Ферменты из садового компоста могут повысить производство биоэтанола

Сегодня биоэтанол в основном производят из глюкозы. Если бы ксилоза, содержащаяся в соломе, иве и других быстрорастущих видах растений, также могла эффективно использоваться, производство этанола могло бы значительно вырасти. Исследователь в области прикладной микробиологии близка к тому, чтобы сделать это реальностью.

Речь идет о Надии Скорупе Парашин, и секрет ее метода — в ферментах, которые она выделила из садовой почвы. Если удастся успешно производить этанол из ксилозы, его выход может увеличиться более чем на 20%, что сделает экологически чистое топливо дешевле.

Этанол производят путем ферментации сахаров из растительного материала. В настоящее время ксилоза не используется, несмотря на то, что это второй по распространенности тип сахара в природе. Успешное использование ксилозы требует хороших, быстрых ферментов, которые могут заставить дрожжи сбраживать и этот менее "аппетитный" сахар.

Надия Скорупа Парашин протестировала свои ферменты, и первые результаты показывают, что они связывают ксилозу эффективнее, чем те, что тестировались ранее.

"Чтобы углеводы в лесных, растительных и отходных продуктах могли использоваться для производства этанола, в дрожжах нужны ферменты, которые 'поедают' сахар и превращают его в этанол. Если мы хотим использовать только глюкозу, достаточно обычных пекарских дрожжей. Однако если ксилозу тоже нужно превращать в этанол, то дрожжи необходимо генетически модифицировать", — объясняет г-жа Скорупа Парашин, недавно запатентовавшая свои вновь открытые ферменты.

Надия Скорупа Парашин начала с выделения ДНК из образца почвы, затем разрезала ее на мелкие фрагменты. Так она смогла создать ДНК-библиотеку.

После этого она идентифицировала наиболее подходящие гены, связав активность фермента с ростом на ксилозе.

Решение использовать почву просто обусловлено тем, что почва считается самым разнообразным местом обитания на Земле.

"Один грамм почвы содержит десять миллиардов бактерий! Ферменты и другие белки встречаются почти в неограниченном количестве и могут обладать самыми разными неисследованными свойствами. Я собрала образец почвы в саду в Хёре, но можно использовать любую почву", — отмечает она.

Причина, по которой ранее ни один исследователь не идентифицировал таким образом новые ферменты для ксилозы, в том, что это не так просто. Мари Горва-Грауслунд, научный руководитель Надии Скорупы Парашин, первой поняла, что эта генетическая методика может сработать в данном конкретном контексте. Методика, известная как метагеномика, изначально использовалась в экологических исследованиях.

"Самое интересное — это, собственно, сам метод. Мы рассуждали совершенно по-новому. На разработку метода для использования в этой области ушло несколько месяцев", — объясняет профессор Горва-Грауслунд.

Исследователи из Лундского университета теперь также планируют применить свою модифицированную метагеномную методику в других областях, например, для выделения ферментов, позволяющих микроорганизмам выживать в сложных промышленных условиях, таких как высокие температуры и высокая кислотность.

"Выносливые микроорганизмы очень важны для экономической жизнеспособности биологического производства", — говорит Мари Горва-Грауслунд.

Г-жа Скорупа Парашин вернулась на родину, в Бразилию. Однако двое или трое других молодых исследователей продолжат работу над методикой. Весной у них будет возможность лучше оценить новые ферменты.

"Еще многое предстоит сделать, чтобы производство этанола из ксилозы стало финансово жизнеспособным. Процесс необходимо ускорить. Но мы надеемся, что в долгосрочной перспективе наш метод поможет сделать производство биоэтанола более эффективным", — говорит Мари Горва-Грауслунд.