| Аннотация | Районы Крайнего Севера и Арктики (в состав территории которой входит Архангельская область) характеризуются экстремальными природно-климатическими факторами: низкими температурами зимой, большим суточным перепадом температур, частыми метелями зимой и дождями в летний период. Такие условия существенно влияют на ферментативную активность почвенных микроорганизмов. Цель работы – оценка влияния температуры ферментативной обработки на начальные этапы биоразложения целлюлозосодержащих материалов. В исследовании использовали образцы картонно-бумажной продукции: газетную бумагу с цветной печатью, тарный картон и белую офисную бумагу. Бактериальную целлюлозу получали, культивируя симбиоз бактерий рода Acetobacter и дрожжей на глюкозной среде в статических условиях при температуре 25 °С. Для моделирования биоразложения использовали лабораторный ферментный препарат, продуцируемый штаммом микроскопического гриба P. Verruculosum. Активность почвенных целлюлаз, инициирующих биоконверсию целлюлозосодержащих материалов в грунтах полигонов хранения твердых бытовых отходов Архангельской области, оказалась низкой и составила менее 10 мкг глюкозы/10 г почвы за 48 ч экспозиции. Определяющим фактором для процесса биоконверсии в условиях Арктического региона является температура почвы. Показано, что при снижении температуры до 5...15 °С скорость биоконверсии целлюлозосодержащих материалов растительного происхождения уменьшается в 2...8 раз по сравнению с температурой 30...50 °С, оптимальной для многих ферментативных процессов. Установлено, что биоконверсия бактериальной целлюлозы до глюкозы слабо зависит от температуры ферментативной обработки в диапазоне 5...15 °С и составляет в среднем 20 % за 1 сутки.
Для цитирования: Болотова К.С., Травина О.В., Аксенов А.С., Емельянова М.В., Рудакова В.А., Канарский А.В. Биоконверсия целлюлозосодержащих материалов в условиях Арктического региона // Лесн. журн. 2019. № 4. С. 179–186. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.179
Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-33-00855 «Надмолекулярная организация целлюлозных микрофибрилл растительного и бактериального происхождения» с использованием оборудования ЦКП НО «Арктика» Северного (Арктического) федерального университета им. М.В. Ломоносова и ферментного препарата, предоставленного Институтом биохимии им. А.Н. Баха. *Статья опубликована в рамках реализации программы развития научных журналов в 2019 г.
The regions of the Far North and the Arctic (the territory of which includes the Arkhangelsk region) are characterized by extreme natural and climatic factors: low temperatures in winter, a large daily temperature drop, frequent snowstorms in winter and rains in summer. These conditions significantly affect the enzymatic activity of soil microorganisms. The aim of the work is to assess the effect of the enzymatic treatment temperature on the initial stages of biodegradation of the cellulose – containing materials. The study used samples of cardboard and paper products: newspaper paper with color printing, container cardboard and white office paper. Bacterial cellulose was obtained by cultivating a symbiosis of the genus Acetobacter bacteria and yeast on a glucose medium in static conditions at 25 °C. to simulate biodegradation, a laboratory enzyme preparation was used, produced by a strain of a microscopic fungus. The activity of soil cellulases initiating bioconversion of cellulose-containing materials in soils of municipal solid waste storage areas of the Arkhangelsk region was low and amounted to less than 10 μg of glucose/10 g of soil per 48 hours of exposure. The determining factor for the bioconversion process in the Arctic region is the soil temperature. It is shown that while a decrease in temperature to 5...15 °C, the bioconversion rate of cellulose-containing materials of plant origin is reduced by 2...8 times compared to the temperature of 30...50 °C, which is optimal for many enzymatic processes. It was found that bioconversion of bacterial cellulose to glucose is weakly dependent on the temperature of enzymatic treatment in the range of 5...15 °C and averages 20% for 1 day.
For citation: Bolotova K.S., Travina O.V., Aksenov A.S., Emelyanova M.V., Rudakova V.A., Kanarskiy A.V. Bioconversion of Cellulose-containing Materials in the Arctic Region Conditions. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 4, pp. 179–186. DOI: 10.17238/issn0536- 1036.2019.4.179
Funding: The research was financed by the RFBR within the framework of the scientific project № 18-33-00855 “The supramolecular organization of the cellulose microfibrils of phytogenous and bacterial origin” hardware-assisted by the “Arctic” SC of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, with the use of enzymatic agent provided by the Institute of biochemistry named after A.N. Bach. *The article was published in the framework of implementation the development program of scientific journals in 2019 |