Immobilized fungal biocatalysts to process a cellulose complex, which hydrolysed a renewable vegetal feed

There is discussion of the characteristics of directional formation of samples of heterogeneous biocatalysts based on immobilized cells in different micromyces, which are characterized by high cellulases productivity having different substrate specificity (endoglucanase, exoglucanase and beta-glucosidase). Samples of immobilized cells, characterized by maximum productivity on enzymes cellulase complex, selected on the basis of the study of catalytic and operational characteristics designed biocatalysts. Biocatalyst, developed on the basis of spores Aspergillus terreus, immobilized in cryogel of polyvinyl alcohol, is the best. First time we show that the developed biocatalyst steadily maintains a high level of productivity for the full range of cellulases using different substrates, inducers biosynthetic enzymes: birch and oak sawdust, rice and wheat straw. It is possible to effectively use the cellulase complex in saccharification of cellulose of various agricultural residues and conversion of sugars produced in organic solvents (ethanol, butanol), which are promising types of alternative fuel. Concentrations of organic solvents in the media with immobilized cells produce a substantial higher than the concentration of free cells of the same microorganisms.

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.