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01.08.2014 | Original Paper | Ausgabe 4/2014

Cellulose 4/2014

Quartz crystal microbalance with dissipation monitoring of the enzymatic hydrolysis of steam-treated lignocellulosic nanofibrils

Zeitschrift:
Cellulose > Ausgabe 4/2014
Autoren:
Akio Kumagai, Shinichiro Iwamoto, Seung-Hwan Lee, Takashi Endo

Abstract

Quartz crystal microbalance with dissipation (QCM-D) monitoring was performed to investigate the impact of steam treatment (ST) on the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic nanofibrils (LCNFs). ST at mild temperatures up to 140 °C mainly affected the hemicellulose content of LCNFs. The hemicellulose constituents in the water-soluble fraction and the residual LCNF were quantified. The impact of changes in hemicellulose by ST on enzymatic hydrolysis was monitored by QCM-D using Acremonium cellulase as a source of multicomponent enzymes including hemicellulases. LCNFs without ST showed distinctive initial changes in frequency and energy dissipation, which differed from those of pure cellulose film, whereas these changes shifted toward typical changes of enzymatic hydrolysis of pure cellulosic films with increasing ST temperature. The QCM-D results suggested that hemicellulose located around cellulose microfibrils is rapidly decomposed, thus exposing the cellulose surface shortly after initial enzymatic hydrolysis, and then the main enzymatic hydrolysis of cellulose occurs.

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Literatur
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