ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ ГРИБНЫЕ БИОКАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСА ЦЕЛЛЮЛАЗ, ГИДРОЛИЗУЮЩЕГО ВОЗОБНОВЛЯЕМОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ СЫРЬЕ

В статье обсуждаются характеристики процессов направленного формирования образцов гетерогенных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток различных микроскопических грибов, характеризующихся высокой продуктивностью по целлюлазам, имеющим различную субстратную специфичность (эндоглюканазы, экзоглюканазы и бета-глюкозидазы). На основе исследования каталитических и операционных характеристик разработанных биокатализаторов отобраны образцы иммобилизованных клеток, характеризующиеся максимальной продуктивностью по ферментам целлюлазного комплекса. Установлено, что лучшим среди них является биокатализатор, разработанный на основе спор гриба Aspergillus terreus, иммобилизованных в криогель поливинилового спирта. Впервые показано, что разработанный биокатализатор стабильно сохраняет высокий уровень продуктивности по полному комплексу целлюлаз при использовании различных субстратов–индукторов биосинтеза ферментов: березовых и дубовых опилок, рисовой и пшеничной соломы. Показана возможность эффективного использования целлюлазных комплексов, полученных как результат функционирования иммобилизованных клеток, в процессах осахаривания различных целлюлозосодержащих отходов сельского хозяйства и конверсии получаемых сахаров в органические растворители (этанол, бутанол), рассматриваемые как перспективные виды альтернативного топлива. Полученные при этом концентрации органических растворителей в средах с иммобилизованными клетками существенно выше тех, что установлены для свободных клеток тех же микроорганизмов.

1. Demirbas M.F., Balat M., Balat H. // Energ. Convers. Manag. 52 (2011). Р. 1815—1828.

2. Nigam P.S., Singh A. // Progr. Energ. Combust. Sci. 37 (2011). Р. 52—68.

3. Balat M. // Energ. Convers. Manag. 52 (2011). Р. 858—875.

4. Kumar R., Singh S., Singh O.V. // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 35 (2008). Р. 377—391.

5. Gusakov A.V., Salanovich T.N., Antonov A.I., Ustinov B.B., Okunev O.N., Burlingame R., Emalfarb M., Baez M., Sinitsyn A.P. // Biotechnol. Bioeng. Vol. 97 (2007). Р. 1028–1038.

6. Скомаpовский А.А., Маpков А.В., Гусаков А.В., Кондpатьева Е.Г., Окунев О.Н., Беккаpевич А.О., Матыс В.Ю., Синицын А.П. // Пpикл. биохим. микpобиол. 42 (2006). С. 674—680.

7. Jing D., Li P., Xiong X.Z., Wang L. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 75 (2007). Р. 793—800.

8. Mandels M. // In annual reports on fermentation processes. Vol. 5. Academic Press, Inc., New-York. (1982). Р. 35—78.

9. Mathew G.M., Sukumaran R.K., Singhania R.R., Pandey A. // J. Sci. Ind. Res. 67 (2008). Р. 898—907.

10. Chinedu N.S., Nwinyi O.B., Okochi V.I. // Can. J. Pure. Appl. Sci. 2 (2008). Р. 357—362.

11. Chandra M., Kalra A.P., Sharma K., Sangwan R.S. // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 36 (2009). Р. 605—609.

12. Nakari-Setala T., Penttila M. // Appl. Environ. Microbiol. 61 (1995). Р. 3650—3655.

13. Fujii T., Fang X., Inoue H., Murakami K., Sawayama S. // Biotechnol. Biofuels. 2 (2009). Р. 24.

14. Ellouz Chaabounis S., Belguith H., Hassairi I., Rad K.M., Ellouz R. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 43 (1995). Р. 267— 269.

15. Mo H., Zhang X., Li Z. // Process Biochem. 39 (2004). Р. 1293—1297.

16. Teixeira Sehnem N., Bittencourt L.R., Camassola M., Dillon A.J.P. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 72 (2006). Р. 163— 167.

17. Dedavid E., Lopes F.C., Silveira S.T., Brandelli A. // Appl. Biochem. Biotechnol. 152 (2009). Р. 295—305.

18. Gao J., Weng H., Zhu D., Yuan M., Guan F., Xi Y. // Bioresour. Technol. 99 (2008). Р. 7623—7629.

19. Williams P.T. // John Wiley & Sons, Ltd ISBNs: 0-470-84912-6 (HB); 0-470-84913-4 (PB). (2005) 400 p.

20. Thygesen A., Thomsen A.B., Schmidt A.S., Jørgensen H., Ahring B.K., Olsson L. // Enzym. Microb. Tech. 32 (2003). Р. 606—615.

21. Lustaa K.A., Chunga K., Sul W., Park H.S., Shin D. // Process Biochem. 35 (2000). Р. 1177—1182.

22. Hui Y.S. // World J. Microbiol. Biotechnol. 26 (2010). Р. 79—84.

23. McCabe B.K., Kuek C., Gordon G.L.R., Phillips M.W. // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 30 (2003). Р. 205—209.

24. Пат. 2383618 (РФ). Иммобилизованный биокатализатор для микробиологического получения пектиназ // Е.Н. Ефременко, О.В. Сенько, О.В. Спиричева, С.Д. Варфоломеев, Б.Л. Шаскольский, В.И. Лозинский. 2010.

25. Пат. 2322499 (РФ) Способ получения иммобилизованного биокатализатора и биокатализатор для производства спиртосодержащих напитков // Е.Н. Ефременко, Н.А. Степанов, Н.Н. Мартыненко, И.М. Грачева. 2008.

26. Efremenko E., Stepanov N., Senko O., Nikolskaya A., Maslova O., Zorov I., Sinitsyn A. // 19-th European Biomass Conference and Exhibition. (2011). Р. 1735—1738.

27. Ghose T.K. // Pure. Appl. Chem. 59 (1987). Р. 257—268.

28. Kotak A., Bando H., Kaya M., Kato-Murai M., Kuroda K., Sahara Y., Hata Y., Kondo A., Ueda M. // J. Biosci. Bioeng. 105 (2008). Р. 622—627.

29. Stone K.M., Roche F.W., Thornhill N.F. // Biotechnol. Techniques. 6 (1992). Р. 207—212.

30. Demirbas A. // Energ. Convers. Manag. 50 (2009). Р. 2782—2801.

31. Singhania R.R., Sukumaran R.K., Pilla A., Prema P., Szakacs G., Pandey A. // Ind. J. Biotech. 5 (2006). Р. 332—336.

32. Toca-Herrera J.L., Osma J.F., Rodrigues Couto S. // Appl. Microbiol. 1 (2007). 391—400.

33. Смирнов К.А., Алашкевич Ю.Д., Решетова Н.С. // Химия растительного сырья. 3 (2009). С. 161—164.

34. Barrios-Gonsalez J. // Proc. Biochem. 4 (2012). Р. 175—185.

35. Efremenko E.N., Senko O.V., Zubaerova D.H., Podorozhko E.A., Lozinsky V.I. // In book: Biotechnology: sate of the art and prospects for development (Ed. G.E. Zaikov), Nova Science Publishers Inc., N.-Y., Ch.11. (2008). Р. 103—110.

36. Efremenko E., Stepanov N., Nikolskaya A., Senko O., Gudkov D., Spirichev O., Varfolomeev S. // In book: 18-th European Biomass Conference and Exibition: From research to industry and markets, (Eds. J. Spitzer, J.F. Dallemand, D. Baxter, H. Ossenbrink, A. Grassi, P. Helm), ETA-Florence Renewable Energies. (2010). Р. 1753—1758.

37. Ефременко Е.Н., Степанов Н.А., Никольская А.Н., Сенько О.В., Спричева О.В., Варфоломеев С.Д. // Катализ в промышленности. № 5. 2010. С. 70—76.