Новый штамм дрожжей может снизить стоимость производства целлюлозного этанола

Молекулярный биолог Службы сельскохозяйственных исследований Цзунлин Льюис Лю и его коллеги идентифицировали штамм дрожжей для производства этанола, который расщепляет и сбраживает сахара в кукурузных кочерыжках, оставшихся после экстракции ксилозы. Это происходит без добавления дорогостоящего фермента, что может сделать производство целлюлозного этанола экономически эффективным.

Новый штамм дрожжей Clavispora NRRL Y-50464 (Y-50464):

• Толерантен к соединениям, полученным из кочерыжек, которые мешают росту дрожжей и скорости брожения.
• Способен быстро расти при 37°C (в отличие от родительского штамма, оптимальный рост которого происходит при 30°C). Это позволяет ему процветать при более высоких температурах, необходимых для оптимизации скорости одноэтапного процесса «одновременного осахаривания и брожения» (SSF).

Исследователи начали с штамма, идентифицированного в более ранних исследованиях использования сорго в качестве био-сырья. В лаборатории они поместили этот штамм в условия, способствующие экспрессии генетических признаков, благоприятных для SSF, включая адаптацию к более высоким температурам и толерантность к ингибирующим соединениям. Это привело к отбору Y-50464.

Результаты испытаний:

• Y-50464 смог вырасти и достичь максимальной плотности клеток менее чем за 24 часа. Штамм для сравнения Y-12632 не рос вообще.
• При добавлении ферментов целлюлазы и бета-глюкозидазы Y-50464 достиг пиковой скорости производства этанола 25,7 г/л за 5 дней.
• Без добавления бета-глюкозидазы Y-50464 произвел 26,6 г/л этанола за 5 дней.
• Для сравнения, Y-12632 показал максимум 22,9 г/л за 6 дней с помощью ферментов, но без фермента его производство упало до 11,9 г/л.

Анализ белковых экстрактов показал значительную ферментативную активность в Y-50464, но не в Y-12632. Дополнительные тесты подтвердили, что Y-50464 содержит новую форму бета-глюкозидазы.

«Это уникальный штамм дрожжей, потому что он производит врожденную бета-глюкозидазу, один из двух ферментов, необходимых для производства этанола из целлюлозы», — говорит Лю.

Этот штамм планируется использовать в разработке биокатализаторов следующего поколения для производства современных биотоплив.

Результаты работы опубликованы в журналах Bioresource Technology и Bioenergy Research.