Метод генной инженерии бактерий и дрожжей для увеличения производства биоэтанола

Ученые из Иллинойсского технологического института получили патент на метод генной инженерии бактерий и дрожжей для увеличения производства биоэтанола, особенно из целлюлозного материала в биомассе, такой как ветки, стебли и шелуха растений, а также древесная щепа.

Профессор биологии Бен Старк и его бывший аспирант Тони Санни разработали метод генной инженерии Escherichia coli и Zymomonas mobilis (двух бактериальных продуцентов этанола) и дрожжей (эукариотического продуцента этанола) для экспрессии гемоглобина Vitreoscilla (VHb). Инженерия микроорганизмов с VHb, как было показано, усиливает производство многих полезных биопродуктов, а также улучшает микробную деградацию некоторых токсичных химических веществ. Физическое добавление небольших количеств кислорода в культуры, производящие этанол, как показали другие исследователи, усиливает производство биоэтанола; подход Иллинойсского технологического института (VHb) является биологическим аналогом физического метода и поэтому работает самостоятельно, без необходимости подачи кислорода в камеру для выращивания.

Биоэтанол — это жидкое топливо, которое составляет около 10 процентов бензина на заправке. Его производят микроорганизмы путем ферментации сахаров. Сахар поступает из различных источников, включая крахмал из таких растений, как кукуруза; сахар из сахарного тростника и сахарной свеклы; или целлюлозу и гемицеллюлозу — полимеры различных сахаров, которые являются одними из основных структурных компонентов древесины и растений в целом, придающих им прочность.

Биоэтанол на основе целлюлозы и гемицеллюлозы в настоящее время наименее распространен, потому что эти полимеры довольно трудно разложить на составляющие их сахара, и этот фактор затрудняет рентабельное производство достаточного количества этанола топливного качества. С другой стороны, биоэтанол из этого сырья обещает быть гораздо более рентабельным и устойчивым, производить меньше парниковых газов и оказывать менее прямое влияние на продовольственное снабжение, чем использование кукурузного крахмала в качестве источника сахара. Работа последних лет была сосредоточена на генетической модификации дрожжей и других материалов, используемых при производстве биоэтанола из целлюлозы и гемицеллюлозы, для ускорения процесса разложения, улучшения выхода и снижения затрат.

Этот патент является третьим для Старка и Санни с 2014 года по увеличению производства биоэтанола с помощью генной инженерии микроорганизмов для экспрессии гемоглобина Vitreoscilla.