Krogh, Kristian Bertel Rømer

Naturen indeholder mange fornybare plantematerialer, der blandt andet kan anvendes til produktion af energi. Eksempler på sådanne plantematerialer er hvedestrå, majsstængler, elefantgras og træflis. Plantemateriale betegnes ofte enten biomasse eller lignocellulose. Hvedeplanten består af lige dele stivelse og lignocellulose. Til sammenligning består en træstamme stort set udelukkende af lignocellulose. Lignocellulose er en fælles betegnelse som dækker over cellulose, hemicellulose og lignin. Cellulose og hemicellulose er forskellige polysakkarider, der kan nedbrydes til de enkelte sukkermolekyler. Disse sukre kan mikrobielt omdannes til forskellige mindre organiske forbindelser. Første generationsbioethanol dannes udfra stivelsesbaseret sukker, hvorimod anden generationsbioethanol dannes fra lignocellulosens sukre. I dag findes der ingen kommercielle anden generationsbioethnaolanlæg. Den forventede proces vil bestå af en mekanisk nedbrydning, efterfulgt af et fysisk/kemisk trin, der skal åbne strukturen af plantematerialet for den efterfølgende enzymatiske hydrolyse. Prisen på enzymerne til den enzymatiske hydrolyse er i dag en blandt flere barrierer for etableringen af en kommerciel proces. Størstedelen af den forskning, der er foregået indenfor cellulosenedbrydende enzymer er med enzymer produceret af svampen Trichoderma reesei. Under mit Ph.D.studium har jeg undersøgt biomassenedbrydende enzymer fra forskellige Penicillium arter. Hovedvægten af forskningen har været indenfor cellulosenedbrydende enzymer.Penicillium arter er blandt de hyppigst forekommende mikroorganismer i skovjord, hvori der netop nedbrydes store mængder plantemateriale. Ved en sammenligning af produktionen af biomassenedbrydende enzymer fra forskellige Penicillium arter blev der fundet flere interessante enzymsystemer. Det mest interessante cellulosenedbrydende system kom fra P. brasilianum, og dette enzymsystem havde en højere specifik cellulosenedbrydende aktivitet sammenlignet med enzymsystemet fra en reference T. reesei stamme. Cellulose i lignocellulose er svær at hydrolysere, hvilket medfører en lang reaktionstid ved den enzymatisk hydrolyse hvor de enkelte sukkermolekyler bliver frigivet, hvorfor enzymstabilitet er særdeles væsentlig, når et rentabelt cellulosenedbrydende enzymsystem skal sammensættes. De nødvendige enzymer for en fuldstændig hydrolyse af cellulose blev oprenset, klonet, produceret heterologt og karakteriset i dette projekt. Et resultat af dette arbejde var identificering af en β-glucosidase med fremragende termostabilitet. Dette enzym havde bedre termostabilitet end kommercielt tilgængelige β-glucosidaser. Under den enzymatiske nedbrydning af lignocellulose bindes en vis del af enzymerne til lignocellulose, hvilket medfører et aktivitetstab. Denne ikke-produktive binding blev evalueret på potentielle plantematerialer fra den nordlige halvkugle. Disse studier viste at både temperatur og bindingstid spiller en rolle for bindingen. Samtidigt viste resultaterne, at den valgte type forbehandling og dennes procesparametre har stor betydning for enzymernes ikke-produktive binding

Online Research Database In Technology

Biomass degrading enzymes from Penicillium – cloning and characterization

http://orbit.dtu.dk/ws/files/4986482/afhandling_kristian_krogh.pdf

Biomass degrading enzymes from Penicillium – cloning and characterization

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology