Complex neutral sulfite liquor lignosulfonate processing to feed bioproducts
Authors: Мингазова Л.А. , Крякунова Е.В. , Зиатдинов А.И. , Канарская З.А. , Канарский А.В. , Белкина Е.В. 
Published: February 2023

При производстве целлюлозы из древесины березы нейтрально-сульфитным способом образуются щелока, которые содержат органические и минеральные вещества. В настоящее время присутствующие в нейтрально-сульфитных щелоках минеральные вещества не регенерируются. Органические вещества и прежде всего олигомеры углеводов также не используются. Единственный способ утилизации этих щелоков на предприятии – это получение лигносульфонатов, что указывает на экономическую нерациональность использования ресурсов. В работе рассматривалась возможность разделения лигнина и углеводов лигносульфонатов из нейтрально-сульфитных щелоков биокаталитическим способом с образованием простых сахаров с последующим микробиологическим синтезом молочной кислоты мицелиальным грибом Rhizopus oryzae F-1030. После отделения молочной кислоты также остаются вторичные ресурсы – культуральная жидкость на основе ферментолизата лигносульфоната и биомасса гриба – которые предложено утилизировать. В качестве возможного пути утилизации предлагается использование нерастворимой фракции лигнина и биомассы гриба R. oryzae F-1030, в состав которой входит хитин-глюкан, для получения кормовых добавок для сельскохозяйственных животных, обладающих адсорбционными свойствами по отношению к микотоксинам. Показано, что обработка лигносульфоната ферментными препаратами Accellerase XC и Accellerase XY приводит к увеличению содержания в гидролизатах простых сахаров, которые могут быть использованы микроорганизмами в качестве источников углерода. Установлено, что при культивировании на ферментолизатах лигносульфоната из нейтрально-сульфитных щелоков гриб R. оryzae F-1030 синтезирует молочную кислоту в среднем в концентрации 42,0±4,0 %, при этом производя 1,8±0,2 г/дм³ сухой биомассы. Доказана возможность использования лигнина лигносульфонатов из нейтрально-сульфитных щелоков и хитин-глюкана из биомассы гриба R. Oryzae F-1030 в соотношении 1:1 для получения кормовой добавки, обладающей адсорбционной способностью к микотоксинам.

In the cellulose production from birch wood by the neutral sulfite method liquors are formed. These liquors contain organic and mineral substances. At present, minerals content of the neutral sulfite liquors is not regenerated. Organic compounds especially carbohydrate oligomers are also not used anywhere. The only way currently available at the enterprises to utilize these liquors is to obtain lignosulfonates, which indicates the economic irrationality of the resource usage. The paper considered the possibility of separating lignin and lignosulfonate carbohydrates from neutral sulfite liquors by a biocatalytic method with the formation of simple sugars. Subsequently these simple sugars can be used for microbiological synthesis of lactic acid by the filamentous fungus Rhizopus oryzae F-1030. There are also wastes formed after the lactic acid separation, which also need to be disposed of. These wastes consist of the culture liquid based on the lignosulfonate enzyme lysate and the biomass of the fungus. As a possible way of their utilization, it is proposed to use the insoluble fraction of lignosulfonate lignin and the fungus R. oryzae F-1030 biomass, rich with chitin-glucan, to obtain feed additives for farm animals. These additives must have adsorption properties to mycotoxins. It was shown that the treatment of lignosulfonate with enzyme preparations Accellerase XC and Accellerase XY leads to an increase in the content of simple sugars in hydrolysates, which can be used by microorganisms as carbon sources. It was found that the fungus R. oryzae F-1030 synthesizes lactic acid at an average concentration of 42.0±4.0% per 1 g of assimilated RS during its cultivation on neutral sulfite lignosulfonate enzyme lysates. During this process, 1.8±0.2 g/dm³ of fungus dry biomass is also formed. It was proved the possibility of using neutral sulfite lignosulfonate lignin and the biomass of the fungus R. oryzae F-1030 in a 1:1 ratio to obtain a feed additive with an adsorption capacity for mycotoxins.