science >> Wetenschap >  >> Biologie

Designergist verbruikt plantaardig materiaal en spuugt vetalcoholen uit voor wasmiddelen en biobrandstoffen

Vier enzymen in de kunstmatige gist zetten plantaardig materiaal met verschillende snelheden om in vetalcoholen. Credit:Joint BioEnergy Institute (grafiek) en Scott Butner (foto)

Gebruikt in wasmiddelen, medicijnen, en biobrandstoffen, bepaalde alcoholen die bekend staan ​​als vetalcoholen met lange ketens, met 12 tot 18 koolstofatomen in de ruggengraat, zijn gewilde producten. Deze verbindingen kunnen worden gemaakt door een gist genaamd Saccharomyces cerevisiae. Echter, de opbrengsten zijn laag gebleven, het vertragen van de acceptatie van microben als producenten van vetalcoholen. Door genetische manipulatie van S. cerevisiae, wetenschappers verbeterden de concentratie en opbrengst van vetalcoholproducten van 2 procent tot 20 procent van de maximale theoretische opbrengst.

Dit werk betekent vooruitgang in de richting van hernieuwbare microbiële productie van vetalcoholen uit plantaardig materiaal, of lignocellulose biomassa. Dit plantaardig materiaal kan afkomstig zijn van speciale bio-energiegewassen of van landbouwafval. In beide gevallen, de grondstof heeft geen invloed op de voedselproductie.

Bij het DOE Joint BioEnergy Institute, onderzoekers verbeterden significant de concentratie en opbrengst van vetalcoholen geproduceerd door S. cerevisiae uit lignocellulosische grondstoffen. Dit werd bereikt door vier verschillende vetzuurreductasen te vergelijken, het enzym dat verantwoordelijk is voor het katalyseren van de productie van de waardevolle, breed toepasbare C12-C18 vetalcoholen. De best presterende van de vier enzymen was het enzym geïsoleerd uit de gewone muis. In totaal, de onderzoekers testten 24 genbewerkingen, en ze combineerden de top zes tot de beste giststam.

De onderzoekers demonstreerden de productie van 1,2 g/L vetalcoholen in laboratoriumkolven en 6 g/L vetalcoholen in een succesvolle bioreactoropschaling. Dit komt overeen met ~20 procent productopbrengst van het theoretische maximum. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van het vorige beste van minder dan 2 procent van de maximale theoretische opbrengst.