Ультразвуковая модуляция ферментативного гидролиза целлюлозы и карбоксиметилцеллюлозы

Для ультразвукового гидролиза растворимой карбоксиметилцеллюлозы (CMC) и нерастворимой целлюлозы различного размера частиц использовали рекомбинантную целлюлазу Trichoderma reesei. Гидролиз проводили при низкой интенсивности соникaции (2,4–11,8 W cm⁻² мощности на наконечнике сонотродa) с использованием скважностей 10%, 20% и 40%. Скважность 10%, например, получали при соникaции 1 с с последующим периодом покоя (без соникaции) 9 с. РН реакции и температура составляли соответственно 4,8 и 50 °C. Во всех случаях соникaция увеличивала скорость гидролиза по сравнению с неконтролируемыми образцами без соникaции. Гидролиз CMC описывался кинетикой Михаэлиса–Ментенa. Параметр максимальной скорости реакции Vmax при соникaции увеличивался по сравнению с контролем, тогда как константа насыщения Km уменьшалась. Оптимальными условиями соникaции оказались скважность 10% и интенсивность мощности 11,8 W cm⁻²; при этих условиях максимальная скорость гидролиза растворимого CMC была почти вдвое выше, чем в контроле. При гидролизе целлюлозы увеличение размера частиц снижало скорость гидролиза. При любом фиксированном размере частиц соникaция при скважности 10% и 11,8 W cm⁻² улучшала скорость гидролиза по сравнению с контролем. При указанных оптимальных условиях соникaции фермент терял около 20% своей исходной активности за 20 мин. Соникация оказалась полезной для ускорения ферментативной сахаризации целлюлозы.