Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Ферментативный гидролиз волокон сортов и гибридов хлопчатника видов G. HIRSUTUM L. и О. BARBADENSE L.

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Ферментативный гидролиз волокон сортов и гибридов хлопчатника видов G. HIRSUTUM L. и О. BARBADENSE L."

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ МИКРОБИОЛОГИИ

РГБ ОД

На правах рукописи

2 7 ОКТ

УДК 577.154.321

МУРАТОВ Гайрат Азатович

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ ВОЛОКОН СОРТОВ И ГИБРИДОВ ХЛОПЧАТНИКА ВИДОВ в. ншэитим Ь. И в. ВАРВАОЕЫБЕ Ь,

(03.00.23 — биотехнология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ТАШКЕНТ — 1998

Диссертационная работа выполнена на кафедре биотехнологии биолого-почвенного факультета ТашГУ им. Мирзо Улугбека и в Узбекском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства хлопчатника им. Г. С. Зайцева.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор М. М. РАХИМОВ Официальные оппоненты:

доктор биологических паук, профессор

РАХМАНКУЛОВ С. Р.

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ЯКУБОВ И. Т.

Ведущая организация: Институт генетики и экспериментальной биологии растений АН РУз

/ ¿хо

Защита состоится » О^пи^^иР^^ г- в "I® час-

на заседании Специализированного Совета Д.015.02.01 по присуждению ученой степени доктора биологических наук при Институте микробиологии АН РУз по адресу: 700128, Ташкент-128, ул.1 А. Кодирий, 7-Б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института микробиологии АН РУз,

Автореферат разослан «

Ученый секретарь Специализированного совета, а,, Л

доктор биологических наук /¿"М' С. М. ХОДЖИ БАЕВ А.

Актуальность работы. Одним из интенсивно развивающихся направлений современной биотехнологии является биотрансформация веществ.Особенно большие успехи в настоящее время достигнуты в области микробной бнотрансформацни (производство биогаза, этанола, аминокислот и белка,органических кислот,липидов н др.).Что же касается ферментативной биотрансформации, здесь имеются определенные о&ьективныи затруднения. Особенно зто касается (¡юрментатшшой бнотрансформации липюцеллюлозных н целлюлозных материалов в иизкомолекулярные продукты, !! основном, » сахаристые пещества. Несмотря на многочисленные исследования, проведенные в последние два десятилетня, не удалось иайп' приемлемою технологического решения этой про.блемы. Анализ дани/.IX показывает,что необработанные материалы трудно подвергаются ферме/) -татшшому гидролизу. Их условно можно разбить на две группы: первая — с высоким содержанием целлюлозы (она представлена своей кристалли ческой формой), вторая — зто материалы, содержащие мало целлюлозы, по в аморфной форме, хотя п таких материалах много лигнина. Именно поэтому большие затрат!,] па декристаллизацшо и делнпшфикаиию природных материалов, в том числе отходов, не позволили до сих пор получить доступного технологического решения. Одним из альтернативных решений данной проблемы был бы поиск источника сырья в качестве субстрата для ферментативного гидролиза,отличающегося высоким содержанием целлюлозы, и вместе с тем, представленным в аморфной форме. Логично предположить, что в созревающих хлопковых волокнах целлюлоза вначале формируется в аморфной форме, и только затем превращается и кристаллическую. Поэтому мы решили изучить основные закономерноегн гид ролл за таких волокон ферментами целлтолазнэго комплекса.

Волокна из недозрелых коробочек хлопчатника раннею иозраста осенне-зимнею сбора,имея в своем составе 70 — 85% целлюлозы, в значительных количествах остаются не переработанными, так как они по своим качественным показателям не имеют определенной ценности для текстильной промышленности п других целей в качестве волокна. Также известно, что наиболее активный биосинтез целлюлозы в волокнах хлопчатника отмечен в '25 — 30 дневном возрасте. В этот период у сортов хлопчатника суточный прирост целлюлозы достигает максимальною предела.С другой стороны, они в раннем возрасте имеют высокую реакционную способность и аморфную структуру, поэтому без предварительной декрисгаллизацни могут быть подвергнуты ферментативному гидролизу с высокой степенью конверсии. Поэтому изучение стадий к закономерностей ферментативного гидролиза волокон сортов и тбридоп различной скороспелости н зрелости, является актуальным.

Цель и задачи исследований. Основной целыо настоящего исследования является изучение закономерностей (}>ерментатпш1ого гидролиза созревающих волокон хлопчатника для получения данных для создания технолопш ферментативной трансформации целлюлозных волокон в са — харистые вещества (в основном, в глюкозу). Поэтому мы провели срав -нательное изучение кинетики выхода восстанавливающих Сахаров (ВС) и глюкозы (с использованием иолиферментных целлгалазных комплексов) из волокон двух видов хлопчатника (G.hirsutum L. и С. barbadcnse L.) в зависимости от скороспелости, местоположения и возраста волокон, а также времени проведения ферментативного гидролиза.

Для достижения цели в работе решались следующие задачи:

— проведение сравнительной оценки гидролизуемосги волокон сортов Ташкент —6, 149—Ф (вид G.hirsjil ит L.) и сортов Каршннский —2, Ашхабад—25 (вид G.barbaden.so L.), а также их внутривидовых гибридов, взятых из различных симподнальных ветвей;

— установление взаимосвязи между характером расщепления разновозрастных волокон с выходами ВС и глюкозы при ферментативном гидролизе, используя методы световой и электронной микроскопии;

— определение оптимального возраста волокон и времени проведения ферментативного гидролиза для получения максимального выхода ВС и глюкозы без их предварительной обработки;

— достижение высокой степени конверсии ВС и глюкозы из недозрелых коробочек (измельченная смесь волокон,семян и створок), используя полм^юрментныг целлюлазные системы при ферментативном гидролизе.

Научная новизна и практическая цепкость работы. Впервые изучены стадии и закономерности ферментативного гидролиза средне— и тонковолокнистых сортов и гибридов двух культивируемых видов хлопчатника в период их развития. Изучалась кинегика выхода ВС и глюкозы в зависимости от возраста волокон и времени проведения ферментативного гидролиза. Выявлено, что выход ВС и глюкозы при гидролизе волокон хлопчатника в ьозрасте 25 — 35 дней намного выше, чем п ранние периоды роста (15—20 длен) и периода созревания (50 — 70 дней), причем выход ВС в 3 — 4 раза выше, чем выход глюкозы. Установлено, что выход ВС и глюкозы при ферментативном гидролизе волокон тонковолокнистого хлопчатника, при соответствующем возрасте и времени гидролиза, в 1,4—1,7 раза превышает выход из волокон средневолокпистого хлопчатника. Показано, что максимальный выход ВС и глюкозы наблюдаете;: прк двухсуточном гидролизе, но характерные сортовые и гибридные различия наблюдаются после суточного гидролиза.

Впервые изучен механизм расщеплении волокон хлопчатника в период их развития при ферментативном гидролизе на надмолекулярном

уропне. Анализ непрогндроли.човавшихся часгиц волокон различной зрелости. а также их гидролнзаты, проводился методами енотовой и электронном микроскопии. Установлено, что характер расщепления, формы и размеры частиц волокон раннего возраста—до 20 дней (G.hirsutum L.) п 25 дней (G.barbtiden.se L.) идентичны. Начиная с 25 дневного возраст, независим» ог вида, сортности и гнбрндности происходит различив в указанных параметрах. По мере роста волокон число н длина отрезков, а также кристаллитоп остаются стабильными.

Увеличением содержания субстрата в 2,5 раза в реакционной системе, при постоянной К0нце1гграции полпферментной композиции, впервые достигнута высокая степень конверсии ВС и глюкозы из целлюлозы недозрелых коробочек (измельченная смесь волокон, семян п створок) без предварительной обработки.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены па II —Республиканской Научной конференции молодых ученых и студентов (г.Ташкент, 1996), на III — Конференции биохимиков Узбекистан« (г.Ташкент, 1996), на Международной конференции в Андижанском Государственном университете (¡'.Андижан, 1997), на заседаниях кафедры био icsuovinm ТашГУ HNi. М.Улугбека (1995— 1998), на Ученом Совете Института микро биологии АН РУз (1998), на объединенном научном семинаре Лабораторий молекулярной генетики хлопчатника, генной инженерии, биотехнологии растений Института пчк-тпкн и, экспериментальной биологии растений ЛН РУз (1998) и на совместном заседании лабораторий химии белков и пептидов, химии ферментов и химии целлюлозы Института биоорга — нической химии им. A.C. Садыкова ЛН РУз (1398).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора Л1ггературы (I —II главы), материалов н методов исследования (III глава), результатов и их обсуждения (IV глава), заключения, выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 144 страницах, включая 18 рисунков, 20 таблиц и 2 схемы. Библиография включает 158 работ, опубликованных в республиканских и зарубежных изданиях.

Благодарность. Считаю своим прямым долгом выразить благодарность всем сотрудникам кафедры биотехнологии [> полого — почвенного факультет ТашГУ им. М.Улугбека, особенно к.б.н. Юлдашеву Б.Т., за постоянную теоретическую и .методическую помощь, консультации в иод— готонке диссертационной работы,а также сотрудникам УзНИИССХ им. Г.С. Зайцева за помощь п организации экспериментальных исследований, а том числе микроскопических и электронномикросконических.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

В работе в качестве объекта исследований —субстратав использовали разновозрастные волокна сортов Ташкент —6, 149—Ф пнда G.hirsulimi L., сортов Каршинский—2, Ашхабад—25 вида G.barbacicnso L„ отличающиеся скороспелостью и качественными показателями полокна, а также их внутривидовые гибриды. Полевые опыты проводили в 1995—1998 гг. п; экспериментальном участке, а также в теплице с искусственным клн метел "Фототрон" УзНИИССХ им. Г.С.Зайцева.

Семена сортов и гибридов высевали в поле на 6 рядковой делянке ( длиной 10 метров в трехкратной повториости. Цветки для сбора опытны; коробочек этикетировали из первых мест 2 —3-х и О — 9 — х ллодовы; (симподиальных) ветвей. Работа проводилась на самоопыленном материале Сбор волокон производили от кустов, выращенных в одних и тех ж< условиях, с 5—10 дневным интервалом.

Для ферментативного гидролиза вышеуказанных субстратов, mi использовали композиционную смесь целловиридина и гюктофоатидина массовом соотношении 4:1.Использованные целлюлозные комплексы произведены в России: целлюлазный препарат Trichoderma viride—целло-виридин ГЗХ производства Приволжскою биохимического завода с активностью 83 ед/г по Cj —активности (паспортные данные), 65 ед/г п эндоглюканазе и '1 ед/г по целлобиазе (фактические данные), наполнитель—сульфат аммония; пектиназный препарат Aspergillus foetidus-нектофостидин ГЗХ производства Приволжского биохимического завода нектолкгнческой активностью 90 ед ПкС/г (паспортные данные) и 37 ед, по целлобиазе (фактические данные), наполнитель — сульфат аммония.

В качестве аналитических реагентов-, для регистарции продукте ферментативного гидролиза, использовали следующие ферменты и реак типы: глюкозооксидаза лиофилнзоваииая, производства Львовского пред приятия по производству бактериальных препаратов с удельной актив ностью 74 тыс. ед/г; пероксидаза из хрена производства фирмы "Реана (Венгрия) с выходной активностью 350— 400 тыс. ед/г, О—дианнзнд! марки "Ч", очищенный вакуумной возгонкой, производства Донецко завода -химических реактивов; Д—глюкоза марки "ХЧ" нроизподег фирмы "Реахнм".

Ферментативный гидролиз субстратов проводили на к'рмопнтн руемой качалке (Ь0 оборотов г мин) при рН 4,5 (0,1 М ацетатный бу(|ч ¡. температуре 40° С в ячейках объемом .50 мл по '.¡■■•■•лике. Иршн'унн.-н Грйботе [Снннцын, Наджеми, Клесов, ¡982]. Пробы отбирали .v-рнч 2. •! 22. 24 26. 36, 46 и 48 часов. При необходимости о-! .¡Vtmiwe .нр-р бавлмлн том же буферным раствором: Концентр,:пня цоллыло shun ■■

сгратов составляла 40 мг/мл при изучении разновозрастных волокон, а при гидролизе смеси измельченной зеленой коробочхи с волокном составляла 100 мг/мл. Концентрация композиционного ферментного препарата во всех случаях составляла 7,5 мг/мл (целловирндин 6,0 мг/мл и пектофоетиднн 1,5 мг/мл). Растворы композиционного ферментного препарата готовили в 0,1 М ацетатном буфере (рН = 5),как описано в работе [Синицын, Ньджеми, Клесов, 1982]. Запасные растворы хранили в холодильнике. Для определения общих восстанавливающих сатсаров (ВС) использегзл:! модифицированный метод Шомоди — Нельсона (Клесов, Рабинович, Синицын, Чури — лова, Григораш, '. 180].Определение кинетики выхода глюкозы провели с помощью глюкозооксидаэно—пероксидазного реагента [Березин, Рабинович, Синицын, 1977J

Оптическую плотность определяли на спектрофотометрах "Spec — tromom" (Венгрия), "Specol" (Германия) и СФ — 26 (Россия) при длинах волны Д520 — количество восстанавливающих Сахаров и /Кш ~ Aieo — глюкозы. Содержание целлюлозы в разновозрастных волокнах (субстратах) определяли по стандартному методу Корея и Грея, видоизмененной Шат— кшюн [Шаткина, 1959). Степень полимеризации (СП) целлюлозы определяли с помощью вискозиметра Освальда, растворяя ее в реактиве Швейцера, как описано в раГоте [Бредихина, 1955]. Технологические, свойства исследованных волокон (метрический номер и разрывная нагрузка) изучали по методам, описанным в работе [Иванов и др., 1972].

Непрогидролизовавшиеся частицы и ассоциаты После ферментативного гидролиза ' изучали на'световом микроскопе (марка МБИ — 6, МБИ —3)при различных увеличения^. Характерные картины фотографировали с помощью микрофотонасадки МФН—12. Электронномикроско— пические исследования гидролизатов проводили на приборе "Тесла БС— 613", Препараты готовили по методике [Киселев, 1965]. Измельченнв субстрата — разновозрастных коробочек (смесь створок, волокон и семян) проводнлина измельчающей -установке "Тегирмон", сконструированной группой сотрудников химического факультета ТашГУ нм.М.Улугбека. Установка измельчает по принципу "давление — сдвиг" [Бахрамов, Мягкова, Давранов, 1990]. Статистические обработки Полуниных материалов проводили по Доспехову [Доспехов, 1979].

-б-

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Кинетика выхода ВС и глюкозы ври ферментативном гидролизе волокон сортов и гибрида хлопчатника видов С.Ыгзи1иш I» и О.ЬагЬайеяяе I.

Известно, что непрерывное накопление целлюлозы в процессе биосинтеза сопровождается изменением состава, увеличением молекулярной массы, степени кристалличности и полимеризации, крепости [Бредихина, 1955; Шаткина, 1959; Канаш, 1960; Усманов, Никонович, 1962; Роговин, 1972; Попова, Нщенко, 1975]. Характер изменений указанных показателей Д1Я сортов и гибрида различный. Показано, что у скороспелых сортов и гибридов синтез целлюлозы в ранней стадии развития волокна протекает более активно, чем у позднеспелых. Это отражается на технолошческих характеристиках, СП и, в дальнейшем, на выходах ВС и глюкозы при их ферментативном гидролизе.

Кинетику выхода ВС и глюкозы волокон сортов и их гибридов изучали в зависимости от возраста волокон и времени ферментативного гидролиза. Как видно из таблицы 1, выходы ВС и глюкозы с возрастом волокна в начальной стадии ферментативного гидролиза, (при 2 и 4 часовом гидролизе) независимо от содержания целлюлозы и скороспелости сортов, а также шбридности относительно небольшое. Начиная с 4 часового гидролиза колебания выходов ВС и глюкозы, в зависимости от возраста волокон, происходят в определенной закономерности. Для всех изученных волокон, до определенного возраста, в период развития, выходы ВС и глюкозы увеличиваются, затем происходит небольшое падение, далее наблюдается увеличение выходов ВС и глюкозы, а также новое и падение в период созревания, т.е. выход ВС и .глюкозы проходят через экстремум. Эта закономерность сохраняется и для скороспелых, и для п-чдне— спелых, а также для гибридных волокон, но «пики» увеличения' и падения различаются количествами выходов ВС и глюкозы при ферментативном, гидролизе. Такой характер кинетики выходов ВС и глюкозы волокон, при данном и последующем времени гидролиза, можно представить таким образом. '

В 15—дневном волокне количество целлюлозы еще небольшое и с увеличением возраста волокна до 25 — 30 дней увеличивается и количество целлюлозы [Шаткина, 1959; Попова, 1975], следовательно будут выше выход ВС и глюкозы. Но, не-смотря па то, что выход целлюлозы в подокнах 30 — 35 — дневного больше, чем 25 —дневном возрасте, выходы ВС п глюкозы несколько надают (табл. 1). Это обусловлено тем, что молекулы волокна 30 — 35—дневного возраста уже приобретают более плотную упаковку— бм'зкую к кристаллической [Усманов, Юльчибаел, 1971; Усманов, Юльчи —

Таблица I

Выход ВС и глюкозы при ферментативном гидролизе разновозрастных волокоы сортов и п;5рг?да хлопчатника вида С. ЫгзиЕит L., г/л._

Возраст волокна, ДНИ Восстанавливающие сахара Глюкоза

ВРЕМЯ ГИДРОЛИЗА. ЧАСЫ

4 12 24 36 48 4 12 24 1 36 48

ТАШКЕНТ-6

15 0,7 2,0 4,0 5,1 5,2 0,6 1,3 1.8 1,9 2,0

20 0,0 2,3 4,4 5,4 5,9 0,9 1,8 2,5 2,7 3.(?

25 1,9 6,0 9,0 12,1 13,3 0,9 2,0 3,5 4,3 4,6

30 2,0 4,9 3,1 9,2 10,0 0,8 1,0 2,4 2,7 3,3

35 2,2 5,3 3,7 10,4 11,1 0,4 1,2 2,8 3,0 3,5

40 2,0 4,8 7,4 9,5 10,0 0,6 1,0 2,6 2,6 3,4

50 1,7 4,0 6,6 8,2 8,8 0,4 0,8 2,2 2,2 2,4

60 0,8 3,1 4,5 5,0 5,7 0,3 0,7 1,7 1.8 2,1

70 0,7 2,1 3,7 4,4 5,0 0,2 0,6 1,3 1,4 1,5

¡5 0,0 2,2 4,0 1 4 Е 4,9 - ф 5,4 0,8 1,4 1.7 1.9 2,1

20 1,2 2е» 4,3 5,9 6,2 1,0 2,0 2,7 2,9 3,1

25 ■2,1 6,4 11,0 12,9 14,0 1,2 2,3 4,0 4,9 5,2

30 1,9 5,6 0,0 10,7 11,8 0,8 1,3 2,8 3,0 3,5

.35 2,6 6,1 9,8 11,5 12,5 0,6 1,5 3,2 3,4 3,7

40 2,0 5,3 8,5 10,9 0,5 1,2 2,8 3,0 3,3

50 1.9 4,7 8,0 9,1 9,3 0,3 1Д ' 2,6 2,8 2,9

со 1,0 3,3 • 5,1 5,9 7,0 0,4 1,0 2,3 2,5 2,6

70 1,0 2,6 4,2 5,0 5,4 0,3 0,9 1,7 1.0 1.8

Р| ¡ Г а гп ге е м т - 3 х ! 4 6 - Ф)

15 0,9 2,6 4,2 5,0 5,6 0,7 1.3 1,6 1,8 2,2

20 • 1.1 3,0 5,2 6,7 7,2 1,2 2,2 3.0 3,3 3.4

25 2,4 7,0 11,8 13,8 14,8 1,5 2,6 4,5 5,б' 6,0

30 3,0 6,2 9,0 11,7 12,5 1,0 1, 3,4 3,7 4,0

2,8 6,9 10,4 12,4 13,0 0,6 2,0 4,0 4,0 4,Г

40 2,4 6,0 9,8 11,5 12,0 0,5 1,7 3,9 4,0 4,5

50 2,0 5,1 8,0 9,3 10,5 0,6 |,а 3,4 3,8 4,0

60 1,4 3,7 5.5 6,1 7.0 0,3 1,4 3,0 3,1 3,3

70 1,0 3,1 5,0 5,6 6,0 0,2 1,4 2,'4 2.7 2,8

НСР0$ 0,20 0,31 0,3? 0,51 0,62 0,23 0,28 0,30 0.41 0,44

баев, Сайдалиев, 1971), так как кристаллическая целлюлоза меньше подвергается к ферментативному гидролизу, естественно, выходы ВС н глюкозы будут несколько падать. Дальнейшее увеличение выходов ВС и глюкозы (табл. 1) с возрастом (до 40 дней) связано с тем, что при созревании волокон растущие цепи макромолекулы целлюлозы, вклиниваясь в отложившуюся целлюлозную цепь, разрыхляют ер структуру, т.е. происходит некоторое разрыхление в ц4лом "волокна (Усманов, Юльчибаев, Сайдалиев, 1971]. Начиная с 50—дневного возраста происходит резкое падение выходов ВС и глюкозы, которое связано уже со структурным фактором — кристаллической структурой данных образцов. Вышеописанная закономерность выходов ВС и глюкозы в зависимости от времени проведения гидролиза (д\и каждого возраста) хорошо просматривается на кинетических кривых, представленных па рис.1.

Из представленных графиков видно, что выходы ВС При пиролиза, независимо от возраста волокон, а также сортов и габрндиости, увеличиваются. При этом следует отметить, что кривые выходов ВС и глюкозы волокон скороспелых сортов во всех возрастах находятся в нижней части ¡рис.1, кривая 1), а у позднеспелых — находятся в средней части (рис. 1, кривая 2}, Это, по — видимому, связано с различным сроком вегетационного развития волокон, шш же темпами отложения целлюлозы, которая влияет на степень кристалличности. Согласно генетической теории, признаки шбри ->в Р!г в основном, наследуются по промежуточному типу. Отсюда следовало, что кривы выходов ВС и глюкозы, представлеиныз на рис.1, должны 6;>:лн проходить между выходами скороспелых (кривая 1) и позднеспелых сортов (кривая 2). Однако, кривые выходов ВС и глюкозы гибридных волокон расположены в верхней чести кривых 1ра4 1Ков (рис.1, кривая 3). Это, по видимому, связано с меньшей' степенью упорядоченности макромолекул гибридных волокон, по сравнению с волокнами сортов. Аналогичное явление было обнаружено и при изучении некоторых ыорфо— биологических и хозяйственно—ценных - признаков гибридов хлопчатника вида С.ЫгзиШт Ь. [Канат, 1960;-Зайцев, 1980;'Канаш, 1981].

На рис.2 приведены графические зависимости 'кинетики выходов ВС из волокон сортов Ташкент—6 и Каршкнскин—2, в зависимости от их возраста при их ферментативном гидролизе. Кривые, представленные на рисунке, очень отчетливо показывают «ход выхода ВС при гидролизе. По характеру кривых выход ВС можно разделить условно на три участка. Первый пз них — это участок, характерный для волокон раннего возраста (до 20 дней). В данном возрасте выход ВС иеболыноп. По Л1Г :ратурным данным этот период соответствует начальному этапу синтеза целлюлозы в воло»-нах хлопчатника [Шаткина, 1959; Попова, Ищенко, 1974; Попова, 1С75]. Второй участок — соответствует второ'му этаиу синтеза целлюлозы в

Время гидролиза, часы

Рис.1 Кинетические кривые выхода ВС при ферментативном гидро. ;изе разновозрастных волокон сортов и гибрида хлопчатника ьида б. Ыгэи^гп!_.: 1 -сорт "Ташкенг-6",2 сорт "149-Ф"; 3-гибрид Р,

Ташкент-«

0 15 20 25 30 35 ао 45 50 55 60 €5 70

Каршинский-2

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Возраст волокна, дни

Рис. 2 Кинетически* кривые быхсдз ВС при ферментативном гидролизе разновозрастных волокон сортов "Ташкент-6" и Каршинский-2 за:1 - 4 часа;2 - 24 часа; 3 - 48 часов гидролиза.

волокнах (20 — 40 длен). В данном периоде идет активный бносшпез целлюлозы, следовательно этому периоду соответствует участок с высоким выходом ВС. Однако, следует отметить, что в данном периоде есть «пики — мшшмумы», характерные для сорта в 30 дней (Ташкент—6) и 35 дней (Каршинскии — 2). Третий участок соответствует падению выходов ВС (50 — 70 дней) и характерен периоду до созревания волокон. Это обуслонлсич структурными особенностямм(наличием кристаллических областей) образцов, что сказывается на ходе ферментативного гидролиза. Аналогичная зависимость кинетики выходов глюкозы от возраста волокон наблюдается н для всех изученных обрядов. Англкзнруя результаты исследования, прежде всего следует отметить, что выход глюкозы в 3 — 4 раза ниже, «и-м количество ВС, выделяемых при ферме1ггатнвном гидролизе исследованных образцов соответствующего возраста и времени проведения гидролиза.

Описанная закономерность характерна для всех изучеш m волокон сортов и гибридов хлопчатника. Следует отметить, что возраст падении выходов ВС и глюкозы для изученных волокон средиеволокннстых сортов соответствует на 30 день развития, а тонковолокнистых — на 35 день.

Для более полного обоснования наших выводов отностггелыю ки нетики выходов ВС и глюкозы, нами были пр. ¡ведены злектронномикрос-копнческие исследования гидролизатов. Некоторые результаты характер,! расщепления крнсталли эв при ферментативном гидролизе целлюлозы разновозрастных волокон сорта Ашхабад— 25 приведены на рисунке 3, Прежде всего следует отметить, что характеры расщепления представ ленных картин кристаллитов очень схожи с картинами, полученными при изучении волокон G. hiisuiiim L, но, в то .же время, они существенно отличаются между собой. При анализе гидролизованных препаратов осо -бое внимание уделили периоду развития 20 — 40 дней, так как в данном возрасте, на выходах ВС и глюкозы, имеются "пики—.минимумы", характерные волокнам G.hirsutum L. (30 дней) и G.barbadense L. (35 дней), т.е.' можно ли выявить различия в характере расщепления кристаллитов н данном периоде раззитня. Действительно, представленные на рис.3 микрофотографии можно разделить на группы — типы, которые, по-видимому, связаны определенными этапами развития волокон.

При ферментативном гидролизе 15—25 дневных волокон расщеп -ляются бесформенные и, в некоторой степени, глобулярные образования и их ассоцнаты. Фибриллообразные, асснметрнческме частицы, характерные ддя кристаллической целлюлозы не обнаруживаются (рис. 3, а —6]..'>го продолжается \о 25 —днешюга возраста. Следовательно, в данном периоде Кристаллические участки или отсутствуют или завуалированы бесформенной массой целлюлозы. Этот период, действительно соответствуют начальной стадии синтеза целлюлозы. Так как В данном периоде у волокон

отсутствуют кристаллические области и, следовательно, выходы ВС и глюкозы будут, несмотря на общее содержание целлюлозы в волокнах, большими. Это хорошо -.ндно из данных рисунка 2.

Начиная с 25 — дневного до -40—дневного возраста со дня цветения в волокнах хлопчатника начинается интенсивное накопление целлюлозы [Усманов, Шатхина, 1959; Роговин, 1972; Попова, 1975]. Синтезируемая целлюлоза в волокнах, п основном, отлагается в виде фибриллярных образований во вторичной его стоике {Усманов, Ннконоинч, 1962; Муратов, Разиков, Снднков, Усманов. 1973]. Это приводит к изменению характера ¡гоакоЕк:: структурных элементов (микрофнбрнлл, фибрилл и их слоев) юлокон, в следствии отложения новых "порций" целлюлозы, еннтозиру— ощихся в этот период. Содержание целлюлозы в данном периоде в.них вставляет 63,7 - 85,0 (Карппшскнн-2); 57,5 - 86,0 (Ашхабад-25) и 67,451,3% (гибрид Р,). Несмотря на относительно большое содержание целлюлозы в волокнах, в гндролизатах образуются наряду с ассимет— мчпымн частицами (характерными кристаллической целлюлозе) и бес — {юрменные частицы (характерные аморфной целлюлозе) (рис.3, ;:). Это :видеггельствует о том, что плотность упаковки целлюлозы (т. о. кристалличность) в волокнах данных возрастов еще не совсем совершенная. 1оэтому в данном периоде развития выходы ВС и глюкозы имеют максимальные значения (табл.1). Анализируй результаты электронномикроско — шческих исследований данного периода развития волокон следует отдоить,' что между характерами расщепления кристаллитов и "пиками — ншнмумамн" в выходах продуктов "идролиза (рие.2) имейся определенная 1заимосвязь. «Пики —минимумы» для волокон вида С.ЫгеиНнп прихо — ятся на 30—й день, а для волокон вида О.ЬагЬас^гае Ь.— на 35 день. Если 1ассмотр-ть электронные микрофотографии гндролнзованных препаратов олокон видов С.ЫгеиИнп Ь. И С.ЬагЬас1епйе Ь., то они по характеру 1асщеплення и содержанию обнаруживаемых кристаллитов также разли— аютсЯ примерно на 5 дней. Это связано с различным вегетационным ериодом развития и, следовательно, различным формированием- кристал—. ическнх областей волокна.

Начиная с 45 — 50—дневного возраста со дня цветения до созре — аиия волокон на микрофотография/ гидролизованных препаратов четко ыделяются ассиметрические частицы (характерные кристаллической цел— юлозе) и их ассоциаты. При этом глобулярные и бесформенные частицы олностыо отсутствуют (рис.3, г—е). Это дает основание заключить что в энном этапе развития волокон завершается, в основном, биосинтез цел— юлозы с формированием уже кристаллической структуры.

При ферментатпшюм гидролизе принципиально важным вопросом вляется изучение механизма действия ферментов целлюлазпого комплекса

на природную (кристаллическую) целлюлозу. Как было описано в обзоре литературы, и'.ичтся достаточно большое количество работ, посвященных этой проблеме. Однако, не встречаются работы, посвященные изучению механизма »оздейсгпия ферментов на надмолекулярном уровне. Наряду с злоктронномикроскопическимн изучениям» гидролнзатов, развивая эту концепцию, пропели анализ нснрогндролизовапишхся частиц при ферментативном гидролизе. Анализ частиц волокон проводили в сравнении с неирогндролизонавшнмиси частицами после кислотного гидролиза.

Как показывает анализ данных, характер расщепления, формы и размеры 1.1 \окон раннего возраста — до 20 дней идентичны, несмотря на то, что условия кислотного гидролиза очень жесткие по сравнению с ферментативным. Начиная с 25 — дневною возраста, независимо от сортности и гпбр.чдности происходит различие » указанных параметрах. Показано, что при ферментативном гидролизе расщепление волокон прежде всего протекает и продольном направлении, а затем происходит расщеп — ленке па отрезки. При кислотном же гидролизе расщепление на отрезки происходит только поперечно.

Hi.mii были вычислены степени конверсии целлюлозы разновозрастных волокон в ВС и глюкозу при их ферментативном гидролизе обоих видов хлопчатника. Результаты исследования показали, что степени кон — •версии целлюлозы волокон вида С.ЬагЬабеаье Ь почти в 2 раза превышают значения степени конверсии целлюлозы волокон вида С- hif.su 1ит Ь. Отсюда следует, что волокна видов С.Ыгеишт I.. и С. ЬагЬасЗегш» Ь., имея одинаковый характер расщепления при ферментативном гидролизе, различаются в степени превращения целлюлозы в ВС и глюкозу. Далее установлено, что па ферментативную деградацию волокон хлопчатника существуйте влияние оказывает кристаллизация целлюлозы а процессе ее биосинтеза в период та развития. Результаты показали, что повышение кристалличности при созревании волокна н есть основная причина, препятствующая ферментативному гидролизу зрелых волокон.

2. Фермеагачивный гидролиз разновозрастных х-олокоз глопчзт-пика, собранных из различных снмподиальных аствей.

Цветение хлопчатника на кусте происходит неодновременно. Соз—. ревание коробочек происходит в такой же последовательности, как и цветение, т.е. чем позднее образуются плодовые ветви, тем позднее на них происходит цветение, плодоношение и созревание коробочек. Накопление же целлюлозы в коробочках, снятых с различных симнодиальных ветвей хлопчатника, происходит с различной скоростью.Самая большая скорость наблюдается в коробочках с 2—3 симнодиальных ветвей.Содержание целлюлозы в волокнах одного возраста, во всем периоде развития, а также у

обоих сортов и гибрида F|, снятых с 8 — 9 спчподиальпых воТнсй меньше, чем у волокон 2 — 3 симподнальных ветвей. Следовательно, iioadkii.i, снятие, с 8 — 9 симподнальных ветвей обладают худшим качеством, чем нолокна с 2—3 симподнальных аотпой. Ото, естественно, повлияло im иыход ВС и глюкозы.

Во всех вариантах гидролиза, независимо от месторасположения, скороспелости волокон сортов и гибрида, выходы ВС к глюкозы (табл.2) увеличиваются, причем их максимальный значения соотттстнуют 46 — 4« часовому Гидролизу. Но темпы увеличения выходов были различными. Так, при гидролизе 20—дневных волокон было установлено, что г.ыход ВС из волокон, снятых с 8 — 9 симподий, при соответствующих сортах и гибрида, Почти в 2 раза превышают значения, чем из волокон. снятых с 2—3 симподнальных ветвей. Если при данном возрасте выход ВС из волокон, снятых из 2—3 симподий (сорт Ташкент—6) при 48— часовом гидролизе составляет 5,9 г/л, то из волокон, снятых с 8 — 9 симподий составляет 11,2 г/л. Или же для позднеспелого сорта 149 —Ф эти значения п зависимости от расположения их в различных симподиях, составляют 6,6—12 г/л, Аналогичные результаты были получены и для волокон гибрида Fj, а также волокон вида G.barbadense L.

С увеличением возраста волокон, при одинаковых условиях гидролиза, кратность увеличения выходов ВС (8—9 симподии) уменьшается примерно до 1,5 раза (30 дней) и до 1,3 (40 дней). Так, например, если при гидролизе волокон сорта Ташкент—6 30—дневного возраста (2 — 3 симподий) выход ВС при 48 — часовм гидролизе составляет 10 г/л, то при гидролизе волокон (8—9 симподий) выход составляет 15,0 г/л (табл.2). Т.е. выход ВС для волокон, снятых с 8—9 симподий, превышает в 1,5 раза, чем волокна, снятые с 2 — 3 симподнальных ветвей. Вышеописанные результаты подтвержде пы также данными по изучению степени конверсии изученных разновозрастных волокон хлопчатника, снятых с 2—3 и 8—9 симподнальных ветвей в ВС и глюкозу.

Подводя итог вышеуказанному, можно заключить, что на гидро — лизуемость и степень превращения целлюлозы разновозрастных волокон хлопчатника в ВС и глюкозу большое влияние оказывает место формирования волокна на кусте растения. Самый большой выход ВС и,глюкозы, при равнозначном возрасте, приходится на волокна, снятые из 8—9 сим— поднальиых ветвей. Это связано с тем, что позднее образование плодо — элементов приводит к естественному сокращению вегетационного периода развития коробочки хлопчатника, что, в свою очередь, приводит к ухудшению качества целлюлозы. Чем меньше качество целлюлозы, тем меньше кристаллизация структурных элементов волокон хлопчатника. Если учесть, что на ферментативную деградацию волокон хлопчатника существенное

Таблиц)

Выход ВС при ферментативном гидролизе волокон сортов и гибрид собранных с 2-3 (1) и 8-9 (II) скмподиальпых ветвей хлончатш видов С». ЫгьШиш 1„ и в. ЬагЬайепве Ь.. г/л.

Возраст волокна, дни С>. Ыгчи1шп I. 1 О. ЬагЬайеп&е 1-.

ВРЕМЯ ГИДРОЛИЗА. ЧАСЫ

4 12 24 36 48 4 12 24 36 48

Ташкект-6 (() Каршяигкяй-2 (I)

20 0,6 2,6 4,9 5,7 5.9 2.4 6.0 9.6 11.7 12.1

30 2.0 4.2 8,1 9.2 10,0 4.6 10.7 16.9 15 20.

40 2,0 4,9 7,4 9,6 10,0 3.2 10.1 15.5 18.1 18.

Тдокент-6 (Ц| Каршяв<хва-2 (II)

20 1.6 5.1 8.4 10.4 11.2 3.0 7.0 12.3 14.7 15.

30 2.9 7.1 11.5 13.9 15.0 5.9 14.0 21.0 23.0 24.

40 • 2.6 6.6 10.6 12.6 13.5 5.0 12.6 18.3 21.0л 22.

140-Ф (I) Адашв«д-25 (I)

• 20 1.2 2.9 4.8 6.1 6.6 2.4 6.5 10.5 12.7 13.

30 1.9 5.0 8.0 10.6 11.8 4.9 13.1 19.6 22.9 23.

40 2.0. 5.3 8.5 10.4 10.9* 4.0 11.3 16.0 19.5 20,

149-Ф (П) Аядоб*л-25 (Щ

20 1.8 5.4 9.1 11.0 12.0 3.1 . 7.3 12.7 15,5 16

30 3.4 8.С 12.4 14.8 16.0 6.1 15.0 21.6 24.4 25

40 2.7 7.3 11.3 13.5 14.4 4.7 13.0 19.5 23.3 24

14 (Тдшкеят-О х 149-Ф) (I) (Карва-2 х АшхабдхДО) (1)

20 1.1 3.3 5.2 7.0 7.4 2-6 7.4 11.7 14.0 14

30 2.0 5.4 9.0 11.3 12.5 5.6 14.4 21.0 23.7. 24

40 2.4 6.4 9.8 11.3 12.0 5.1 12.5 17.7 21.1 21

¥% (Ташкент-« х 149-Ф) (II) (Караш-2 х Ашыбад-25) (11)

20 2-1 6.0 9.8 11.8 12.8 3.3 8.0 13.5 16.0 17

ии 3.9 8.7 13.4 15.8 16.8 6.6 15.6 22.1 25.0 27

40 3.0 7.9 12.2 14.5 15.5 5.0 13.7 20.7 24.3 25

НСР05 0,20 0,24 0,40 0.42 0,50 0,17 0,27 0,42 0,46 о,;

влнянпе оказывает кристаллизация целлюлозы в процессе биосинтеза, то становится очевидным важность волокон, снятых нз^б — 9 снмподиальных-ветвей в качестве сырья для получения сахаристых веществ.

3. Кинетика ферм* лтативпого гидролиза зеленой массы недозрелых

коробочек (измельченная смесь волокон, семян и створок) сортов и

гибридов хлопчатника.

При постановке вопроса о ферментативной конверсии недозрелых волокон у юпчатннка проблема упирается в отделение их из створок (коробочек). Т.е. при рассмотрении недозрелых волокон (отходов) в качестве сырья, особенно в крупных масштабах, возникают большие трудности, связанные с отделением их из элементов, составляющих зеленую коробочку. Поэтому особое внимание в работе уделили изучению кинетики ферментативного гидролиза зеленой массы недозрелых коро,— бочек (измельченная смесь волокон, семян и створок) сортов и гибридов хлопчатника видов С.ЫгыИит 1_ н С.ЬагЬас1егцче Ь. без разделения их на составляющие части.

Била установлена дифференциация волокон (коробочек) по показателям выходов ВС и глюкозы и в зависимости от их возраста (табл.3). Так, у изученных образцов самые высокие показатели выходов ВС и глюкозы, при всех вариантах времени гидролиза, отмечены у волокон (коробочек) 30 дневного возраста, а самые низкие — у 40 дневного возраста.

Касаясь сортовых различий по выходам ВС и глюкозы при гидролизе, следует отметить, что на эти показатели влияет (как и в случае разновозрастных волокон) их скороспелость. Так, например, при 48 часовом гидролизе, если выходы ВС у скороспелого сорта Ташкент—6 (20—40 дней) колеблются от 12,7 до 18,2 т/л, то для позднеспелого сорта 149—Ф (при идентичных условиях гидролиза и возраста коробочек) эта значения, соответственно, варьируют от 14,0 до 19,3 г/л (табл.3). Несмотря на то, что гибрид И) по скороспелости занимает промежуточное положение между родительскими сортами, выходы ВС, в идентичных условиях, имеют самые максимальные значения и, соответственно, составляют 15,2 и 20,0 г/л. Аналогичные результаты получены и по выходу глюкозы. Такое поведение гибридов, по видимому, связано с меньшей степенью кристаллизации волокон в процессе биосинтеза в период их развития, по сравнению с родительскими сортами.

Путем сравнения гидролизуемосги целлюлозы из зеленой массы разновозрастных недозрелых коробочзк сортов и гибридов двух видов хлопчатника, найдены общие и отличительные особенности кинетики их ферментативного гидролиза. В результате исследованш. подчеркнуты " оптимальные условия выделения ВС и глюкозы с высокими их выходами.

Таблица 3.

Выход ВС 1,1 глюкозы при ферментативном гидролизе зеленой массы - недозрелых коробочек (измельченная смесь волокон, семяп н створок) сортов и гибрида хлопчатника видов & Ыгеийап Г.. и й. ЬагЬа(1оц$с 1-г,.г/л__________________ ___________________________________

Возраст Восстанавливающие сахара Глюкоза

волокла, БРЕМЯ ГИДРОЛИЗА, ЧАСЫ 48

днн 2 4 12 24 36 48 , 2 . 4 12 36

ТАШКЕ К Т - 6

29 2,1 3,8 9,0 13,0 15,4 16,0 0,3 0,7 2,4 4.4 5,6 6,0 •

30 2,0 4,0 10,0 15,0 17,4 18,2 0,4 0,8 2,0 5,0 6,3 6.8

40 1,3 2,4 6,6 10,3 12,2 12,7 0,2 0,7 2., 3,9 4,8 5,2

) 4 9 - Ф

23 2,0 4,2 10,0 - 14,1 16,2 16,С 0,4 0,8 2,8 5,0 6,4 п 6,7

- 30 2,5 4,6 11,2 16,0 18,4 19,2 0,6 1,0 3,2 5,6 7,0 7,6

40 1,4 2,9 ТА 11,2 13,3 14,0 0,3 0,6 2,4 4,4 5,5 5,8

КАРШННСКИЙ - 2

30 2,6 4,2 12,0 18,5 21,8 22,9 0,3 0,7 ■ 2.5 ' 4,6 6,2 6,7

35 3,3 5,6 13,5 ' 2,3 23,5 24,7 05 0,9 3,3 5,8 7,5 7.9

т 1,6 2,9 7,8 12,7 15,3 16,0 0,2 0.5 2,3 4,0 5,0 5,5

АШХАБАД - 25

39 3,0 5,4 13,3 19,8 23,0 24,2 0,5 0,9 3,0 5,4 7,0 7,5

35 4,1 7,2 15,0 22,5 25,8 27,0 0,7 1.2 4,0 6,7 8,5 9,0

№ 2.0 3,5 8,7 13,6 16,5 17,4 0,3 0,6 2,8 4,7 6,0 6,5

НСР« ©,29 0,21 0,31 0,44 0,61 0,60 0,21 0,23 0,30 0,48 0,56 0,58

Сделаны предпосылки, что целлюлоза нз недозревших коробочек 20 — 40 дневного (вид С.Ыгеиинп к) н 30 — 40 дневного (вид G.barbac¡ease I.)" возрастов осенне—зимнего сбора (практически отходи) могут служить альтернативным сы}. .ем для ферментативного получения глюкозы и сахаристых веществ в больших количествах. Однако, следует отметить, что вопрос создания технологии переработки данного сырья в глюкозу экспериментально пока еще не проработан. Тем не менее, нами предложена принципиальная схема получения глюкозы нз целлюлозы недозрелых коробочек хлопчатника (схема).

Анализируя полученные результаты диссертационной работы, нужно подчеркнуть один немаловажный фактор. Предлагаема? тмми новая схема позволяет сократить стадию предварительной обработки субстратов перед ферментативным гидролизом.

Таким образом, нами изучены закономерности ферментативного гидролиза созревающих волокон хлопчатника ферментами целлю.лазного • комплекса и получены необходимые данные для биотехнологического решения псстдпленной проблемы. Ориентировочная оценка экономичности процесса, проведенная на основе лабораторных данных, показывает, <гго в данном случае получение сахаристых веществ б дет более целесообразным, чем ферментативный гидролиз высококрнсталлнческих и лнпшфи— _ цированных материалов.

ВЫВОДЫ

1. Впервые проведены кинетические исследования выходов ВС и глюкозы из волокон двух видов хлопчатника (С.Ыгыиит Ь. и в.ЬагЬас]сп5е 1_.) в зависимости от скороспелости, местоположения н возраста волокон, а также времени проведения ферментативного гидролиза. Определены общие и отличительные особенности закономерностей кинетики их ферментативного гидролиза.

2. Выявлено, что выходы ВС и глюкозы при гидролизе волокон как сортов, так н гибридов обоих видоп хлопчатника в возрасте 25 — 35 дней намного больше, чем п рашше периоды росга (15 — 20 дней) н периоды созревания (50—70 дней), причем выход ВС в 3—4 раза выше, чем выход глюкозы.

3. Установлено, что волокна видов С.ЫгзиЫт 1_м С.ЬагЬабете 1_ хлопчатника, имея одинаковый харахтер расщепления при ферментативном гидролизе, различаются в степенн превращения целлюлозы в ВС и глюкозу. 1 .оказано, что выходы ВС и глюкозы ври ферментативном гид—

~ ролизе- волокон сортов вида С. ЬагЬйс]епзе при соответствующем их возрасте и времени гидролиза, в 1,4 — 1,7 раза превышают выходы, чем из волокон вида в. ЫгетПит Ь.

4. Изучены абсолютные показатели выходов ВС и глюкозы, а также степени конверсии при ферментативном гидролизе разновозрастных волокон хлопчатника, собранных из различных симподнальных ветвей. Установлено, что у волокон, собранных с 8—9 симподнальных ветвей эти показатели в 1,5— 1,1 раза выше, чем у волокон, собранных из коробочек 2—3 плодовых ветвей. Это явление наблюдается во всем периоде проведения процесса гидролиза.

5. Впервые изучен механизм расщепления волокон хлопчатника, в период их развития, при ферментативном гцдролизе на надмолекулярном уровне. Установлено, что характер расщепления, форма и размеры частиц волокон раннего возраста — до- 20 дней (С.ЫгеиШт 1_) и 25 дней (О.ЬагЬайегае I..) после гидролиза идентичны. Начиная с 25 дневного

' возраста, независимо от видового и сортового разнообразия, происходят .

, различия в указанных параметрах.

6. Методами световой и электронной микроскопии установлена взаимосвязь между характером расщепления кристаллитов волокон с выходами ВС и глюкозы при ферментативном гидролизе. Установлено, что на ферментативную деградацию волокон хлопчатника существенное влияние оказывает кристаллизация целлюлозы в процессе ее биосинтеза в период их развития. Выявлено, что повышение кристалличности при

созреванин и есть основная нрнчнна, препятствующая ферментативному гидролизу зрелых волокон.

7. Анализом кинетических данных выходов ВС и глюкозы, а также результатов световой и электронной микроскопии, установлены наиболее оптимальные условия проведения ферментативного гидролиза без предварительном обработки: возраст волокон 20 — 40 дней (G.hirsutum L.) и 30 — 40 дней |G.barba<1eTi.se L.) и время гидролиза 36 — 4в часов. При этих условиях достигнуты степени конверсии в ВС до 55,0 — 60,0% (G.hirsutum L.}, до 90,0 05,8% (G.uaibaoense L.) и глюкозу до 37,5%.

0. Показано, что целлюлоза из зеленой массы разновозрастных недозрелых коробочек обоих видов хлопчатника может служить альтернативным сырьем для ферментативного получения глюкозы и сахаристых веществ без предварительной обработки. Исходя из этого, предложена принципиальная схема получения глюкозы.

Список опубликованных работ по материалам диссертации:

1.Муратов Г.Л., Юлдашсв Б.Т., Рахимов М.М. Сравнительное микроскопическое изучение механизма процессов кислотного и ферментативного гидролиза хлопкового волокна //Тезисы докладов II— Респуб. научной конференции молодых ученых л студентов, Ташкент, 1996, с. 35.

2.Муратов Г.А., Юлдашев Б.Т., Рахимов М.М. Ферментативный гидролиз волокон сортов и гибрида хлопчатника в период их развития // Тезисы докладов III —Конф. биохимиков Узбекистана, Ташкент, 1906, с. 135.

3.Муратов Г.А., Юлдашев Б.Т.Хар хил навли ва дурагаи пахта тола — ларини усиш даврида фермеитлар ердамида парчалаш //"Организмдаги модда алмашннуви жараенларига физик ва кимевий омилларнинг таъенри" мавзусига багшпланган Халкаро илмий апжуман материаЛларм, Анднжон, 1997, 2 кием, 110 бет.

4.Муратов Г.А., Юлдашев Б.Т., Рахимов М.М. Ферментативный гидролиз волокон сортов и гибрида хлопчатника (вид G.hirsutum L.)b период их развития //Узбекский биологический журнал, 1997, N4, с. 45 — 48.

».Муратов Г.А., Рахимов М.М. Сравнительная ферментативная гид роли зумость волокон хлопчатника видов G.hirsutum L. и G.barbadense L. //Узбекский биологический журнал, ¡998, N 4, с. 45—47.

б.Мурвто» Г.А., Рахимов М.М., Юлдашеп R.T., Муратом А.М. Влияние крисгаллитон целлюлозы на деградацию разновозрастных волокон х.\ •1!ч,.тиика ири их ферментативном гидролизе // Доклады ЛН РУз. 1990, \ 4; с. "s 7 — 40.

УПТЛТОВ ГЛПРЛТ ОЗОДОВИЧ

G. HIRSIJTUM L. ВА С.. BARBADENSE L. ТУРЛАРИГА МАНСУБ HAB ВА ДУРАГАЙ ПАХТА ТОЛАЛАРИНИ ФЕРМЕНТЛАР ЕРДАМИАД •

ПАРЧАЛАШ

Мазкур ншда гузапннг G.hir.sutum L. ва G. barbadeesi- L. турларига мансуб, тезпишарлигн билан кескин фар^ануичп, на» ва дураганлнр пахта толаларшш уснш даврида целлюлаза ко.мнлоксининг полиформеитлари . ердамида гидролиз ^илнш натнжасида ажралпб чп^адшам ^апдсимои ни глюкоза модлдларнннг з^оснл булиш кинетикасн t<ii>k,ociiíi .^олда урганиш натижалари келтирнлган. Изланишда, acocan, толаларни уснш даври, уларнннг »уза тупила жойланиш урпи, толаларнн тсзишнарлмги, \n4\ii гидролиз жараёнини угказиш ва^тлари билан Гки-лн^ булган бос^нч ц(> ^онуниятларни ургаиишга эътнбор берилган. Натижаларга кура, гпдроли í жараенида толалардан ажралпб чи^аднган ^андсимон моддаларшшг - мндоори глюкоза га нисбатан 3 — 4 баробар ю^орилиш, jyi.\t,vi уларннш максимал чи^ими гидролиз рсакциясининг 48 соатига тукри келпиш курсатилгаи. 1утдсимон моддалар г,и глюкозашшг чи^нмн, толаларпшп уснш даври билан богли^ бул^б, 15 —20 купли даври ва пишнб ешлиш даврларига (50 — 70 кунлар) нисбатан 25 — 40 купли даврларнда знг юкори к^рсатгнчларга эга экаилиги ани^ланган. Урга ва ннгнчка толали -»у:».: навларинннг бир хил ёшдаги толаларидан ажралпб чикаднган ^андснмон моддалар ва глюкоза миодорлари, гидролиз жараенида бир хил иа^тда, ингичка толали пахталарда 1.4— 1,7 марта ю^орилнш курсатилгаи. Сруслик ва электрон микроскоплар ердамида бнринчи маротаба пахта толаларшш ферментлар ердамида гидролизга учратилганда иамоеи буладигип устмолекуляр (надмолекуляр) даражада _ парчаланиш ^оиуниятларн ^рганилган. Жумладан, пахта толаларшшнг усиш даврида крнсталланиб бориши, уларнннг ферментлар ердамида парчаланншига тус^инлик ^илувчм асосий омиллардан бири экаилиги курсатилгаи. Олинган натижаларга кура, очилмаган (чи>у1нди з^олдаги) ёш к^саклар таркибидаги целлюлоза, ферментлар ердамида, глюкоза ва ^анд моддаларн олнш учуй му^им хом аигье б^лиши мумкинлиги ^айд этилган ва б у жараешш а мал) а оширишнинг янги (хом ашъега ишлов бериш жараени тушнрнб ^олдирилган) схемаси келтирилган.

-23-

Ml-RATOV GAIRAT AZATOVICH

I:NZYMATIC HYDROLYSIS OF COTTON FIBRES OF VARIETIES AND HYBRIDS OF SPECIES G. H1RSUTUM L. AND G. BARBADENSE L.

Comparative study of kinetics of yields of reducing sugars and glucose (with the usage of polyenzyinntic cellulase complex! carried out from two kinds of cotton fibres {G.hirsutuin L. and C.barbadense L.) of the dependence from fibres early —ripeness, location, age and also of enzymatic hydrolysis carrying out time. It was shown that yields of reducing sugars and glucose at hydrolysis of cotton fibres at age 25—35 days is much higher, than in early periods of growth (15 — 20 days) and period of ripening (50— 70 days), and yield of RS is in 3 — 4 times higher, than of glucose. It was shown that yields of RS and glucose by enzymatic hydrolysis of cotton line—fibres, at the proper age and time of hydrolysis is 1,4—1,7 limes higher than from middle —fibrous cotton fibres. It is shown that maximal yields of RS and glucose is observed at 48 — hourly hydrolysis but characteristic varietal and hybrid differences are observed after 24— hourly hydrolysis. For the first time the character of splitting of cotton fibres at the period of their development at enzymatic hydrolysis on the over-molecular level have been studied by light and electronic microscopy. It has been established that crystallization of cellulose in the process of its biosynthesis during the period of their development, has essential influence on enzymatic degradation of cotton fibres. Increasing of crysstallity during the ripening is the main reason that prevents enzymatic hydrolysis of ripe fibres. By analysis of kinetic data of RS and glucose yields and also by the results of light. and electronic microscopy, the most optimum conditions for carrying out the enzymatic hydrolysis without preliminary treatment have been determined. It was shown that cellulose from green mass of different age unripe bolls of both cotton species could be an alternative raw material for enzymatic obtaining of glucose and sugar compounds without preliminary treatment. Hence, the principle scheme of < '

Р Подписано и печать

Формат: ¿С Г/^Объем: / Г'

Тираж: Заказ:

типография оперативной 11ечмн Ташкент — 700X0 пр- Радиальный. Ю.