Lignin-modifying enzymes: Solid-state production and application in dye decolorization and enzymatic lignocellulose hydrolysis

Julkaisun otsikon käännös: Ligniiniä muokkaavat entsyymit – tuotanto kiinteällä alustalla, käyttö väriaineiden poistossa ja lignoselluloosan entsymaattisessa hydrolyysissä

Ulla Moilanen

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Lignoselluloosaa sisältävä kasvibiomassa koostuu pääasiassa kolmesta polymeeristä: selluloosasta, hemiselluloosasta ja ligniinistä. Toisiinsa tiukasti sitoutuneina nämä kompo-nentit muodostavat mikrobien hajotukselle vastustuskykyisen rakenteen. Lahottajasienet hajottavat kasvibiomassaa erittämällä solunulkoisia entsyymejä, jotka joko hajottavat tai muokkaavat hiilihydraatteja ja ligniiniä. Tässä väitöskirjassa keskityttiin ligniiniä muokkaavien entsyymien tuotantoon ja sovelluksiin. Entsyymejä tuotettiin kiinteillä lignoselluloosaa sisältävillä kasvatusalustoilla Kun Cerrena unicolor -valkolahosientä kasvatettiin laboratoriomittakaavan (20 l) bio-reaktorissa, saavutettiin korkeita entsyymiaktiivisuuksia. Mangaaniperoksidaasiaktiivisuus (340 nkat g-1 ka) oli korkeampi kuin aiemmin raportoiduissa kiinteäalusta- tai neste-kasvatuksissa. Lakkaasiaktiivisuus (470 nkat g-1 ka) oli samaa tasoa kuin aiemmin saavutetut. Näiden entsyymien tuotto oli ainakin osittain riippuvaista kasvusta ja entsyyminmuodostus viittasi useiden isoentsyymien erittymiseen. Lakkaasit ovat hapettavia entsyymejä, joita voidaan laajan substraattivalikoimansa vuoksi hyödyntää useissa sovelluksissa. Tässä työssä käytettiin kahden valkolahosienen (C. unicolor ja Trametes hirsuta) lakkaaseja tekstiiliteollisuudessa syntyvien jätevesien värinpoistossa ja lignoselluloosaa sisältävien raaka-aineiden entsymaattisen hydrolyysin tehostamisessa. Tekstiilivärien liuoksia käsiteltiin lakkaaseilla, mikä johti jopa 75 %:n värinpoistoon jo 7,5 tunnissa. Tekstiiliteollisuuden jätevesiä simuloitaessa väriliuoksiin lisättiin useita lakkaaseille mahdollisesti haitallisia aineita, mikä hidasti värinhajotusta. Siitä huolimatta 50-90 %:n värin-poisto saavutettiin 19,5 tunnissa. T. hirsuta -lakkaasin suorituskyky parani huomattavasti mediaattoreita lisäämällä, kun taas C. unicolor -lakkaasi ei tarvinnut mediaattoreita riittävän värinpoiston saavuttamiseen. Lakkaasien ja mediaattorien käyttöä tutkittiin termisesti esikäsiteltyjen lignoselluloosa-raaka-aineiden entsymaattisen hydrolyysin tehostamisessa. Pelkkä lakkaasikäsittely paransi kuusen, mutta huononsi jättiruo'on hydrolyysiä. Mediaattorien lisäys kasvatti kuusen sokeri-saantoa entisestään yli 50 %:lla. Lisäksi havaittiin, että TEMPO, joka on yksi käytetyimmistä lakkaasin mediaattoreista, hapetti lakkaasin avulla selluloosaa. Hapetus kuitenkin heikensi selluloosan entsymaattista hydrolyysiä. Lisäksi osoitettiin ensimmäistä kertaa, että lakkaasi-mediaattorikäsittelyjen aiheuttama kuusen hydrolyysisaannon kasvu johtui selluloosaa hajottavien entsyymien vähäisemmästä sitoutumisesta ligniiniin, mikä mahdollisti selluloosan tehokkaamman hydrolyysin.
    Julkaisun otsikon käännösLigniiniä muokkaavat entsyymit – tuotanto kiinteällä alustalla, käyttö väriaineiden poistossa ja lignoselluloosan entsymaattisessa hydrolyysissä
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Ojamo, Heikki, Vastuuprofessori
    • Viikari, Liisa, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-6195-5
    Sähköinen ISBN978-952-60-6196-2
    TilaJulkaistu - 2015
    OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

    Tutkimusalat

    • kiinteäalusta
    • värinpoisto
    • entsymaattinen hydrolyysi
    • lakkaasi
    • mediaattori

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Ligniiniä muokkaavat entsyymit – tuotanto kiinteällä alustalla, käyttö väriaineiden poistossa ja lignoselluloosan entsymaattisessa hydrolyysissä'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä