熱力学と触媒のジャーナル
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概要

酵素活性を高度に保持した固定化セルラーゼの再利用性とモデル基質およびリグノセルロース系バイオマスの加水分解への応用

池田裕子、アルカナ・パラシャール、マイケル・チェー、デヴィッド・C・ブレスラー

酵素固定化は、リグノセルロースベースのバイオ精製における酵素コストを削減する有望なアプローチです。この論文では、固定化セルラーゼの再利用性について説明し、固定化セルラーゼを使用した場合のリグノセルロースおよび工業用リグノセルロースバイオマスのさまざまな成分の加水分解について検討します。これまでセルラーゼ 1 (C1) およびセルラーゼ 2 (C2) と呼ばれていた 2 種類の市販セルラーゼを、非多孔性 (S1) および多孔性 (S2) シリカに別々に固定しました。酵素固定化は、セルロソームのような環境を作り出すことで高い加水分解収率を維持する、シンプルで安価で安全な吸収法を使用して達成しました。ここでは、すべての固定化セルラーゼが、活性の 50% 以上を維持しながら、少なくとも 4 サイクル再利用できることを示しています。実際、固定化 C1 を含むシステムは、使用したシリカに関係なく、6 サイクル目に 40% を超える活性を示しました。固定化セルラーゼをセロハン紙（60%～78%）、リン酸膨潤セルロース（72%～79%）、ヘミセルロースの一般的な成分（キシラン、62%～84%）、蒸気爆砕ポプラ（41%～62%）、廃棄OA用紙（34%～48%）の加水分解に使用した場合、比較的高い酵素活性が保持されました。したがって、本研究で使用した固定化セルラーゼシステムは、比較的高い酵素活性を維持しながら再利用できるため、産業的に実現可能である可能性があります。重要なことは、固定化セルラーゼシステムがモデル基質だけでなく、工業的に生産されたリグノセルロース系バイオマスにも適用できることも示していることです。