В настоящее время все больший интерес вызывает использование возобновляемой растительной биомассы для получения сбраживаемых сахаров, органических и аминокислот, которые можно трансформировать в разнообразные полезные продукты: полимеры, материалы для фармацевтической промышленности, пищевые и кормовые продукты. Превращение растительных полисахаридов в сбраживаемые сахара – одна из наиболее важных стадий в технологической цепочке биоконверсии целлюлозосодержащих отходов, протекающая под действием гидролитических ферментных биокатализаторов. Создание рекомбинантных штаммов P.verruculosum, продуцирующих целлюлазный комплекс с дополнительно увеличенной активностью β-глюкозидазы, а также ксиланазы является актуальной задачей на пути получения промышленных штаммов микроорганизмов продуцентов ферментов необходимых для высокоэффективной конверсии растительного сырья. В данной работе получены ферментные препараты, биокатализаторов процесса конверсии растительной биомассы в простые сахара, с увеличенной гетерологичной активностью экзо-1,4-β-глюкозидазы A.niger и эндо-1,4-β-ксиланазы P.canescens с использованием гистоновой системы экспрессии в рекомбинантном штамме P. Verruculosum; проведен анализ свойств новых ферментных препаратов; изучена осахаривающая способность этих препаратов при гидролизе измельченной осиновой и сосновой древесины, являющихся отходами деревообрабатывающей промышленности и отхода сельского хозяйства – багассы. Использование полученных ферментных препаратов имеет преимущество по сравнению с известными аналогами, поскольку составы новых биокатализаторов более сбалансированы, что позволяет достичь повышенного выхода сахаров без затрат на приготовление смешанных индивидуальных препаратов. Показано, что повышение уровня ксиланазной и β-глюкозидазной (целлобиазной) активностей в новых биокатализаторах приводит к 20–30 %-ному увеличению выхода восстанавливающих сахаров и глюкозы при гидролизе измельченного растительного сырья – сосновой и осиновой древесины, а также багассы. Полученные ферментные препараты имеют потенциальное практическое применение в деревообрабатывающей промышленности и сельском хозяйстве на стадии превращения полисахаридов клеточной стенки в сбраживаемые сахара, например, при производстве биобутанола. Целесообразность использования новых биокатализаторов состоит в более высокой эффективности осахаривания природных субстратов, достигаемой в результате сбалансированного компонентного состава ферментных препаратов. Мультиферментный комплекс новых биокатализаторов позволяет снизить дозировки ферментных препаратов в процессах гидролиза растительных отходов.
Currently, more and more interest grow to use a renewable biomass for producing fermentable sugars, organic and amino acids, which can be transformed into various useful products: polymers, materials for the pharmaceutical industry, food and fodder products. The conversion of vegetable polysaccharides to fermentable sugars is one of the most important stages in the processing chain of the bioconversion of cellulose wastes, taking place on the hydrolytic enzyme biocatalysts. Creation of recombinant strains P.verruculosum, producing cellulase complex with an additional increase in the activity of β-glucosidase, and xylanase is an urgent task in obtaining industrial strains of microorganisms that produce enzymes needed for high conversion of vegetable material. In this paper we obtain enzymes, biocatalysts for the conversion of biomass into simple sugars, with the increased activity of the heterologous exo- 1,4-β-glucosidase A.niger and endo-1,4-β-xylanase P.canescens using histone expression system in recombinant strains of P. Verruculosum; there is analysis of properties of new enzymes, studied fermentable ability of these drugs in the hydrolysis of shredded aspen and pine wood, which is waste of wood-processing, also a agricultural waste – bagasse. The utilization of these enzymes has the advantage compared to known analogs, because the compositions of new biocatalysts are more balanced, that offers you the highest yield of sugars without the cost of preparing the mixed individual drugs. It is shown that increased levels of xylanase and β-glucosidase (cellobiase) activities in the new biocatalyst resulting in 20–30 % increase yield of sugars and glucose reducing in the hydrolysis of powdered plant material – pine and aspen wood, also bagasse. The resulting enzyme preparations have potential applications in the woodworking industry and agriculture at the stage of polysaccharides cell wall making in fermentable sugars, such as the production of biobutanol. Appropriateness of using of new biocatalysts is a fermentable high performance of natural substrates, resulting from the balanced component of the enzyme preparations. Multienzyme complex of new biocatalysts can reduce the dosage of enzyme preparations in the hydrolysis process of vegetable waste.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.