Нестерова Е.В., Елкин В.А. ПОЛУЧЕНИЕ ФУРФУРОЛА ПУТЕМ

На
основании
полученных
результатов
предложен
комбинированный способ получения очищенных препаратов
полигалактуроназы,
включающий
коагуляционное
осветление
культуральной жидкости хлоридом кальция в среде фосфатного буфера
с рН 6,0, обработку раствора смолой КУ-2 при рН 6,0 для удаления
ионов
металлов,
концентрирование
и
диафильтрацию
на
половолоконном модуле с пределом пропускания 15 кДа при 4°С,
автогидролиз в процессе диафильтрации при 35–37°С в присутствии
стабилизаторов (глицерин, Трилон Б, неактивный белок), сорбциюдесорбцию ферментов смолой КУ-2 (50–100 мкм) при рН 4,5–5,0,
концентрирование и лиофилизацию препарата.
Способ позволил получить препарат полигалактуроназы с более
высокой, по сравнению с известными аналогами, удельной ПГактивностью – 1060 ед/мг белка (пектиназа «Sigma» – 10,9 ед/мг белка,
пектиназа «Serva» – 120 ед/мг белка). Выход фермента (по общей
активности) составил 130,6%.
Результаты
ферментативного
гидролиза
пектиновых
полисахаридов, выделенных из смолевки обыкновенной Silene vulgaris
(каллус и интактное растение), с последующим анализом гидролизатов
методами ГЖХ и бумажной хроматографии показали возможность
использования препарата без дополнительной очистки в связи с низким
уровнем фонового содержания нейтральных и кислых сахаров в
гидролизатах.
ПОЛУЧЕНИЕ ФУРФУРОЛА ПУТЕМ ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ
ПЕРЕКИСЬЮ ВОДОРОДА В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ Fe3+
Е.В. Нестерова, В.А. Елкин
Санкт-Петербургская государственная лесотехническая
академия им. С.М. Кирова, Институтский пер., 5, СанктПетербург, 194021 (Россия) e-mail: [email protected]
Фурфурол – ценный химический продукт, широко используемый в
промышленности органического синтеза. Разнообразие путей его
применения объясняет все возрастающий спрос на этот продукт.
165
Основное применение в промышленных условиях находит
двухстадийный фурфурольно-гексозный метод гидролиза, при котором
сырье подвергается парофазной фурфурольной варке в присутствии
Н2SO4 в качестве катализатора с последующим перколяционным
гидролизом целлолигнина и получением гексозного гидролизата.
Гидролизат, получаемый на второй стадии фурфурольно-гексозного
метода гидролиза содержит повышенное количество ингибирующих
примесей, что делает весьма затруднительным использование его для
дрожжевого производства. В то же время использование гексозных
гидролизатов для получения фурфурола позволило бы увеличить выход
фурфурола из растительного сырья.
Для получения фурфурола из гексозных моносахаридов
необходимо окислить гексозы в альдоновые или уроновые кислоты,
декарбоксилирование которых приводит к образованию пентоз, а
дегидратация последних – к образованию фурфурола.
Один из путей получения фурфурола из гексоз – окисление их
перекисью водорода в присутствии ионов трехвалентного железа до
кетоальдоновой кислоты.
Окислению
подвергались
растворы
глюкозы
5%-ной
концентрации. В оптимальных условиях выход 2-кетоглюконовой
кислоты составил 102,8% от исходной глюкозы (95% от теоретически
возможного). При декарбоксилировании кетоглюконовой кислоты и
дегидратации пентозных растворов максимальный выход фурфурола
составил 31,9% от исходной глюкозы (71,4% от теоретически
возможного). Данные о выходе 2-кетоглюконовой кислоты и
фурфурола в зависимости от продолжительности реакции
представлены в таблице.
Выход фурфурола и 2-кетоглюконовой кислоты при окислении
глюкозы перекисью водорода в присутствии ионов Fe3+
Время,
мин.
10
15
20
30
45
60
166
Выход фурфурола
г
0,64
1,22
1,55
1,90
1,52
1,44
от теоретически
возможного, %
24,0
45,8
58,3
71,4
57,1
54,1
Выход 2-кетоглюконовой
кислоты
от теоретически
г
возможного, %
1,74
32,2
3,19
59,0
4,65
86,1
5,14
95,0
–
–
–
–
Расчет кинетических констант скорости реакции окисления
глюкозы и процесса декарбоксилирования 2-кетоглюконовой кислоты
и дегидратации пентозных растворов показывает, что эти реакции
описываются уравнениями первого порядка.
Полученные данные подтверждаются и линейным характером
полулогарифмических
анаморфоз
кинетических
кривых,
представленных на графике.
Благодаря
использованию
всей
полисахаридной
части
растительного сырья: получению основного количества фурфурола из
пентозанов известными способами и дополнительного – из гексоз,
образовавшихся при гидролизе целлолигнина, может быть достигнуто
не только увеличение выхода фурфурола в 2 – 3 раза, но и
значительное расширение сырьевой базы производства фурфурола за
счет использования всех видов растительного сырья, в том числе
содержащего незначительное количество пентозанов (хвойной
древесины, торфа и др.).
Полулогарифмические анаморфозы кинетических кривых: –◊–
окисление целлюлозы; – – декарбоксилирование 2-кетоглюконовой
кислоты и дегидратация пентозных растворов
167