zhao, S. Yang, S.-Y. Ding. // Current opinion in biotechnology. - 2014. - Vol. 27. - Pp. 38-45.

35. Синицын А. П., Гусаков А. В., Черноглазов В. М. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов: Учебное пособие. / А.П. Синицын, А.В. Гусаков, В.М. Черноглазов - М.: Изд-воМГУ. - 1995. - 224 с.

36. Freudenberg, K. Constitution and Biosynthesis of Lignin / K. Freudenberg, A.C. Neish. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg. - 1968. Serial vol. 2. - 132 p. ISBN 978-3-540-04274-7

37. Гарибова, Л.В. Основы микологии: Морфология и систематика грибов и грибоподобных организмов. Учебное пособие. / Л.В. Гарибова, С.Н. Лекомцева - Москва: Товарищество научных изданий КМК. - 2005. - 220 с.

38. Дьяков, Ю.Т. Введение в альгологию и микологию: учеб.пособие. / Ю.Т. Дьяков - М.: Изд-во МГУ. - 2000. - 192 с.

39. Переведенцева, Л.Г. Микология: грибы и грибоподобные организмы: Учебник. 2-е изд., испр. и доп. /Л.Г. Переведенцева - СПб.: Издательство "Лань". - 2012. - 272 с.:ил.

40. Гарибова, Л.В. Грибы. Энциклопедия природы России. / Л.В. Гарибова, И.И. Сидорова - М.: 1997. - 352 с.:ил.

41. Мюллер, Э. Микология: Пер.с нем. / Э. Мюллер, В. Лёффлер - М.: Мир. -1995. - 343 с., ил.

42. Даниляк, Н.И., Ферментные системы высших базидиомицетов. / Н.И. Даниляк, В.Д. Семичаевский, Л.Г. Дудченко, И.А. Трутнева - Киев: Наукова думка. - 1989. - 280 с.

43. Куликова, Н.А. Использование базидиальных грибов в технологиях переработки и утилизации техногенных отходов: фундаментальные и прикладные аспекты / Н.А. Куликова, О.И. Кляйн, Е.В. Степанова, О.В. Королева // Прикладная биохимия и микробиология. - 2011. №6. -С. 619-634.

44. Guillén F. Biodégradation of lignocellulosics: microbial, chemical, and enzymatic aspects of the fungal attack of lignin / F. Guillén, M.J. Martínez, A. Gutiérrez // International Microbiology. - 2005. - Vol. 8. - Pp. 195-204.

45. Green F. Mechanism of brown-rot decay: paradigm or paradox / F. Green, T. L. Highley // International Biodeterioration & Biodegradation. - 1997. - Vol. 39. -№. 2. - Pp. 113-124.

46. Baldrian, P. Enzymes of saprotrophic basidiomycetes / P. Baldrian // British Mycological Society Symposia Series. - Academic Press, 2008. - Vol. 28. - Pp. 19-41.

47. Pérez, J. Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin: an overview / J. Pérez, J. Muñoz-Dorado, T. de la Rubia, J. Martínez // International Microbiology. - 2002. - Vol. 5. - №. 2. -Pp. 53-63.

48. Sánchez, C. Lignocellulosic residues: biodegradation and bioconversion by fungi / C. Sánchez // Biotechnology advances. - 2009. - Vol. 27. - №. 2. -Pp. 185-194.

49. Биотехнология: учебное пособие для вузов. В 8 кн. / Под ред. Н. С. Егорова, В. Д. Самуилова. Кн. 8: Инженерная энзимология / А. В. Березин, А. А. Клесов, В. К. Швядас и др. М.: Высшая школа. - 1987. - 143 с.

50. Биотехнология. Принципы и применение. Пер. с англ. / Под ред. И. Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джонса. - М.: Мир. - 1988. - 480 с.

51. Рабинович, М.Л. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов / М.Л. Рабинович, А.В. Болобова, В.И. Кондращенко // Кн. 1: Древесина и разрушающие её грибы. М.: Наука, 2001. 264 с.

52. Рабинович, М.Л., Болобова А.В., Васильченко Л.Г. Разложение природных ароматических структур и ксенобиотиков грибами (обзор) / М.Л.Рабинович,

А.В. Болобова, Л.Г. Васильченко // Прикладная биохимия и микробиология. 2004. T. 40. № 1. С.5-23.

53. Hyde, S. M. A mechanism for production of hydrohyl radicals by the brown-rot fungus Coniophora puteana: Fe (III) reduction by cellobiose dehydrogenase and Fe (II) oxidation at a distance from the hyphae S.M. Hyde, P.M. Wood // Microbiology. 1997. - V. 143. - Pp. 259-266.

54. Александрова, Г.П. Влияние состава питательной среды на лигниназную активность базидиомицета Phanerochaete crysosporium / Г.П. Александрова, С.А. Медведева, В.А. Бабкин, В.А. Соловьев, О.И. Малышева, С.З. Иванова // Химия древесины. 1989. - № 6. - С. 77-80.

55. Waldner, R. Comparison of lignolytic activities of selected white-rot fungi / R. Waldner, M.S.A. Leisola, A. Fiechter // Applied Microbiology and Biotechnology. - 1998. - № 4. - Pp. 400-407.

56. Boominthan, K. Lignin peroxidase-negative mutant of the white-rot basidiomycete Phanerochaete crysosporium / K. Boominthan, D.S. Balachandra, T.A. Randall, R.L. Kelly, C.A. Reddy // Journal of Bacteriolgy. - 1990. - № 1. -Pp. 260-265.

57. Kirk, T.K. Ensymatic «combustion»: the microbial degradation of lignin / T.K. Kirk, R.L. Farrell // Annual Review of Microbiology. - 1987. - V. 41. -Pp. 465-505.

58. Губернаторова, Т.Н. Моделирование биодеградации многокомпонентного органического вещества в водной среде. 3. Анализ механизмов деструкции лигнина [электронный ресурс] / Т.Н. Губернаторова, Б.М. Долгоносов -Режим доступа: iwp.ru/upload/iblock/bc6/bc68d2c176de48353e779cdcf37787ab.pdf.

59. Jin, M.J. Consolidated bioprocessing (CBP) of AFEX (TM)-pretreated corn stover for ethanol production using Clostridium phytofermentans at a high solids loading

/ M.J. Jin, C. Gunawan, V. Balan, B.E. Dale // Biotechnology Bioengineering. -2012. - Vol. 109. - pp. 1929-1936.

60. Buruiana, C.T. Bioethanol production from residual lignocellulosic materials: A review-Part 2 / C.T. Buruiana, G. Garrote, C. Vizireanu // Annals of the University Dunarea de Jos of Galati, Fascicle VI: Food Technology. - 2013. - Vol. 37. - №. 1. - pp. 25-38.

61. Tomás-Pejó, E. Comparison of SHF and SSF processes from steam-exploded wheat straw for ethanol production by xylose fermenting and robust glucose-fermenting Saccharomyces cerevisiae strains / E. Tomás-Pejó, J.M. Oliva, M. Ballesteros, L. Olsson // Biotechnology Bioengineering. - Vol. 100. - 2008. -Pp. 1122-1131.

62. Gan, Q. Kinetic dynamics in heterogeneous enzymatic hydrolysis ofcellulose: an overview, an experimental study and mathematical modeling / Q. Gan, S.J. Allen, G. Taylor // Process of Biochemistry. - Vol. 38. - 2003. Pp. 1003-1018.

63. Lin, Y. Ethanol fermentation from biomass resources: current state and prospects / Y. Lin, S. Tanaka // Applied microbiology and biotechnology. - 2006. - Vol. 69.

- №. 6. - Pp. 627-642.

64. Saha, B.C. Pilot scale conversion of wheat straw to ethanol via simultaneous saccharification and fermentation / B.C. Saha, C. Badal, N.N. Nichols, N. Qureshi, G.J. Kennedy, L.B. Iten, M.A. Cotta // Bioresource technology. - 2015. - Vol. 175. - Pp. 17-22.

65. Ojeba, K. Exergy analysis and process integration of bioethanol production from acid pre-treated biomass: Comparison of SHF, SSF and SSCF pathways / K. Ojeba, E. Sánchez, M. El-Halwagi, V. Kafarov // Chemical Engineering Journal.

- 2011. - Vol. 177. - Pp.195-201.

66. Lynd, L.R. Overview and evaluation of fuel ethanol from cellulosic biomass: technology economics, the environment, and policy / L.R. Lynd // Annual Review of Environment and Resources. - Vol. 21. - 1996. Pp. 403-465.

67. Spatari, S. Life cycle evaluation of emerging lignocellulosic ethanol conversion technologies / S. Spatari, D. Bagley, H. MacLean // Bioresourse Technology. -Vol. 101. - 2010. - Pp. 654-667.

68. Xu, Q. Perspectives and new directionsfor the production of bioethanol using consolidated bioprocessing of lignocellulose / Q. Xu, A. Singh, E. Himmel // Current Opinion in Biotechnology. - 2009. - Vol. 20. - Pp. 364 371.

69. Jin, M. Consolidated bioprocessing (CBP) performance of Clostridium phytofermentans on AFEX-treated corn stover for ethanol production / M. Jin, V. Balan, C. Gunawan, B.E. Dale // Biotechnology Bioengineering. - 2011. - Vol. 108(6). - Pp. 1290-1297.

70. Cha, M. Metabolic engineering of Caldicellulosiruptor bescii yields increased hydrogen production from lignocellulosic biomass / M. Cha, D. Chung, J.G. Elkins, A.M. Guss, J. Westpheling // Biotechnology for Biofuels. - 2013. - 6:85.

71. Basen, M. Degradation of high loads of crystalline cellulose and of unpretreated plant biomass by the thermophilic bacterium Caldicellulosiruptor bescii / M. Basen, A.M. Rhaesa, I. Kataeva, C.J. Prybol, I.M. Scott, F.L. Poole, M.W.W. Adams // Bioresource Technology. - 2014. - Vol.152. - Pp. 384-392.

72. Chung Daehwan, Cha Minseok, Guss Adam M., Westpheling Janet. Direct conversion of plant biomass to ethanol by engineered Caldicellulosiruptor bescii / D. Chung, M. Cha, A.M. Guss, J. Westpheling // PNAS Early Edition [электронный ресурс]. - 2014. Режим доступа: pnas. org/cgi/doi/10.1073/pnas. 1402210111

73. Srivastava, A.K. Saccharification with Phanerochaete chrysosporium and ethanol production with Saccharomyces cerevisiae / A.K. Srivastava // Journal of Atoms and Molecules. - 2012. - Vol. 2. - №. 4. - Pp. 321-331.

74. Mizuno, R. Use of whole crop sorghums as a raw material in consolidated bioprocessing bioethanol production using Flammulina velutipes / R. Mizuno, H. Ichinose, T. Maechara, K. Takabatake, S. Kaneko // Bioscience, biotechnology, and biochemistry. - 2009. - Vol. 73. - №. 7. - Pp. 1671-1673.

75. Kumar, P. Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production / P. Kumar, D. \M. Barrett, M.J. Delwiche,, P. Stroeve // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2009. - Vol. 48. - №. 8. - Pp. 3713-3729.

76. Saritha, M. Biological pretreatment of lignocellulosic substrates for enhanced delignification and enzymatic digestibility / M. Saritha, A. Arora, Lata // Indian journal of microbiology. - 2012. - Vol. 52. - №. 2. - Pp. 122-130.

77. Alvira, P. Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: a review / P. Alvira, E. Tomas-Pejo, M. Ballesteros, M.J. Negro // Bioresource technology. - 2010. - Vol. 101. - №. 13. - Pp. 4851-4861.

78. Eggeman, T. Process and economic analysis of pretreatment technologies / T. Eggeman, R.T. Elander // Bioresource technology. - 2005. - Vol. 96. - №. 18. -Pp. 2019-2025.

79. Mosier, N. Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass / N. Mosier, C. Wyman, B. Dale, R. Elander, Y.Y. Lee, M. Holtzapple, M. Ladisch // Bioresource technology. - 2005. - Vol. 96. - №. 6. - Pp. 673-686.

80. Klinke, H.B. Characterization of degradation products from alkaline wet oxidation of wheat straw / H.B. Klinke, B.K. Ahring, A.S. Schmidt, A.B. Thomsen // Bioresource Technology. - 2002. - Vol. 82. - №. 1. - Pp. 15-26.

81. Tran, A. V. Ethanol fermentation of red oak acid prehydrolysate by the yeast Pichia stipitis CBS 5776 / A.V. Tran, R.P. Chambers // Enzyme and microbial technology. - 1986. - Vol. 8. - №. 7. - Pp. 439-444.

82. ten Have, R. Oxidative mechanisms involved in lignin degradation by white-rot fungi / R. ten Have, P. J.M. Teunissen // Chemical Reviews. - 2001. - Vol. 101.

- №. 11. - Pp. 3397-3414.

83. Reid, I. D. Solid-state fermentations for biological delignification / I.D. Reid // Enzyme and microbial technology. - 1989. - Vol. 11. - №. 12. - pp. 786-803(b).

84. Zhao, L. Fungal pretreatment of cornstalk with Phanerochaete chrysosporium for enhancing enzymatic saccharification and hydrogen production / L. Zhao, G.L. Cao // Bioresource technology. - 2012. - Vol. 114. - Pp. 365-369.

85. Potumarthi, R. Simultaneous pretreatment and sacchariffication of rice husk by Phanerochete chrysosporium for improved production of reducing sugars / R. Potumarthi, R.R. Baadhe, P. Nayak, A. Jetty // Bioresource technology. - 2013.

- Vol. 128. - Pp. 113-117.

86. Zeng, J. Biological pretreatment of wheat straw by Phanerochaete chrysosporium supplemented with inorganic salts / J. Zeng, D. Singh, S. Chen // Bioresource technology. - 2011. - Vol. 102. - №. 3. - Pp. 3206-3214.

87. Shi, J. Microbial pretreatment of cotton stalks by solid state cultivation of Phanerochaete chrysosporium / J. Shi, M.S. Chinn, R.R. Sharma-Shivappa // Bioresource Technology. - 2008. - Vol. 99. - №. 14. - Pp. 6556-6564.

88. Kuhar, S. Pretreatment of lignocellulosic material with fungi capable of higher lignin degradation and lower carbohydrate degradation improves substrate acid hydrolysis and the eventual conversion to ethanol / S. Kuhar, L.M. Nair, R.C. Kuhad // Canadian journal of microbiology. - 2008. - Vol. 54. - №. 4. -Pp. 305-313

89. Wan, C. Microbial pretreatment of corn stover with Ceriporiopsis subvermispora for enzymatic hydrolysis and ethanol production / C. Wan, Y. Li // Bioresource technology. - 2010. - Vol. 101. - №. 16. - Pp. 6398-6403.

90. Lee J. Biological conversion of lignocellulosic biomass to ethanol / J. Lee // Journal of biotechnology. - 1997. - Vol. 56. - №. 1. - Pp. 1-24

91. Yu, H. Fungal treatment of cornstalks enhances the delignification and xylan loss during mild alkaline pretreatment and enzymatic digestibility of glucan / H. Yu, W. Du, J. Zhang, F. Ma, X. Zhang, W. Zhong // Bioresource Technology. - 2010. - Vol. 101. - №. 17. - Pp. 6728-6734.

92. Nazarpour, F. / F. Nazarpour, D.K. Abdullah, N. Abdullah et. Al. // BioMed research international. - 2013. - Vol. 2013. Pp. 1-9.

93. Taniguchi, M. Evaluation of pretreatment with Pleurotus ostreatus for enzymatic hydrolysis of rice straw / M. Taniguchi, H. Suzuki, D. Watanabe, K. Sakai, K. Hoshino, T. Tanaka //Journal of bioscience and bioengineering. - 2005. - Vol. 100. - №. 6. - Pp. 637-643.

94. Sun, F. Effect of biological pretreatment with Trametes hirsuta yj9 on enzymatic hydrolysis of corn stover / F. Sun, H. Yu, G. Guo, X. Zhang // International Biodeterioration & Biodegradation. - 2011. - Vol. 65. - №. 7.

95. Shrestha, P. Solid-substrate fermentation of corn fiber by Phanerochaete chrysosporium and subsequent fermentation of hydrolysate into ethanol / M. Rasmussen S.K. Khanal // Journal of agricultural and food chemistry. - 2008. -Vol. 56. - №. 11. - Pp. 3918-3924.

96. Chen, S. Induction of laccase activity in the edible straw mushroom, Volvariella volvacea / S. Chen D. Ma, W. Ge, J.A. Buswell // FEMS Microbiology Letters. -2003. - Vol. 218. - №. 1. - Pp. 143-148.

97. Levin, L. Copper induction of lignin-modifying enzymes in the white-rot fungus Trametes trogii / L. Levin, F. Forchiassin, A.M. Ramos // Mycologia. - 2002. -Vol. 94. - №. 3. - Pp. 377-383.

98. Patel, H. Effect of different culture conditions and inducers on production of laccase by a basidiomycete fungal isolate Pleurotus ostreatus HP-1 under solid state fermentation / H. Patel, A. Gupte, S. Gupte // BioResources. - 2009. - Vol. 4. - №. 1. - Pp. 268-284.

99. Ferraz, A. Wood biodegradation and enzyme production by Ceriporiopsis subvermispora during solid-state fermentation of Eucalyptus grandis / A. Ferraz, A.M. Cordova, A. Machuca // Enzyme and Microbial Technology. - 2003. - Vol. 32. - №. 1. - Pp. 59-65.

100. Zhang, X. Evaluation of biological pretreatment with white rot fungi for the enzymatic hydrolysis of bamboo culms / H. Yu, H. Huang, Y. Liu // International Biodeterioration & Biodegradation. - 2007. - Vol. 60. - №. 3. - Pp. 159-164.

101. Suhara, H. Screening of selective lignin-degrading basidiomycetes and biological pretreatment for enzymatic hydrolysis of bamboo culms / H. Suhara, X. Zhang, H. Yu, H. Huang, Y. Liu // International Biodeterioration & Biodegradation. - 2012. - Vol. 75. - Pp. 176-180.

102. Blanchette, R.A. Delignification by wood-decay fungi / R.A. Blanchette // Annual review of phytopathology. - 1991. - Vol. 29. - №. 1. - Pp. 381-403.

103. Reid, I.D. Optimization of solid-state fermentation for selective delignification of aspen wood with Phlebia tremellosa / I.D. Reid // Enzyme and microbia ltechnology. - 1989. - Vol. 11. - №. 12. - Pp. 804-809.

104. Sarikaya, A. Solid-state fermentation of lignocellulosic plant residues from Brassic anapus by Pleurotus ostreatus / A. Sarikaya, M.R. Ladisch // Applied biochemistry and biotechnology. - 1999.- №. 1. - Vol. 1-15. - Pp. 82.

105. Elisashvili, V. Lentinus edodes and Pleurotus species lignocellulolytic enzymes activity in submerged and solid-state fermentation of lignocellulosic wastes of different composition / V. Elisashvili, M. Penninck, E. Kachlishvili, N. Tsiklauri, E. Metreveli, T. Kharziani, G. Kvesitadze // Bioresource Technology. - 2008. -Vol. 99. - №. 3. - Pp. 457-462.

106. Osono, T. Fungal decomposition of Abies needle and Betula leaf litter / T. Osono, H. Takeda // Mycologia. - 2006. - Vol. 98. - №. 2. - Pp. 172.

107. Saini, V.K. Mechano-Biological Operation of Dendrocalamus strictus for better delignification by Trametes versicolor / V.K. Saini // International Journal of ChemTech Research. - 2011. - Vol. 3. - №. 3.

108. Reid I. D. Biological delignification of aspen wood by solid-state fermentation with the white-rot fungus Merulius tremellosus / I.D. Reid // Applied and environmental microbiology. - 1985. - Vol. 50. - №. 1. - Pp. 133-139.

109. Mazumder S., Basu S. K., Mukherjee M. Laccase production in solid- state and submerged fermentation by Pleurotus ostreatus / S. Mazumder, S.K. Basu, M. Mukherjee // Engineering in life sciences. - 2009. - Vol. 9. - №. 1. -Pp. 45-52.

110. Zhang, L. Effect of steam explosion on biodegradation of lignin in wheat straw / L. Zhang, D. Lia, L. Wang // Bioresource technology. - 2008. - Vol. 99. -№. 17. - Pp. 8512-8515.

111. Talebnia, F.I. Production of bioethanol from wheat straw: an overview on pretreatment, hydrolysis and fermentation / F.I. Talebnia, D. Karakashev, I. Angelidaki // Bioresource Technology. - 2010. - Vol. 101. - №. 13. -Pp. 4744-4753.

112. Salvachûa, D. Fungal pretreatment: an alternative in second-generation ethanol from wheat straw / A. Prieto, M. Lopez-Abelairas, T. Lu-Chau, A.T. Martinez,

M.J. Martinez // Bioresource technology. - 2011. - Vol. 102. - №. 16. -Pp. 7500-7506.

113. Machuca, A. Hydrolytic and oxidative enzymes produced by white-and brown-rot fungi during Eucalyptus grandis decay in solid medium / A. Machuca, A. Ferraz // Enzyme and Microbial Technology. - 2001. - Vol. 29. - №. 6. -Pp. 386-391.

114. Yoon, J.J. Degradation of crystalline cellulose by the brown-rot basidiomycete Fomitopsis palustris / J.J. Yoon, Y.K. Kim // Journal of microbiology (Seoul, Korea). - 2005. - Vol. 43. - №. 6. - Pp. 487-492.

115. Baldrian, P. Enzymes of saprotrophic basidiomycetes / P. Baldrian // British Mycological Society Symposia Series. - Academic Press, 2008. - Vol. 28. - Pp. 19-41.

116. Schmidhalter, D.R. Purification and characterization of two exo-cellobiohydrolases from the brown-rot fungus Coniophoraputeana (SchumexFr) Karst / D.R. Schmidhalter, G. Canevascini // Archives of biochemistry and biophysics. - 1993. - Vol. 300. - №. 2. - Pp. 551-558.

117. Shin, K. Purification and characterization of a thermostable cellobiohydrolase from Fomitopsis pinicola / K. Shin, Y.H. Kim, M. Jeya et al. // Journal of microbiology and biotechnology. - 2010. - Vol. 20. - №. 12. - Pp. 1681-1688.

118. Howell, C. Temporal changes in wood crystalline cellulose during degradation by brown rot fungi / C. Howell, A.C.S. Hastrup, B. Goodell, J. Jellison // International Biodeterioration & Biodegradation. - 2009. - Vol. 63. - №. 4. - Pp. 414-419.

119. Jagtap, S. S. Enzymatic hydrolysis of aspen biomass into fermentable sugars by using lignocellulases from Armillaria gemina / S.S. Dhiman, T.S. Kim, J. Li, J.K. Lee, Y.C. Kang // Bioresource technology. - 2013. - Vol. 133. -Pp. 307-314.

120. Lee, J.W. Enzymatic saccharification of biologically pretreated Pinus densiflora using enzymes from brown rot fungi / J.W. Lee, H.Y. Kim, B.W. Koo // Journal of bioscience and bioengineering. - 2008. - Vol. 106. - №. 2. - Pp. 162-167.

121. Sun, Y. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review / Y. Sun, J. Cheng // Bioresource technology. - 2002. - Vol. 83. - №. 1. -Pp. 1-11.

122. Vincent, M.A. Evaluation of Potential Fungal Species for the in situ Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) of Cellulosic Material / M.A. Vincent,

A.L. Pometto III, J. van Leeuwen // Malaysian Journal of Microbiology. - 2011. - Vol. 7. - №. 3. - Pp. 129.

123. Vincent, M. Ethanol production via simultaneous saccharification and fermentation of sodium hydroxide treated corn stover using Phanerochaete chrysosporium and Gloeophyllum trabeum / M. Vincent, A.L. Pometto, J.H. van Leeuwen // Bioresource technology. - 2014. - Vol. 158. - Pp. 1-6.

124. Hahn-Hâgerdal B. Bio-ethanol-the fuel of tomorrow from the residues of today /

B. Hahn-Hâgerdal, M. Galbe, M.F. Gorwa-Grauslund, G. Lidén, G.Zacchi // Trends in biotechnology. - 2006. - Vol. 24. - №. 12. - Pp. 549-556.

125. Kamei, I. Direct ethanol production from cellulosic materials by the hypersaline-tolerant white-rot fungus Phlebia sp. MG-60 / I. Kamei, J. Hirota, S. Meguro // Bioresource technology. - 2012. - Vol. 112. - Pp. 137-142.

126. Kamei, I. Integrated delignification and simultaneous saccharification and fermentation of hard wood by a white-rot fungus, Phlebia sp. MG-60 / I. Kamei, Y. Hirota, S. Meguro // Bioresource technology. - 2012. - Vol. 126. - Pp. 137141.

127. Rasmussen, M.L. Sequential saccharification of corn fiber and ethanol production by the brown rot fungus Gloeophyllum trabeum / M. L. Rasmussen // Bioresource technology. - 2010. - Vol. 101.

128. Okamoto, K. Bioconversion of xylose, hexoses and biomass to ethanol by a new isolate of the white rot basidiomycete Trametes versicolor / K. Okamoto, A. Uchii, H. Yanase, H. Yanase // SpringerPlus. - 2014. - V. 3. -Pp. 1-9

129. Okamoto, K. Characterization of two acidic ß-glucosidases and ethanol fermentation in the brown rot fungus Fomitopsis palustris / K. Okamoto, Y. Sugita, N. Nishikori // Enzyme and microbial technology. - 2011. - Vol. 48. - №2. 4. - Pp. 359-364.

130. Okamoto, K. Efficient xylose fermentation by the brown rot fungus Neolentinus lepideus / K. Okamoto, R. Kanawaku, M. Masumoto // Enzyme and microbial technology. - 2012. - Vol. 50. - №. 2. - Pp. 96-100.

131. Okamoto, K. Production of ethanol by the white-rot basidiomycetes Peniophora cinerea and Trametes suaveolens / K. Okamoto, K. Imashiro, Y. Akizawa // Biotechnology letters. - 2010. - Vol. 32. - №. 7. - Pp. 909-913.

132. Okamoto, K., Direct ethanol production from starch, wheat bran and rice straw by the white rot fungus Trametes hirsuta / K. Okamoto, Y. Nitta, N. Maekawa, H. Yanase // Enzyme Microbal Technology. 2011. - V. 48. - № 3. -Pp. 273-277.

133. Maehara, T. Ethanol production from high cellulose concentration by the basidiomycete fungus Flammulina velutipes / T. Maehara, H. Ichinose, T. Furukawa, W. Ogasawara, K. Takabatake, S. Kaneko // Fungal Biology. - 2013. - V. 117. - № 3. - Pp. 220-226.

134. Ander P. Selective degradation of wood components by white- rot fungi / P. Ander, K.E. Eriksson // Physiologi aplantarum. - 1977. - Vol. 41. - №. 4. - Pp. 239-248.

135. Лессо Т. Грибы. Определитель. АСТ, Астрель. - 2003. - 304 с.

136. Бондарцева, М.А. Определитель грибов России. Порядок Афиллофоровые. Вып. 2. / М.А. Бондарцева. - Санкт-Петербург: Наука. - 1998. - 390 с.

137. Переведенцева Л.Г. Определитель грибов (агарикоидные базидиомицеты): Учебное пособие. / Л.Г. Переведенцева. - Москва: Товарищество научных изданий КМК. - 2015. -119 с.

138. Автономова, А.В. Противоопухолевые и антиоксидантные свойства полисахаридных экстрактов и фракций биомассы базидиомицета Hypsizygus ulmarius, полученной путем глубинного культивирования А.В. Автономова, М.И Леонтьева., Е.Б. Исакова, И.В. Белицкий, А.И. Усов, В.М. Бухман, А.А. Лапин, Л.М. Краснопольская // Биотехнология. - 2008. - №2. - С. 23-29.

139. Шуктуева М.И. Погруженное культивирование Flammulina velutipes и химический состав мицелия / М.И. Шуктуева, А.В. Автономова, Я.А. Масютин, А.А. Новиков, Л.М. Краснопольская // Башкирский химический журнал. - 2001. - Том 18. - № 4. - С. 144-148.

140. Miller, G.L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar / G.L. Miller // Analitical Chemistry. - 1959. - Vol. 31. - Pp. 426 428.

141. Ghose T. K. Measurement of cellulase activities / T.K. Ghose // Pure & Applied Chemistry. - 1987. - Vol. 59. - No. 2. - Pp. 257-268.

142. Gros, N. Spectrometry at school: hands-on experiments / N. Gros, T. Harrison, I.S. Drusany, A.K. Dolinar // Sciencein School, Iss. 2010. - Vol.14. -Pp. 42-47.

143. Kasana, R.C. A Rapid and Easy Method for the Detection of Microbial Cellulases on Agar Plates Using Gram's Iodine / R.C. Kasana, R. Salwan, H. Dhar, S. Dutt, A. Gulati // Current Microbiology. - 2008. - Vol.57. -Pp. 503-507.

144. Bradner, J.R. Qualitative assessment of hydrolytic activities in antarctic microfungi grown at different temperatures on solid media / J.R. Bradner, M.

Gillings, K.M.H. Nevalainen // World Journal of Microbiology & Biotechnology.

- 1999. - Vol. 15. - Pp.131-132.

145. Bavendamm, W. Uber das vorkommen und nachweis von Oxydasen bei holzzerstorenden Pilzen. / W. Bavendamm // Z. Pflanzenkrankh. - 1928. - Vol. 38. - № 2. - S. 257-276.

146. Методы экспериментальной микологии: Справочник / Под ред. В.И. Билай.

- Киев: Наукова думка. - 1982. - 550 с.

147. Максимов, В.Н. Многофакторный эксперимент в биологии / В.Н. Максимов. М.: Из-во МГУ. - 1980. - 280 с.

148. Максимовб В.Н. Применение методов математического планирования эксперимента. / В.Н. Максимов, В.Д. Фёдоров. - М.: МГУ. - 1969. -128 с

149. Практикум по микробиологии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. - М.: Издательский центр "Академия". - 2005. - 608 с.

150. Ильин, Д. Ксилотрофные базидиомицеты в чистой культуре. Монография. / Д. Ильин, Г. Ильина. - Пенза. - 2013. 300 с. ISBN 9785040092086

151. Коканина, А.В. Использование базидиальных грибов с целью повышения эффективности рекультивации нефтезагрязненных почв / А.В. Коканина, М.Ю. Марченко, А.В. Барков, М.И. Леонтьева, А.В. Автономова, В.А. Винокуров, Л.М. Краснопольская // Башкирский химический журнал. -2010. - Вып. № 3. - Т. 17. - С. 123-129.

152. Позднякова Н.Н. Биоремедиация нефтезагрязнённой почвы комплексом гриб Pleurotus ostreatus - почвенная микрофлора / Н.Н. Позднякова, В.Е.Никитина, О.В.Турковская // Прикладная биохимия и микробиология. - 2008. - Т. 44. -№ 1. - С. 69-75.