Наименование проекта: Переработка и ферментативный гидролиз агропромышленного и лесохозяйственного сырья в с5- и с6-сахара для производства биотоплива для низкоуглеродной энергетики (Акроним – GREENERGY)
Период: 2022-2024
Финансирующая организация: Минобрнауки России
Иностранные партнеры:
Федеральный Университет штата Парана (UFPR, Бразилия)
Технологический Университет г. Дурбан (DUT, ЮАР)
Результаты, полученные по Этапу 2 проекта:
1. Отобраны рекомбинантные штаммы-продуценты комплекса целлюлаз с бустерным эффектом. Показано, что для рекомбинантных штаммов 537/БГ/ПМО-20 и B6/БГ/ПМО-25 ферментативная активность БГ превышает 500 ед/мл. Молекулярная масса бустерных ферментов, определенная электрофоретически, составляет 116 кДа (для БГ) и 34 кДа (для ПМО);
2. Сравнение эффективности гидролиза микрокристаллической целлюлозы и ЦСМ показало, что бустерный эффект новых ферментных препаратов при гидролизе МКЦ составил более 60%, при гидролизе измельченной осиновой древесины – 20%, при гидролизе полубеленой сульфатной целлюлозы – 50%. При гидролизе зеленой биомассы топинамбура наибольший эффект был достигнут при добавлении препарата F10 (b-глюкозидаза), а при добавлении 537/БГ/ПМО-20 и B6/БГ/ПМО-25 эффект не столь значителен, что обуславливается полисахаридным составом стеблей топинамбура;
3. Оптимизация ферментационных сред для рекомбинантных штаммов показала, что замена дрожжевого экстракта на смесь кукурузного экстракта (от 30 до 50 г/л) и мочевины (от 2,5 до 5 г/л) позволила получить ферментные препараты, которые по качественным характеристикам не уступают ферментным препаратам, полученным на исходной среде;
4. Биоинформатический анализ белковой глобулы экзо-инулиназы Aspergillus awamori показал, что замены S322P и T521P могут обеспечивать дополнительную ригидность аминокислотной цепи, что может привести к стабилизации экзо-инулиназы. Были получены рекомбинантные штаммы P.verruculosum S322P-3 и P.verruculosum T521P-20 с активностью экзо-инулиназы 1650 и 1850 ед/мл по отношению к инулину топинамбура.
5. Было показано, что при исчерпывающем гидролизе инулина из топинамбура в течение 1 ч, использование форм бустерных инулиназ с заменами S322P и T521P и исходного фермента позволило получить выход сахаров 92±4 г/л при начальной концентрации инулина 100 г/л и температуре проведения гидролиза 65‑69°С. Использование формы с заменой S322P позволило увеличить температуру гидролиза до 71°С при дозировке фермента 0,1 мг белка на 1 г субстрата. Мутантные формы экзо-инулиназы с заменами S322P и T521P были стабильнее исходной формы экзо‑инулиназы A. awamori и давали на 15% больше ВС в случае ионной жидкости BmimCl при концентрации 100 г/л.
Результаты, полученные в Университете штата Парана (Бразилия):
- Были тестированы различные способы предобработки лигноцеллюлозной биомассы., что эффективность ферментативной конверсии лигноцеллюлозной биомассы составила 61,1, 23,7, 30,9 и 53,7% для соевой шелухи, жома сахарного тростника, гроздей пальмы и шелухи какао, соответственно, при использовании предобработки имидазолом.
- Показано, что в результате использования гидротермической предобработки соевой шелухи с лимонной кислотой при средних температурах, выход ксилоолигосахаридов составляет более 40 мг/г, при этом полученная в процессе предобработки глюкоза может быть сброжена в молочную кислоту с выходом 75 г/л.
- Был оптимизирован процесс получения полигидроксибутирата из гидролизатов кукурузы. Накопление ПГБ составило 62% после 72 ч ферментации штамма Cupriavidus necator LPB 1421.
Результаты, полученные в Техническом Университете г. Дурбан (ЮАР):
- Разработан комплексный процесс низкотемпературной предварительной обработки багассы (жома сахарного тростника) глицерин-фосфатом с одновременным осахариванием. Это позволило значительно снизить высокую температуру, обычно применяемую в органосольвном способе предобработки с глицерином. Разработанный процесс позволил получить высокий выход восстанавливающих сахаров (до 80 г/л), сравнимый с выходом после предобработки гидроксидом натрия и высокотемпературной обработкой глицерином.
- Состав лузги подсолнечника, скорлупок ореха макадамии и сосновой щепы показал, что их можно использовать в качестве перспективного и недорогого сырья для производства биоэтанола второго поколения, и предварительная обработка DES ChCl/LA 1:3 в автоклаве в течение 45 минут являлась оптимальной, поскольку во всех трех случаях приводила к максимальной делигнификации и наиболее эффективному извлечению целлюлозы.