Zeitschrift für Thermodynamik und Katalyse
Offener Zugang

Abstrakt

Wiederverwendbarkeit immobilisierter Cellulasen mit hoch erhaltener Enzymaktivität und ihre Anwendung für die Hydrolyse von Modellsubstraten und lignozellulosehaltiger Biomasse

Yuko Ikeda, Archana Parashar, Michael Chae, David C Bressler

Die Enzymimmobilisierung ist ein vielversprechender Ansatz zur Senkung der Enzymkosten bei der Bioraffination auf Lignocellulosebasis. Dieser Artikel beschreibt die Wiederverwendbarkeit immobilisierter Cellulasen und untersucht die Hydrolyse verschiedener Komponenten von Lignocellulose und industrieller lignocellulosehaltiger Biomasse bei Verwendung immobilisierter Cellulasen. Zwei verschiedene kommerzielle Cellulasen, zuvor als Cellulasen 1 (C1) und Cellulasen 2 (C2) bezeichnet, wurden separat auf nichtporöser (S1) und poröser (S2) Kieselsäure immobilisiert. Die Enzymimmobilisierung wurde mithilfe einer einfachen, kostengünstigen und sicheren Absorptionsmethode erreicht, die durch die Schaffung einer zellulosomähnlichen Umgebung hohe Hydrolyseausbeuten aufrechterhält. Hier zeigen wir, dass alle immobilisierten Cellulasen für mindestens 4 Zyklen wiederverwendet werden konnten, während ≥ 50 % ihrer Aktivität erhalten blieben. Tatsächlich zeigten Systeme mit immobilisiertem C1 im 6. Zyklus eine Aktivität von >40 %, unabhängig von der verwendeten Kieselsäure. Wir erhielten relativ hohe Enzymaktivitäten, als unsere immobilisierten Cellulasen zur Hydrolyse von Cellophanpapier (60–78 %), mit Phosphorsäure gequollener Cellulose (72–79 %), einem häufigen Bestandteil von Hemicellulose (Xylan; 62–84 %), dampfexplosionsgefährdeter Pappel (41–62 %) und Altpapier aus der Büroautomation (34–48 %) eingesetzt wurden. Daher könnten die in dieser Studie verwendeten immobilisierten Cellulasesysteme industriell durchführbar sein, da sie wiederverwendet werden können und dabei relativ hohe Enzymaktivitäten beibehalten. Wichtig ist auch, dass wir zeigen, dass unsere immobilisierten Cellulasesysteme nicht nur auf Modellsubstrate, sondern auch auf industriell hergestellte lignozellulosehaltige Biomasse angewendet werden können.