土壌改良剤のモデル化合物を明らかにすることで、小麦ワラの自己加水分解効率と酵素加水分解に与える影響を明らかにした

Unrevealing model compounds of soil conditioners impacts on the wheat straw autohydrolysis efficiency and enzymatic hydrolysis.

• Xinxing Wu
• Wei Tang
• Chen Huang
• Caoxing Huang
• Chenhuan Lai
• Qiang Yong

抄録

背景:

土壌由来の外生灰（EA）は、その緩衝能力の高さからリグノセルロースの自己加水分解の課題となっている。この現象に着目したこれまでの研究では、可溶性塩類や有機物が果たす役割についての検討がなされていなかった。本研究では、水溶性塩類や有機物を代表するモデル緩衝剤としてリン酸ナトリウムと腐植酸ナトリウムを採用し、脱洗麦わら（DWS）の加水分解プロセスに投入することで、WSに付着した土壌改良剤がWSの加水分解効率に及ぼす影響を明らかにした。

Background: Soil-derived exogenous ash (EA) poses a challenge toward lignocellulosic autohydrolysis due to its buffering capacity. Previous works focusing on this phenomenon have failed to also investigate the role that soluble salts, and organic matter plays in this system. Herein, sodium phosphate and sodium humate were employed as model buffering compounds representing soluble salts and organic matter and dosed into a de-ashed wheat straw (DWS) autohydrolysis process to show the potential impacts of WS attached soil conditioners on the WS autohydrolysis efficiency which would further affect the enzymatic digestibility of autohydrolyzed WS.

結果:

その結果、リン酸ナトリウムと腐植酸ナトリウムの添加量の増加に伴い、pH値が上昇した(それぞれ4.0から5.1、4.1から4.7)。一方、WSの自己加水分解中にリン酸ナトリウムとフミン酸ナトリウムを負荷（1-30g/L）することにより、キシラン除去収率が~84.3-61.4%から72.3-53.0%に低下し、最終的には~75.4-77.2%から47.3-57.7%に自己加水分解WSの酵素消化率の低下につながるセルロースのアクセス性が大幅に減少することにつながる。

Results: Results showed that with the increasing loadings of sodium phosphate and sodium humate resulted in elevated pH values (from 4.0 to 5.1 and from 4.1 to 4.7, respectively). Meanwhile, the reductions of xylan removal yields from ~ 84.3-61.4% to 72.3-53.0% by loading (1-30 g/L) sodium phosphate and sodium humate during WS autohydrolysis lead to a significant decrease of cellulose accessibilities which finally lead to a reduction of the enzymatic digestibility of autohydrolyzed WS from ~ 75.4-77.2% to 47.3-57.7%.

結論:

異なるタイプの土壌改良剤モデル化合物の存在は、自己加水分解されたＷＳからの様々な成分画分を自己加水分解の過程で生じる。十分なキシラン除去の欠如は、酵素アクセス性の有意な減少を駆動することが判明した。この結果は、WSの自己加水分解および酵素加水分解に対する2つの代表的な試験済み土壌改良剤の様々な効果を実証した。

Conclusion: The existence of different types soil conditioner model compounds results in various component fractions from autohydrolyzed WS in the process of autohydrolysis. A lack of sufficient xylan removal was found to drive the significant decrease in enzymatic accessibility. The results demonstrated the various effects of two typical tested soil conditioners on WS autohydrolysis and enzymatic hydrolysis.

© The Author(s) 2020.