vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RASvavilov-329Research ArticleСтатьиArticlesТЕХНОЛОГИЯ ОСАХАРИВАНИЯ БИОМАССЫ МИСКАНТУСА ПРИ ПОМОЩИ КОММЕРЧЕСКИХ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВTECHNOLOGY OF MISCANTHUS BIOMASS SACCHARIFICATION WITH COMMERCIALLY AVAILABLE ENZYMESГорячковскаяТ. Н.GoryachkovskayaT. N.peltek@bionet.nsc.ruСтаростинК. Г.StarostinK. V.peltek@bionet.nsc.ruМещеряковаИ. А.MeshcheryakovaI. A.peltek@bionet.nsc.ruСлынькоН. М.SlynkoN. M.peltek@bionet.nsc.ruПельтекС. Е.PeltekS. E.peltek@bionet.nsc.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия ООО Линия солнца, Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, Russia Sunline LLC, Novosibirsk, RussiaRussian FederationФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian Federation201422012015184/2983988Copyright © Горячковская Т.Н., Старостин К.Г., Мещерякова И.А., Слынько Н.М., Пельтек С.Е., 20152015Горячковская Т.Н., Старостин К.Г., Мещерякова И.А., Слынько Н.М., Пельтек С.Е.Goryachkovskaya T.N., Starostin K.V., Meshcheryakova I.A., Slynko N.M., Peltek S.E.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/329

Одним из ключевых путей снижения себестоимости биотехнологического производства является разработка для культивирования микроорганизмов дешевых субстратов, не конкурирующих с продуктами питания. В статье проанализированы возможности использования коммерчески доступных препаратов с целлюлозолитической активностью для осахаривания биомассы мискантуса сорта Сорановский – новой технической культуры, внесенной в реестр сельскохозяйственных культур РФ в 2013 г., в сравнении с осахариванием биомассы других травянистых растений –канареечника тростниковидного, кендыря ланцетовидного и сиды гермафродитной. Для ферментативного гидролиза были использованы коммерчески доступные препараты целлюлаз грибного происхождения: ксиланаза из Thermomyces lanuginosus, целлюлаза из Aspergillus niger, целлобиаза и целлюлаза из Pen. verruculosum. Ферментативному гидролизу предшествовала предобработка щелочной перекисью. Самой легко гидролизуемой из исследованных нами оказалась биомасса канареечника. Различными комбинациями ферментов удалось добиться 100-процентной конверсии в пересчете на массу гидролизуемых компонентов, что соответствует 70 % конверсии в пересчете на биомассу для всех образцов биомассы.

We analyzed the possibility of using commercially available enzymes with cellulosolytic activity for saccharification of miscanthus biomass, Soranovsky variety, a new crop registered in Russia in 2013, in comparison to the saccharification of biomasses of Phalaris arundinacea, Thrachomitum lancifolium, and Sida hermaphrodita. For enzymatic hydrolysis, we used commercially available fungal cellulases: Thermomyces lanuginosus xylanase, Aspergillus niger cellulase, and Pen. verruculosum cellobiase and cellulase. A biomass was ground and incubated in alkaline peroxide. The highest rate of hydrolysis was observed with the Phalaris arundinacea biomass. We tested various combinations of enzymes and achieved 100 % conversion for all samples relative to the weight of hydrolyzable components, which corresponds to 70 % conversion of biomass.

мискантусгидролиз растительной биомассы«зеленая химия»гликозид гидролазацеллюлазаксиланазаMiscanthushydrolysis of plant biomass“green chemistry”glycosidehydrolasecellulasexylanaseбюджетный проект VI.58.1.3 и грант фонда Сколково № МГ4/14ReferencesБудаева В.В., Макарова Е.И., Скиба Е.А., Сакович Г.В., Симирский В.В., Лисовский Д.Л., Ивашкевич О.А. Исследование кислотного и ферментативного гидролиза пеллет из рапсовой соломы // Ползуновский вестник. 2013. № 3. С. 173–179.Будаева В.В., Макарова Е.И., Скиба Е.А., Сакович Г.В., Симирский В.В., Лисовский Д.Л., Ивашкевич О.А. Исследование кислотного и ферментативного гидролиза пеллет из рапсовой соломы // Ползуновский вестник. 2013. № 3. С. 173–179.Слынько Н.М., Горячковская Т.Н., Шеховцов С.В., Банникова С.В., Бурмакина Н.В., Старостин К.В., Розанов А.С., Нечипоренко Н.Н., Вепрев С.Г., Шумный В.К., Колчанов Н.А., Пельтек С.Е. Биотехнологический потенциал новой технической культуры – мискантус сорт Сорановский // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. № 4/1. С. 765–771.Слынько Н.М., Горячковская Т.Н., Шеховцов С.В., Банникова С.В., Бурмакина Н.В., Старостин К.В., Розанов А.С., Нечипоренко Н.Н., Вепрев С.Г., Шумный В.К., Колчанов Н.А., Пельтек С.Е. Биотехнологический потенциал новой технической культуры – мискантус сорт Сорановский // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. № 4/1. С. 765–771.Aristidou A., Penttila M. Metabolic engineering applications to renewable resource utilization // Current Opinion Biotechnology. 2000. V. 11 (2). P. 187–198.Aristidou A., Penttila M. Metabolic engineering applications to renewable resource utilization // Current Opinion Biotechnology. 2000. V. 11 (2). P. 187–198.Beg Q.K., Kapoor M., Mahajan L., Hoondal G.S. Microbial xylanases and their industrial applications: a review // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2001. V. 56. Р. 326–338.Beg Q.K., Kapoor M., Mahajan L., Hoondal G.S. Microbial xylanases and their industrial applications: a review // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2001. V. 56. Р. 326–338.Bhalla A., Bansal N., Kumar S., Bischoff K.M., Sani R.K. Improved lignocellulose conversion to biofuels with thermophilic bacteria and thermostable enzymes // Bioresour Technol. 2013. V. 128. P. 751–759.Bhalla A., Bansal N., Kumar S., Bischoff K.M., Sani R.K. Improved lignocellulose conversion to biofuels with thermophilic bacteria and thermostable enzymes // Bioresour Technol. 2013. V. 128. P. 751–759.Erickson B., Nelson, J.E., Winters P. Perspective on opportunities in industrial biotechnology in renewable chemicals // Biotechnol. J. 2012. V. 7. Р. 176–185.Erickson B., Nelson, J.E., Winters P. Perspective on opportunities in industrial biotechnology in renewable chemicals // Biotechnol. J. 2012. V. 7. Р. 176–185.Kumar R., Singh S., Singh O.V. Bioconversion of lignocellulosic biomass: Biochemical and molecular perspectives // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2008. V. 35. P. 377–391.Kumar R., Singh S., Singh O.V. Bioconversion of lignocellulosic biomass: Biochemical and molecular perspectives // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2008. V. 35. P. 377–391.Saha B.C., Cotta M.A. Ethanol production from alkaline peroxide pretreated enzymatically saccharifi ed wheat straw // Biotechnol. Prog. 2006. V. 22. P. 449–453.Saha B.C., Cotta M.A. Ethanol production from alkaline peroxide pretreated enzymatically saccharifi ed wheat straw // Biotechnol. Prog. 2006. V. 22. P. 449–453.Saha B.C., Iten L.B., Cotta M.A., Wu Y.V. Dilute acid pretreatment, enzymatic saccharifi cation and fermentation of wheat straw to ethanol // Proc. Biochem. 2005. V. 40. P. 3693–3700.Saha B.C., Iten L.B., Cotta M.A., Wu Y.V. Dilute acid pretreatment, enzymatic saccharifi cation and fermentation of wheat straw to ethanol // Proc. Biochem. 2005. V. 40. P. 3693–3700.Schädel C., Blöchl A., Richter A., Hoch G. Quantification and monosaccharide composition of hemicelluloses from different plant functional types // Plant Physiology Biochemistry. 2010. V. 48 (1). P. 1–8.Schädel C., Blöchl A., Richter A., Hoch G. Quantification and monosaccharide composition of hemicelluloses from different plant functional types // Plant Physiology Biochemistry. 2010. V. 48 (1). P. 1–8.Shen Y., Zhang Y., Ma T., Bao X., Du F., Zhuang G., Qu Y. Simultaneous saccharifi cation and fermentation of acidpretreated corncobs with a recombinant Saccharomyces cerevisiae expressing b-glucosidase // Biores. Technol. 2008. V. 99. P. 5099–5103.Shen Y., Zhang Y., Ma T., Bao X., Du F., Zhuang G., Qu Y. Simultaneous saccharifi cation and fermentation of acidpretreated corncobs with a recombinant Saccharomyces cerevisiae expressing b-glucosidase // Biores. Technol. 2008. V. 99. P. 5099–5103.Wyman C.E. Handbook on bioethanol: production and utilization. Taylor Francis. Washington, 1996. P. 417.Wyman C.E. Handbook on bioethanol: production and utilization. Taylor Francis. Washington, 1996. P. 417.Zhang P.Y., Himmel M.E., Mielenz J.R. Outlook for cellulase improvement, screening and selection strategies // Biotechnol. Adv. 2006. V. 24. P. 452–481.Zhang P.Y., Himmel M.E., Mielenz J.R. Outlook for cellulase improvement, screening and selection strategies // Biotechnol. Adv. 2006. V. 24. P. 452–481.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.