محققین چینی وکانادایی توانستند با استفاده از فرایند نیمه پیوسته آبکافت آنزیمی، تفاله نیشکر را با افزودن موادی مثل پلی‌سوربات 80، ساپونین چای، آلبومین سرم گاوی، زایلاناز و AA9 و با بازدهی بالا به قند تبدیل کنند. با این روش، 83 درصد سلولز و 90 درصد زایلان موجود در تفاله نیشکر به 160 گرم بر لیتر قند تبدیل شد.
روش مرسوم در زیست پالایشگاه‌های لیگنوسلولزی برای تولید مواد پایه قندی، به کار گرفتن روش‌های پیش‌عملیات و آبکافت آنزیمی است. پژوهش‌های زیادی روی پیش‌عملیات‌های مختلف، مثل اسید/باز رقیق، تخریب با بخار، آمونیاک مایع و مایع یونی تمرکز کرده‌اند. با این وجود، این روش‌های مقدماتی از نظر انتخاب‌پذیری، تولید مواد بازدارنده و قابلیت آبکافت محصولات؛ در وضعیت نامطلوبی قرار دارند. یکی از مشکلات عمده فرایندی مربوط به مقادیر زیاد آنزیم سلولاز است.
یکی از پیش‌عملیات‌های کاربردی در این عرصه، استفاده از حلال آلی گلیسرول اتمسفری است. این روش می‌تواند خوراک با درصد پایین مواد جامد (کمتر از 10 درصد) را با استفاده از مقدار زیادی آنزیم، به حداکثر 60 گرم بر لیتر گلوکز تبدیل کند. این عملکرد ضعیف، باعث افزایش هزینه‌ها در صنعت می‌شود. بنابراین، روش‌هایی که در آن خوراک با درصد بالای مواد جامد، با استفاده از مقادیر کمتر آنزیم بتواند مقدار قند بیشتری تولید کند، مورد توجه صنایع قرار می‌گیرد.
درصد بالای مواد جامد، باعث افزایش گرانروی خوراک و کاهش انتقال جرم در فرایند می‌شود؛ با این اتفاق، مقدار آنزیم مورد نیاز برای اجرای فرایند افزایش می‌یابد. استفاده از روش نیمه‌پیوسته در فرایند تخمیر می‌تواند پیامدهای منفی را که از درصد بالای مواد جامد به وجود می‌آید، کاهش دهد؛ ضمن اینکه نیاز فرایند به آنزیم کاهش می‌یابد. علاوه بر این، برخی مواد افزودنی مثل زایلاناز، بتاگلوکزیداز و فعالیت کمکی9 (auxiliary activity 9 – AA9) باعث بهبود فرایند آبکافت آنزیمی می‌شود.
در پژوهشی مشترک بین محققین چینی و کانادایی، تبدیل تفاله نیشکر با درصد بالای مواد جامد (20 درصد) با استفاده از مقدار کم آنزیم و نیز با کمک مواد افزودنی به روش حلال آلی گلیسرول اتمسفری در شرایط قلیایی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به صورت نیمه‌پیوسته و شروع آن با خوراک حاوی 8 درصد ماده جامد اجرا شد. در هر یک از زمان‌های 6، 12 و 18 ساعت بعد از شروع آزمایش، مقدار 4 درصد ماده جامد سلولزی به فرایند اضافه گردید تا درصد نهایی ماده جامد در سیستم به 20 درصد برسد.
افزودن برخی مواد مثل پلی‌سوربات 80، ساپونین چای و آلبومین سرم گاوی به سیستم نیمه‌پیوسته؛ باعث شد تا بازدهی گلوکز بعد از 48 ساعت، 30 درصد افزایش یابد. در کنار این افزودنی‌ها، استفاده از آنزیم‌های جانبی مثل زایلاناز و AA9 تولید قند را افزایش داد. به این ترتیب، در مدت 72 ساعت، با استفاده از مقدار کمی آنزیم، بازدهی آبکافت سلولز و زایلان به ترتیب به 83 و 90 درصد و مقدار قند تولیدی به 160 گرم بر لیتر رسید. نتایج این پژوهش گام مؤثری برای بهبود زیست پالایشگاه‌های لیگنوسلولزی محسوب می‌شود.
