Enzymatyczna hydroliza celulozy z użyciem cieczy jonowych

Jednym z ważnych obszarów badań naukowców jest hydroliza enzymatyczna polisacharydów z biomasy ligninocelulozowej do monosacharydów, których można użyć do produkcji chemikaliów i biopaliw, przede wszystkim etanolu. Aby wprowadzić na szerszą skalę do przemysłu hydrolizę ligninocelulozy, trzeba znaleźć wydajny sposób na pokonanie odporności tej substancji na hydrolizę enzymatyczną. Niektóre z cieczy jonowych, czyli soli o temperaturze topnienia poniżej 100 st. C, rozpuszczają celulozę oraz biomasę ligninocelulozową i mogą się nadawać do wykorzystania w przemyśle.

W jednej z ostatnich prac naukowych zbadano wpływ niektórych cieczy jonowych na czystą celulazę Trihoderma reesei oraz inne dostępne komercyjnie enzymy rozkładające celulozy. Eksperymenty związane z hydrolizą celulozy prowadzono z użyciem roztworów zawierających do 90 proc. dwóch cieczy jonowych: octanu 1-etylo-3-metyloimidazolu ([EMIM]AcO) i dimetylofosforanu 1,3-dimetyloimidazolu ([DMIM]DMP). Zwiększenie ilości cieczy jonowych w mieszaninie reakcyjnej powodowało spadek rozpuszczalnych sacharydów. [EMIM]AcO generalnie okazał się bardziej destruktywny dla celulozy niż [DMIM]DMP. Czysty [EMIM]AcO całkowicie zdezaktywował endoglukonazę T. resei w ciągu 4 godzin, z kolei czysty [DMIM]DMP podtrzymywał aktywność celulazy przez co najmniej 3 dni. Dodatkowo naukowcy z przeprowadzonych badań wywnioskowali, że ciecze jonowe mają szkodliwy wpływ na analizę sacharydów, dlatego też naukowcy opracowali metodę opartą na elektroforezie kapilarnej do analizy mono- i oligosacharydów zawierających ciecze jonowe.

Szczegóły w pracy doktorskiej Ronny'ego Wahlström'a „Enzymatic hydrolysis of cellulose in aqueous ionic liquids" umieszczonej na stronie internetowej fińskiego ośrodka badawczego VTT.

(pj)