Μελέτη του ενζυμικού συστήματος του θερμόφιλου μύκητα Sporotrichum Thermophile ως προς την ικανότητα υδρόλυσης υδροθερμικά κατεργασμένης Βαγάσσης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε στις εγκαταστάσεις της σχολής Φημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και συγκεκριμένα στα εργαστήρια του τομέα ΢ύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διεργασιών (Βιοτεχνολογίας) κατά το χρονικό διάστημα Απριλίου 2012 έως Υεβρουαρίου 2013. ΢την εργασία, πραγματοποιήθηκε η μελέτη του ενζυμικού συστήματος του θερμόφιλου μύκητα Sporotrichum thermophile ATCC 42464 ως προς την ικανότητα υδρόλυσης υδροθερμικά κατεργασμένης βαγάσσης. ΢υγκεκριμένα, μελετήθηκε η ικανότητα υδρόλυσης της κυτταρίνης που περιέχεται στο υπόστρωμα αυτό από τη δράση του εξωκυτταρικού ενζυμικού συστήματος του μύκητα για διαφορετικές συνθήκες σε κάθε περίπτωση. Από τις υδρολύσεις, που έλαβαν χώρα, προέκυψαν πειραματικά αποτελέσματα για το ποσοστό υδρόλυσης της κυτταρίνης σε σχέση με διαφορετικές τιμές θερμοκρασίας, pH, ενεργότητας ενζύμων ανά μονάδα υποστρώματος, αρχικής ποσότητας υποστρώματος, καθώς και της επίδρασης που ασκεί η προσθήκη της πρωτεΐνης αλβουμίνης και της επιφανειοδραστικής ουσίας Tween 80. Η μελέτη και επεξεργασία των αποτελεσμάτων αυτών οδήγησε σε συπεράσματα για την ενζυμική υδρόλυση της κυτταρίνης που περιέχεται στην υδροθερμικά κατεργασμένη βαγάσση. ΢υγκεκριμένα, σε ενζυμικό μίγμα του μύκητα S. thermophile βρέθηκε να παρουσιάζει βέλτιστη ενζυμική δράση στους 60οC και pH 5.5. Παράλληλα, δεν υπήρξε απαίτηση για μεγάλη ενζυμική ενεργότητα, ενώ η αυξανόμενη ποσότητα υποστρώματος βρέθηκε ότι μειώνει την ικανότητα υδρόλυσης. Επίσης, παρατηρήθηκε ότι η προσθήκη πρωτεΐνης και επιφανειοδραστικής ουσίας ενισχύει την διαδικασία της υδρόλυσης και επιδρά σημαντικά ακόμα και για μικρές ποσότητες αυτών των ουσιών. 6 ΢υμπερασματικά, μπορούμε να πούμε ότι το ενζυμικό σύστημα του μύκητα S. thermophile μπορεί να χαρακτηριστεί ως πολλά υποσχόμενο ως προς την ικανότητα υδρόλυσης της περιέχουσας κυτταρίνης στην λιγνινοκυτταρινούχο βιομάζα.

This Diploma thesis was held at the School of Chemical Engineering, National Technical University of Athens and specific labs sector Synthesis and Development of Industrial Processes (Biotechnology) during the period April 2012 to February 2013. In this work, a study of the enzyme system of thermophilic fungus Sporotrichum thermophile ATCC 42464 concerning the ability to hydrolyze the cellulose presented in hydrothermally treated bagasse, was evaluated. Specifically, the ability of hydrolyzing cellulose contained in the substrate by the action of extracellular enzyme system of the fungus for different conditions in each case, was examined. From the hydrolysis, which took place, resulting experimental results for the rate of hydrolysis of cellulose in relation to different values of temperature, pH, enzyme activity per substrate, the initial amount of substrate and the influence of the addition of the protein albumin and surfactant Tween 80. The study and evaluation of these results led to conclusions on the enzymatic hydrolysis of cellulose contained in the hydrothermally treated bagasse. Specifically, enzyme mixture of the fungus S. thermophile found to exhibit optimal enzyme activity at 60 ° C and pH 5.5. Furthermore, there was no requirement for high enzymatic activity, while the increasing amount of substrate was found to reduce the ability of hydrolysis. It was also observed that the addition of protein and surfactant enhanced the hydrolysis process and has a significant effect even for small amounts of these substances. In conclusion, we can say that the enzyme system of the fungus S. thermophile can be characterized as promising for the ability to hydrolyze the cellulose contained in the lignocellulosic biomass .